超临界600 MW机组双背压凝汽器抽空气管路的改进

于晓龙，张进军，程继舜，孙永平

（1.浙江大唐乌沙山发电有限责任公司，浙江 宁波 315722；2.浙江省电力试验研究院，杭州 310014）

超临界600 MW机组双背压凝汽器抽空气管路的改进

于晓龙1，张进军1，程继舜1，孙永平2

（1.浙江大唐乌沙山发电有限责任公司，浙江 宁波 315722；2.浙江省电力试验研究院，杭州 310014）

某电厂超临界600 MW机组基建投产以来，高、低压凝汽器压差一直较小，分析判断认为其根源是凝汽器抽空气管路设计配置不合理，导致低压凝汽器空气抽出受阻，从而出现传热恶化的现象。通过调整节流孔板孔径等措施，恢复了凝汽器的双背压设计功能，提高了机组运行效率。

双背压凝汽器；压力差异；抽空气管路；改进

1 问题的提出

某电厂安装了4台超临界600 MW火电机组，由汽轮机制造厂家配套提供双背压凝汽器，型号为N-33000-2（双背压、双壳体、双进双出、单流程、表面式、横向布置）。机组以海水为开式循环水，海水先流经第一个凝汽器，有一定温升后再流经第二个凝汽器。由于先后进入2个凝汽器的循环水温度不同，所以凝汽器压力也有所不同，分别被称为低压凝汽器和高压凝汽器。根据机组设计资料，在额定负荷工况、20℃海水温度条件下的高、低压凝汽器压力分别为4.4 kPa和5.4 kPa，即2个凝汽器之间的压力差应该为1 kPa左右。然而该厂4台机组投产后的运行统计数据却反映出高、低压凝汽器之间从未有过明显的压力差异，而且低压缸A、B的排汽温度也十分接近，由此说明4台机组的凝汽器都已偏离了双背压设计功能。

2 凝汽器传热性能分析

表1给出了3号机组2007年热力试验测得的一组凝汽器运行参数。从表中数据可以看出，机组在各个负荷工况的高、低压凝汽器压力偏差在0.1 kPa以内，并且无论循环水温和机组负荷如何改变，机组高、低压凝汽器都没有表现出应有的双背压工作特性。

双背压凝汽器的正常工作特性是以良好的传热性能为基础的，而凝汽器运行端差则是表征凝汽器传热性能的一个重要指标。对表1中高、低压凝汽器的运行端差进行推算和比较后看出，高压凝汽器的运行端差在5℃左右，反映出传热状况比较正常；而低压凝汽器的运行端差为9.3～11.7℃，大大高于高压凝汽器的端差数值，由此分析认为，低压凝汽器内部可能出现了较为严重的传热恶化问题。

表1 3号机组不同运行工况的凝汽器性能参数

影响凝汽器传热性能的因素较多，而凝汽器内积聚的空气能否被及时抽出，则是保证凝汽器正常工作的先决条件，因此有必要对机组抽空气装置的运行状况进行深入分析。

3 凝汽器抽空气管路连接方式的分析

凝汽器抽真空管路及相关设备的作用是及时将凝汽器内未凝结的气体抽出，保证凝汽器一直处于正常工作状态。图1为机组凝汽器的抽真空管路连接示意图，图中的抽空气管路采用串联方式，即高压凝汽器的2根抽空气管进入低压凝汽器内，与低压凝汽器的抽气管路汇合后，经抽空气母管去3台水环式真空泵。

在高压凝汽器通往低压凝汽器的2根抽空气管内，各安装1块节流孔板，用以对高压凝汽器内抽出的气-汽混合物进行必要的限流。查看制造厂的设计图纸可知，凝汽器制造厂提供的节流孔板孔径为Ф175 mm。分析认为，节流孔板尺寸偏大，无法对高压凝汽器内抽出的气-汽混合物起到明显的限流作用。在低压凝汽器内2根抽空气管道的汇接处，高压凝汽器内抽出的气-汽混合物所占的流量比例较大，压制了低压凝汽器内气-汽混合物的排出，导致低压凝汽器内空气积聚过多而出现传热恶化、压力上升现象。只有当低压凝汽器压力升高至与高压凝汽器压力较接近时，才会建立高、低压凝汽器气-汽混合物抽出量之间的均衡分配。

图1 凝汽器抽真空管路的连接示意图

4 改进方案及实施效果

针对低压凝汽器内积聚空气抽出受阻问题，考虑到现场改造施工的方便程度，确定现场改进方案如下：逐步改小高、低压凝汽器间抽空气管路中的节流孔板尺寸，对高压凝汽器中的空气抽出流量进行限制；并在节流孔板前后管路上接出1根旁路管道，增加1只旁路调整门，提高凝汽器抽空气系统调节的灵活性。

利用4台机组临修、小修机会，在各台机组逐一改进节流孔板，并进行测试，将节流孔由原设计的Φ175 mm逐步改为Φ120 mm、Φ80 mm和Φ50 mm，经过几次尝试和比较，最终确定改为Φ50 mm比较合理。

表2给出了2号、3号、4号机组实施节流孔板调整之后的凝汽器运行参数，表 2数据显示：2号机的高、低压凝汽器之间已经有了1 kPa左右的压差，3号、4号机高、低压凝汽器的压差约为0.6～0.7 kPa。

比较表1、2中的凝汽器端差可知：抽空气管路节流孔板调整后，3号机在满负荷工况下的高压凝汽器端差仍保持在5℃左右，表明高压凝汽器的传热性能没有受到明显影响；低压凝汽器运行端差从 11.7℃下降至7.4℃，下降幅度为4.3℃，表明低压凝汽器内积聚的空气能顺畅抽出，低压凝汽器的传热状况大为改善，所以低压凝汽器的压力也有了大幅度的下降，高、低压凝汽器之间恢复了正常的压差。

表2 2-4号机抽气管路更换节流孔板后的凝汽器运行数据

5 节能效果评估

改变高、低压凝汽器之间抽空气管路节流孔板孔径后，恢复了凝汽器的双背压工作特性，产生了显著的节能效果：以低压凝汽器压力下降1 kPa为例，对应高、低压凝汽器的平均压力下降幅度为0.5 kPa，可推算得出机组供电煤耗率降低约1 g/kWh。以电厂4台超临界600 MW机组年发电量142亿kWh进行计算，每年可以节约标煤约 1.42万t，节约发电燃料费用约1 150万元，同时还有减少二氧化碳排放等社会效益。

此次超临界600 MW机组凝汽器背压问题的处理，表明高、低压凝汽器抽空气管路的合理设计和布置会对凝汽器的实际运行性能产生重要的影响。本次改进工作的成功经验，可以为其它火电机组解决同类问题提供借鉴和参考。

[1]华东六省一市电机工程（电力）学会，600 MW汽轮机设备及其系统[M].北京：中国电力出版社，1999.

[2]中国动力工程学会，火力发电设备技术手册[M].北京：机械工业出版社，1998.

（本文编辑：龚 皓）

Air Extraction Tube Improvement for Dual-pressure Condenser of Supercritical 600 MW Unit

YU Xiao-long1,ZHANG Jin-jun1,CHENG Ji-shun1,SUN Yong-ping2
（1.Zhejiang Datang International Wushashan Power Generation Co.,Ltd，Ningbo Zhejiang 315722，China; 2.Zhejiang Electric Power Testand Research Institute，Hangzhou 310014，China）

Pressure difference between HP and LP condensers is always low since the capital construction and operation of600 MW Unit.The analysis result shows that it is because of unreasonable design and configuration ofair extraction tube for condenser and it causes extracted air of LP condenser to be blocked and deterioration of heat transfer.Dual-pressure design function of condenser is restored and unit operation efficiency is improved by adopting measures like adjusting diameter ofthrottle orifice.

dual-pressure condenser；pressure difference；air extraction tube；improvement

TK264.1

B

1007-1881（2010）08-0025-03

2010-01-08

于晓龙（1966-），男，黑龙江省富裕人，高级工程师，从事火力发电厂设备检修管理工作。