提高汽轮机凝汽器真空的策略分析

提高汽轮机凝汽器真空的策略分析

王新

乌鲁木齐石化公司热电部汽机车间  新疆乌鲁木齐 830019

摘要：凝汽器是机组经济运行的重要设备之一，也是热力特性循环中重要的一环节，其凝汽器的真空的好与坏直接影响整个汽轮机组的安全性和经济性。凝汽器真空每下降1Kpa，会使汽轮机的汽耗量增加1%—2%，使耗煤量增加0.1%-0.15%，所以提高机组凝汽器的真空的研究是我们永不褪色的话题。本文对乌石化热电厂4号机CC50—8.8./4.21/1.27双抽凝汽式机组进行分析研究，从冷端系统角度分别研究凝汽器端差，循环水温升，循环水进口温度等对机组真空的影响，并提出了一系列提高真空的解决方法和处理措施。

一、前言：

凝汽器设备在我厂4号机CC50—8.8./4.21/1.27双抽凝汽式机组的热力系统中的功能主要体现在将汽轮机的排汽凝结成水。作为整个热力循环中的冷源，凝汽设备还要在汽轮机排汽口建立并维持一定的真空，凝汽器真空是衡量机组热经济性的重要指标，真空过高或过低不仅对汽轮机的效率产生影响，而且会影响机组的安全。因此研究凝汽器真空对提高整个汽轮机组的热经济性有着重大而积极的意义。本文从汽轮机冷端系统角度分析，将影响机组真空的原因进行系统分析。

二、凝汽器真空下降的危害分析：

1、凝汽器真空降低，使蒸汽做功能力下降，在保证机组负荷不变的情况下，蒸汽流量增加，使叶片因蒸汽流量增大而过负荷。

2、凝汽器真空下降，会使机组轴向推力增大，机组轴向位移增大，严重时会造成推力瓦过负荷磨损。

3、凝汽器真空下降，使低压缸排汽温度升高，低压缸温度升高，将使低压缸及低压转子热膨胀、热变形增加。受此影响将使低压缸中心线发生变化，将引起机组振动增大、低压胀差增大，也易使低压缸动静间隙变小，甚至消失，造成动静摩擦事故。

4、凝汽器真空下降，循环水出入口温度升高，将使凝汽器铜管温度升高，由于铜、钢传热系数及膨胀系数不同，将使凝汽器铜管胀口松动，最终导致凝汽器泄露。有可能温度升高时不漏，但当温度降回来时会漏。

5、凝汽器真空下降，低压缸末级叶片容积流量将大幅减小，将使末级叶片严重偏离设计工况，末级叶片将要产生脱流及漩涡，同时还会在叶片的某一部位产生较大的激振力，这种激振力虽然不至于使叶片或叶片组产生共振，但可使叶片产生颤振，这种颤振由于频率低振幅大，极易损坏叶片造成事故。

三、影响机组真空的因素分析：

影响机组真空的关键因素包括以下三个方面：①凝汽器传热端差因素。②冷却水温升因素。③冷却水进口温度因素。具体分析：

1、凝汽器端差：凝汽器排汽温度与冷却水出口温度之间的差值。

凝汽器的冷却面积的影响因素。一般设计时凝汽器的冷却面积已经确定，但是在实际运行中凝汽器水位会影响凝汽器实际的换热面积，水位过高会带来两种后果：一是会造成汽轮机低压缸排汽空间减少，从而导致换热面积减少，低压缸排汽温度升高，真空降低；二是会造成凝结水过冷，从而降低机组经济性。机组运行中一定严格监视凝汽器的水位，保持凝汽器水位在最合适的工况下运行。

传热系数的影响因素。影响凝汽器传热系数的因素比较复杂，主要包括凝汽器传热性能、热负荷、清洁系数、空气量等。凝汽器热负荷。机组负荷升高，相应的汽轮机排汽量增大，凝汽器热负荷越高，会导致凝汽器真空下降。当真空下降到某一数值，要进行限制出力，使凝汽器热负荷降低，维持机组真空。

凝汽器漏入空气。由于空气导热性不好，且不凝结，当空气漏入后，将降低凝汽器换热效果。另外，因为有许多与凝汽器相连接的管道、加热器，再加上凝汽器面积很大，这就增大了凝汽器及其系统空气漏入的几率。

凝汽器内清洁度。从来源看，凝汽器内的污染有两种：外部污染和内部结垢。在凝汽器冷却表面和凝汽器钢管内积存的污物和结垢，不仅会对循环水的流量造成影响，而且还影响其导热的效果。而在凝汽器传热面的污染会降低传热效果，导致凝汽器端差增大，使真空下降。

凝汽器的传热性能。凝汽器正常工作时，其排汽压力与排汽温度的关系与饱和蒸汽的压力与温度的关系相同，即饱和蒸汽温度决定了凝汽器的排汽压力，而饱和蒸汽的温度与循环冷却水的热交换程度有关。蒸汽在管子外壁的凝结换热。当蒸汽冷却时，会在管子外壁凝结成一层液膜，凝结放出的热量要传到冷却面，必须要穿过液膜，因此液膜层就成为换热的主要热阻。对凝结换热造成影响的因素主要是不凝结气体，这些不凝结的气体一般都靠真空泵抽出，所以真空泵的运行工况对于机组真空意义重大。蒸汽在管子内外壁的导热。

2、运行中影响冷却水温升的因素。冷却水温升所反映的是凝汽器的换热能力。凝汽器中，上升到出口处的冷却水温度与其在进口处的温度之差就是冷却水温升。当进入凝汽器的蒸汽量恒定不变，则冷却水温升主要取决于冷却水量。冷却水量减少，导致冷却水温增大，真空降低。这时候，循环水泵即循环水量决定了冷却水量。因此，从根本上讲，对循环水温升的研究还要从循环水泵运行方式的研究入手。汽轮机的微增出力与循环水泵耗功之间的关系，在一定程度上影响了循环水泵运行方式的效果。只有当循环水泵耗功与微增出力之差为最佳值时，循环水泵的运行方式才是合理的。

3、循环水进口温度的影响。特定地域的季节和气候因素决定了冷却水的进口温度。为了达到理想的进口温度，我们只能利用冷却塔来实现。作为我厂的辅助生产设备，冷却塔的作用就是通过空气与水接触，进行热、质传递，将水冷却。冷却塔的性能与填料的选择、填料的高度设计、塔的阻力、喷溅装置的性能及安装等因素有关。所以冷却塔性能下降会对机组经济性造成不小的影响。我们需采取各种措施以保持冷却塔良好的性能。例如定期对冷却塔内、外配水系统喷淋系统进行检查，提高循环泵的运行效率等。

四、真空下降的一些解决方法及措施：

1、降低凝汽器中空气量的措施。降低空气量主要从真空严密性和真空泵的工作性能考虑。

2、调整汽轮机轴封压力。

3、凝汽器水位及冷却效果。对凝汽器水位的调节，主要通过凝汽器补水来实现。

4、针对进入凝汽器的各个水封的影响。应保证进入凝汽器的各个水封的水位处于适当的位置。对于水位过低的情况，应该打开补水门。如果效果不佳，则应暂时将其隔离，检查是否因高度不足导致漏空气，待水位稳定后再投入。

5、高、低加疏水对真空的影响。通过水位计调节仪的调节动作，高、低加疏水对真空产生影响。在实际运行中，应加强巡回检查高、低加水位，精心监视高、低加的压力、温度、疏水温度、加热器端差、水位等参数，及时发现异常情况联系进行解决。

五、总结：

综上所述，引起凝汽器真空低的原因较多，一般可从所有与凝汽器连接的系统进行分析。影响的因素主要有轴封汽压、轴加水位、凝汽器循环水量及水温、凝汽器抽真空系统、真空泵、凝汽器铜管泄漏或结垢、凝结水泵进水母管系统、汽机本体疏水及低压加热器系统等。检查处理的方法主要有真空严密性试验、漏真空检漏设备、凝汽器灌水、凝汽器铜管查漏、真空泵板换的清理、循环水泵最优工况、冷却塔的配水对流换热的效果等，在实际工作中，用以上各种分析方法多次解决生产中出现的各种凝汽器真空下降的异常现象，提高机组的经济运行效率。

参考文献

1 靳智平.电厂汽轮机原理及系统.王毅林。山西：中国电力出版社，2004

2 汪玉林主编.汽轮机原理及事故处理.北京：化学工业出版社，2006

3 姚莹、杨翠仙编著.汽轮机运行与检修1000问.北京：中国电力出版社，2005