某機組凝汽器壓力影響因素分析

劉忠源 自平洋

摘 要：凝汽器壓力作為核心的機組經(jīng)濟性評價指標，受多個設備、多因素的耦合影響，因此，只有對凝汽器各參數(shù)的進行詳細分析，才可以定性的了解凝汽器性能優(yōu)化的關鍵所在。計算單個因素對凝汽器真空影響需要進行變量控制，通過對凝汽器循環(huán)倍率，進入凝汽器蒸汽量及凝汽器清潔系數(shù)的定量分析，找到制約凝汽器真空度的關鍵因素，對機組性能優(yōu)化起到至關重要的作用。

關鍵詞：凝汽器壓力;循環(huán)倍率;蒸汽量;清潔系數(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.138

1 引言

凝汽器壓力是冷端系統(tǒng)經(jīng)濟運行的綜合經(jīng)濟指標，往往作為一級經(jīng)濟指標來判斷機組的經(jīng)濟性，并以此為基礎進行性能優(yōu)化和改造。由于維持凝汽器壓力在某個范圍內(nèi)需要一定的循環(huán)水量，一定的抽氣量，一定的凝結水流量，因此并非凝汽器壓力越低，機組經(jīng)濟性越好，而是存在一個最佳真空度，當凝汽器壓力從該值繼續(xù)升高時，機組功率的減小量大于輔機電耗的減少量，當壓力從該值繼續(xù)降低時，機組功率的增加量小于輔機電耗的增加量。只有充分認識凝汽器壓力的影響因素，才能在現(xiàn)場復雜的運行工況下，定量的分析和優(yōu)化輔機系統(tǒng)，以達到節(jié)能降耗的目的。

2 凝汽器真空計算

該機組凝汽器為表面式凝汽器，凝汽器冷卻水設計溫度23.3℃，清潔系數(shù)0.85，汽側容積750m3，冷卻面積14300m2，循環(huán)水入口溫度設為30℃，冷卻管數(shù)為14728根，流程數(shù)為2，外徑25mm，壁厚0.6mm，設計清潔系數(shù)0.85，材質(zhì)為TP316L不銹鋼，結構如圖1所示。

主要計算公式如下：

凝汽器真空計算采取假設迭代法，已知汽機排汽量Dc，循環(huán)水進水溫t1，循環(huán)水質(zhì)量流量W，水比熱容Cw，清潔系數(shù)0.85，假設凝汽器喉部飽和蒸汽溫度為ts1，根據(jù)公式（1）-（3），可求得循環(huán)水出水溫度t2。由公式（4）和（5）可求得凝汽器內(nèi)飽和蒸汽溫度ts2，通過調(diào)整ts1，可使得ts1和ts2的差值達到精度要求，再由公式（6）最終求得凝汽器壓力P。

3 循環(huán)倍率的影響

循環(huán)倍率指進入凝汽器的循環(huán)水質(zhì)量流量與汽機排汽質(zhì)量流量的比，本文以汽輪機排蒸流量為135kg·s-1進行計算，循環(huán)倍率分別取60，58，56，54，52，50，48，水的比容取4187kJ·m-3·℃-1，循環(huán)水入口溫度取30℃，清潔系數(shù)取0.85。

計算結果表明，隨著循環(huán)倍率由48增至60，即循環(huán)水量由22000m3/h增加到27500m3/h，凝汽器壓力由9.8kPa下降至8.6kPa，循環(huán)水出口溫度由45.5℃下降到43℃，這是由于循環(huán)水質(zhì)量流量的增大而進入凝汽器的蒸汽熱量不變，循環(huán)水出口溫度降低了，凝汽器換熱系數(shù)增大，端差下降，進而凝汽器真空度上升，機組出力增大。

4 汽機排汽量影響

汽機排汽量即進入凝汽器的蒸汽質(zhì)量流量，為定量計算排氣量的影響，循環(huán)倍率取為56，循環(huán)水入口溫度取30℃，清潔系數(shù)取0.85，汽機排氣量分別取135，130，125，120，115，110，105kg·s-1。

計算結果為，隨著汽機排氣量由105kg·s-1增加到135kg·s-1，凝汽器壓力由8.33kPa增大到8.61kPa，同時，循環(huán)水出水溫度基本保持不變。隨著排氣量的增大，進入凝汽器的蒸汽熱量增加，由于循環(huán)倍率一定，因此進入凝汽器的循環(huán)水質(zhì)量流量成比例增加，又由于凝汽器的整體換熱系數(shù)增大，凝汽器循環(huán)水出水溫度有所下降，但波動不大，又由于傳熱單元數(shù)增加，端差增大，進而導致凝汽器的蒸汽溫度上升，凝汽器真空下降。

5 清潔系數(shù)影響

凝汽器清潔系數(shù)與循環(huán)水水質(zhì)密切相關，隨著機組運行時間的增加，凝汽器清潔系數(shù)會下降，為定量計算凝汽器清潔系數(shù)對凝汽器真空影響，汽機排氣量取為135kg·s-1，循環(huán)倍率取為56，清潔系數(shù)分別取0.85，0.84，0.83，0.82，0.81，0.80，0.79。

計算結果表明，隨著凝汽器清潔系數(shù)由0.79增大到0.85過程中，凝汽器壓力由8.80kPa降至8.61kPa，循環(huán)水出口溫度基本不變。凝汽器清潔系數(shù)增大，凝汽器的換熱系數(shù)增大，由于循環(huán)倍率保持定值，因此隨著換熱系數(shù)增大，循環(huán)水出水溫度有所上升，但波動不大，同時端差下降，即凝汽器性能提升，凝汽器蒸汽溫度下降，真空度上升。

6 分析與結論

通過分析知，循環(huán)倍率對凝汽器真空有顯著的影響，即增大循環(huán)倍率，凝汽器真空度增大，出水溫度下降，與此同時，端差有所上升，凝汽器性能有所下降。循環(huán)倍率一定情況下，汽機排氣量增大，即機組負荷增大，凝汽器循環(huán)水出水溫度基本保持不變，端差上升，凝汽器真空度下降。循環(huán)倍率一定，凝汽器清潔系數(shù)增加，凝汽器循環(huán)水出水溫度基本保持不變，端差下降，凝汽器性能提升，真空度增加。

循環(huán)倍率和清潔系數(shù)是制約凝汽器性能和真空度的關鍵指標，因此電廠在實際運行中應該根據(jù)實際情況制定合適的各季度循環(huán)倍率推薦運行值，并定期進行凝汽器進行膠球清洗，以保證凝汽器性能。

參考文獻：

[1]張莉，朱勇軍，強永平，屈彬彬.冷端系統(tǒng)協(xié)同工作下的凝汽器性能數(shù)值計算[J].汽輪機技術，2019，61（02）：86-90.

[2]鄭文凱.50MW汽輪機配套凝汽器性能試驗及真空節(jié)能優(yōu)化研究[J].應用能源技術，2019（04）：26-28.

[3]王敏，王杰.600MW超臨界機組凝汽器真空度低的原因分析及治理[J].華電技術，2019，41（03）：59-61.

[4]程偉，陳剛.淺談如何提高#5機組凝汽器真空[J].山東工業(yè)技術，2019（04）：192.

[5]李澤.汽輪機真空下降原因及解決辦法[J].科學技術創(chuàng)新，2018（35）：168-169.

作者簡介：劉忠源（1971-），男，江蘇常州人，大專，助理工程師，主要從事電廠檢修和基建管理工作。