汽輪機真空系統常見問題解析

張 昆，王向民

（1.焦作煤業（集團）馮營電力有限責任公司，河南焦作 454100；2.焦作煤業（集團）有限責任公司非煤產業部，河南焦作 454002）

0 引言

凝汽式汽輪機的真空值是衡量機組安全、經濟運行的重要指標，而凝汽器是形成汽輪機真空的主要輔機設備，其主要作用是降低汽輪機的排汽壓力，即形成高度真空，以增大蒸汽在汽輪機內的理想焓降，保持凝汽器的較高真空，對促進汽輪機組的安全、經濟、穩定運行具有重要意義。

1 真空系統存在問題

（1）機組排汽壓力升高，機組運行效率下降。目前馮營電力1#汽輪機背壓排汽壓力0.0081 MPa，明顯高于0.0049 MPa 的設計值。蒸汽在汽輪機內的可用焓降減少，蒸汽在凝汽器中的冷源損失增大，機組效率下降，機組出力減少。

（2）凝汽器管束堵塞，凝汽器端差增大。凝汽器作為熱交換器，端差增大，其實際值為10，正常值應為（6～8）。說明凝汽器的管束出現了結垢或堵塞，造成凝汽器端差增大。

（3）凝汽器水側內漏，凝結水品質惡化。凝汽器水側內漏，會造成凝結水品質不達標，如：凝結水硬度或含氧量超標，加快設備管道系統的腐蝕。

真空系統中存在的上述問題，直接制約了當前馮營電力汽輪機組的安全和經濟運行能力。據統計，當機組汽耗量不變時，真空惡化1，將引起汽輪機的功率降低約為額定容量的1；當汽輪機的負荷不變時，真空惡化1，燃煤消耗量增加大約1～2；真空每降低1 kPa，汽輪機汽耗率平均增加1～2。故為保證機組運行安全性，提升經濟性，需對1#汽輪機組真空系統進行排查、處理。

2 真空系統主要設備排查

2.1 制定技術方案

（1）1#凝汽器查漏封堵。凝汽器作為真空系統中的主要設備，如出現不嚴密，存在漏點時，不凝結的汽體會從外部漏入處于真空狀態的部位，最后泄漏到凝汽器中。過多的不凝結氣體滯留在凝汽器中影響傳熱，造成真空下降、凝結水品質不達標。因凝汽器真空系統的密封點較多，故此次采用凝汽器灌水查漏法，重點對凝汽器及與其相連接的負壓管道焊口、膨脹節等部位進行全面排查，及時消除1#汽輪機機組真空系統不嚴密的隱患，保證機組運行的安全性。

（2）1#凝汽器水室雜物清理。1#凝汽器為型號N-3500 的表面式換熱器，水室采用對分制，最高工作壓力0.2 MPa，管徑251 mm，長度7220 mm，冷卻水量9300 t/h。它作為汽輪機排汽的冷卻裝置，與循環水管道聯通。涼水塔作為循環水的冷卻裝置，因內部的網格板、分水器均為塑料材質，長時間運行后會受循環水水質影響，出現腐蝕現象，部分風化后的碎片及雜物通過循環水管道進入凝汽器內部，對凝汽器的換熱效果產生較大影響。清理凝汽器水室，不僅能增加凝汽器的換熱效果，減小凝汽器端差，還能使凝汽器內水阻減小，冷卻通流量增加，起到提升凝汽器真空、降低汽輪機組汽耗率的作用，對提升機組運行經濟性有促進作用。

2.2 技術方案實施

（1）1#凝汽器汽側查漏。關閉1#機1#、2#、3#低壓加熱器汽側放水手動閥和疏水至凝汽器手動閥；關閉1#機1#、2#凝結水泵進口閥；關閉1#凝汽器汽側放水手動閥，檢查確認1#凝汽器處于隔離狀態；采用鋼管支撐1#凝汽器四面支撐角，確保凝汽器支撐彈簧不受力；使用1 根長度約10 m 的透明軟管，一端接自1#凝汽器水位計，另一端固定在汽機8 m 層柵欄上，開啟凝汽器除鹽水補水手動閥進行補水，水位補至凝汽器喉部（排汽缸接合面上100 mm）后停止，注意檢查凝汽器底部支撐鋼管，防止出現變形，如出現異常，應及時開啟1#機凝汽器水位計底部放水門放水；補水結束后，對1#凝汽器管束、膨脹節等進行仔細觀察，對泄漏點進行統計、處理；1#凝汽器查漏試驗完畢后，放盡管道及設備內的積水，關閉1#凝汽器南、北側人孔門。

（2）1#凝汽器水室雜物清理。關閉1#凝汽器南、北側進出水電動門，開啟1#凝汽器南、北側進水電動門前放水電動門，確認1#凝汽器進出水壓力到“0”；分別打開1#凝汽器南、北兩側人孔門，清理1#凝汽器水室內雜物（圖1）；應注意作業人員嚴格遵守受限空間作業安全管理制度、開啟凝汽器排水坑內排水泵，避免出現溢流問題；1#凝汽器水室內雜物清理完畢后，及時關閉1#凝汽器人孔門，系統恢復至正常運行狀態。

2.3 實施效果及效益

（1）1#凝汽器漏點封堵，保證凝結水品質合格。1#凝汽器汽側進行灌水查漏后發現，南、北兩側水室共計2 根管束出現泄漏。經對泄漏管束進行封堵后，1#機凝結水硬度降至0mol/L，正常值為3mol/L。保證了1#凝汽器的嚴密性，消除了凝汽器泄漏導致循環水漏入凝結水系統造成的主給水品質不達標的隱患，同時也避免了給水管道出現腐蝕問題。

圖1 1#凝汽器水室內

（2）1#凝汽器雜物清理，提升凝汽器真空值。通過對1#凝汽器內部的雜物進行清理，增加了凝汽器的換熱效果，使凝汽器端差由10降至7，降低了3；凝汽器真空值由-0.0905 MPa 提升至-0.0921 MPa，提升了0.0016 MPa，提高了汽輪機組熱力循環的經濟性。

（3）此次真空系統排查、處理的效益。提升了汽輪機組真空系統的嚴密性，維持凝結水品質在合格范圍內，保證了鍋爐、汽輪機的安全運行；減小了1#凝汽器端差、增加了凝汽器的換熱效果，提升了凝汽器真空值，降低了汽輪機組的汽耗率。同時，根據汽輪機組每小時的發電功率、售電價格，可計算在汽輪機在同等進汽量的工況下，每年能增加售電收益約73.21 萬元，極大地提高了汽輪機組運行的經濟性。

3 下一步改進措施

真空系統作為凝汽式汽輪機的關鍵組成部分，對保證機組的安全、經濟運行有著重要作用，通過此次對1#凝汽器查漏、清理，雖通過提升凝汽器的嚴密性和經濟性，提升了汽輪機組的安全、經濟運行，但機組真空值還并沒有達到機組的設計值。下一步，馮營電力將結合機組運行情況，加強對凝汽設備參數的監視、調整，密切關注凝結水水質的化驗指標，制定針對提升機組真空系統安全性和經濟性的專項檢修計劃：更換冷卻塔內部網格板、分水器、噴淋裝置等，保證冷卻塔內的分配管正常、出水完好，提升冷卻塔的散熱性能，降低凝汽器進口水溫，提升機組真空值；對凝汽器進行酸洗，消除凝汽器管束深處內部的水垢、淤泥，提升凝汽器的熱交換效率，并重點對凝汽器內部管束脹口位置等不易發現的泄漏點、空負荷時處于真空狀態的輔助設備及管道進行全方位的檢查、處理，進一步提升真空系統的嚴密性和經濟性，保證汽輪機組安全、經濟、穩定運行。

4 結束語

隨著設備運行年限的增長，作為裝機容量較小、投產運行時間較長的熱力發電廠，因設備老化造成運行效率下降的狀況會異常嚴峻，更要堅持以設備治理為基礎，按照合理調整運行參數、科學切換運行方式的原則，結合生產實際，合理組織、統籌安排，加快推進企業熱電聯產的轉型發展。