抽凝式汽輪機啟動及運行過程中低真空的分析與處理

倪湯杰

普星（安吉）燃機熱電有限公司

0 前言

某燃機熱電廠燃氣-蒸汽聯合循環供熱機組一期建設裝機容量為41 MW，包括：日立公司H25型31 MW 燃氣輪機、+10 MW 抽凝式蒸汽輪機發電機組凝汽式汽輪機；配套鍋爐為南奧鍋爐廠提供的型號為Q271/564-50.3-3.8/445 的臥式、無補燃、單壓、自然循環和自除氧余熱鍋爐；配套汽輪機為青島捷能汽輪機股份有限公司提供的型號為C10-3.43/1.2 的單缸、沖動、抽凝式汽輪機；凝汽器型號為N-1000。

1 問題及解決方案

由于燃氣-蒸汽聯合循環機組在電網中主要擔負調峰任務，故機組早啟晚停次數較多。由于啟停頻繁，設備出現異常的概率也加大了。如在某次頂峰發電啟動過程中，射水泵抽空能力只有-15 kPa，投入軸封后，真空也只能維持在-50 kPa左右。在沖轉升速過程中，真空值也明顯低于正常水平，當轉速在500 r/min 和2 400 r/min 暖機階段下，真空在-58 kPa 和-63 kPa 左右，直至沖轉升速至3 000 r/min，真空才大幅上升至-80 kPa。由于真空偏低，排氣溫度大幅上升，不得不開啟排氣缸減溫水進行物理降溫，以減小高溫對凝汽器銅管產生的膨脹。定速并網后隨著負荷的升高，真空也隨之升高，但仍低于正常值，只有-89 kPa。由于升速過程中現場設備操作較多，無法做到可靠的監控，故決定在汽輪機動態及靜態下對真空系統進行全面檢查，以下為檢查的系統、設備和檢查結果：

1)循環水系統：

循環水系統配套的凝汽器型號為N-1000,冷卻面積1 000 m2，冷卻水量3 600 t／h;循環水泵型號為OTS600-540AI臥式、雙吸離心泵，揚程25 m，流量3 700 m3/h。

檢查過程：當循泵出口壓力穩定在0.2 MPa，凝汽器進出口溫差在5 ℃工況下，打開凝汽器出口管道放空門，發現無空氣，水流充足且排放穩定，故判斷循環水量充足。

2)軸封系統：

啟動過程中，在出現真空偏低的情況下，嘗試提高軸封供汽壓力及調整回汽負壓。當軸封供汽壓力從25 kPa提高到60 kPa后，真空無明顯變化，汽輪機前后軸封處有大量蒸汽冒出，由此判斷軸封供汽系統無異常。

3)射水抽空氣系統：

射水抽空氣系統配套射水泵型號為OTS80-210B、單級雙吸中開臥式離心泵，揚程55 m，流量110 m3/h；射水抽氣器型號為CS-7.5，額定抽出干空氣量7.5 kg，水耗量105 t/h，工作水壓0.392 MPa。

檢查過程：檢查壓力測點及對照就地壓力表計，壓力基本正常，維持在0.52 MPa，射水箱水溫顯示為38.5 ℃。考慮到射水箱水溫過高會影響射水抽氣器效率，使凝汽器真空降低，故開大射水箱底部排污手動門及補水手動門，將射水箱水溫控制在28 ℃左右。通過現場目測，觀察到射水箱中排水管道泛起的水花較大，根據多年運行經驗判斷真空系統仍有較大的空氣漏入。

設計溫度不同，射水抽氣器漸縮噴嘴出口處膨脹的絕對壓力也不同，其對應的飽和溫度也不同。若射水箱工業水溫度高于飽和溫度，工業水在射水抽汽器噴嘴出口處會發生汽化現象（工業水在飽和溫度下不會汽化），從而降低了射水抽汽器的抽氣效率，使其不能達到設計工況，不能抽到規定的真空。因此，要保證射水抽汽器正常工作，射水箱內的工業水溫度必須符合要求。因為正常運行時，射水抽汽器抽出的是具有一定溫度的汽氣混合物，它們排放到射水箱后會使射水箱內的工業水溫度升高，影響射水抽汽器工作效率，從而使凝汽器真空降低。

4)低壓缸防爆門的檢查：

對低壓缸防爆門進行了檢查，發現無明顯爆破痕跡，用蠟燭環著密封面進行檢漏，無蠟燭火苗吹滅后，用黃油將密封處進行涂抹。

5)真空破壞門的檢查：

真空系統破壞門從凝汽器至射水泵抽空管道DN250上引出，并接至八米層以方便操作。在真空破壞門管道DN50上設有一個手動閥門和一個電動閥門。用手背靠近真空破壞電動門喇叭口上，無明顯倒吸感覺。為防止萬一，用水灌進喇叭口做水封，過了半小時，發現水位有一定的下降，故判定一次手動門有輕微內漏。機組停運后及時進行了手動門更換，并再次做了嚴密性試驗。

6)真空系統閥門的檢查：

真空系統閥門的檢查主要是對負壓管道上的疏水放空手動門進行檢查，如均壓箱溢流至凝汽器手動門后疏水（因與凝汽器聯通且無閥門隔離），由于管道與閥門連接中無法從法蘭邊緣處檢查是否內漏，故將此閥門的后法蘭進行了拆解，發現有輕微的內漏。用盲板進行封堵后，真空立即上升至-90 kPa。此外，還對多級水封至地溝排污檢修門進行了檢查，發現有一定的排污量溢出，無倒吸現象。為防止萬一，關閉了多級水封至地溝手動門，微開多級水封至凝汽器手動門進行回收。

7)凝汽器真空灌水查漏：

凝汽器真空灌水方式為：機組停運后，關閉凝汽器甲乙側循環水進出口電動門，打開甲乙側水室放水門，并打開放空門以加快放水速度。待水室的水放盡后，在凝汽器四個彈簧支撐點的位置用千斤頂壓住，并標記好位置。然后，調節熱井補水電動門進行水側的灌水，將熱井水位計放水口用臨時管接至八米層后做緊固處理，灌水至八米層臺板下30 cm處進行保壓。經過12小時后，發現凝汽器喉部位置溫度計接口處和熱井檢修口橡膠密封墊處滲水，隨即對凝汽器喉部位置溫度計接口進行了緊固及更換了熱井檢修口處的橡膠密封墊，經凝汽器保壓合格后放水。

8)射水抽氣器的拆檢：

機組停運后，對汽機八米層的射水抽氣器進行了拆檢，發現噴嘴輕微氧化、通道無堵塞、彈簧張力良好。對噴嘴表面稍作處理后進行了回裝。

9)抽氣管線的檢查：

由于是抽凝式汽輪機，故汽輪機設置有抽氣管道。抽氣管道上設有速關閥、逆止閥及安全閥，且安全閥位于抽氣速關閥后抽氣逆止閥前，并從四米層位置接至八米層廠房外，故無法做灌水檢查，無法判定抽氣安全閥是否內漏，且還未供熱，因此，只對安全閥法蘭處進行封堵處理。

2 結語

1）由于抽凝式機組抽氣安全閥存在內漏，引起機組在啟動升速過程中真空破壞，導致真空低，在定速并網后且工業抽氣壓力為正壓狀態時恢復正常。

2）熱電聯產機組負壓系統與大氣相連的閥門較多，在機組真空出現異常后，應合理擴大查漏檢查范圍。

3）應積極探索抽凝式汽輪機組的節能降耗。通過此次全面查漏，將真空嚴密性實驗降至100 Pa/min以內，真空提高了2 kPa，提升了機組經濟性。按1 kPa影響2%電負荷、年運行小時數3 500 h計算，每年可增加發電量約168萬kWh，按上網電價0.62元計算，每年直接增收經濟效益104萬余元。