C15—3.43汽轮机凝汽器真空低的原因分析及改进措施

摘要：本文对C15-3.43汽轮机在运行中真空低的原因进行分析，并提出了解决措施。

关键词：汽轮机;真空;分析;措施

前言

汽轮机是利用蒸汽的热能转换成汽轮机转子旋转的动能从而带动发电机转子旋转的原动机。蒸汽在汽轮机内完工后排往凝汽器，并凝结成水重新送回锅炉作为给水使用。凝汽器内的真空度的高低直接影响到机组的安全性和经济性。

1.汽轮机在运行中有关凝汽器真空的原理简介

1.1汽轮机在运行中凝汽器形成真空的原理

汽轮机在正常运行中，凝汽器内的真空的形成是由于汽轮机排汽在凝汽器内骤然凝结成水时，其比容急剧缩小而形成的。由于汽轮机排汽中含有少量的不凝结气体，凝汽器本身及其连接系统也存在漏气处，有部分空气漏人凝汽器内，所以须用抽气器将气体连续不断地从凝汽器中抽出，以维持凝汽器在真空下连续运行。

1.2凝结器的真空形成和维持必须具备的条件：

（1）凝汽器铜管必须通过一定的冷却水量;

（2）凝结水泵必须不断地把凝结水抽走，避免水位升高，影响蒸汽的凝结;

（3）抽汽器必须把漏入的空气和排汽中的其它气体抽走。

1.3凝汽器真空低的危害

（1）使排汽压力升高，可用焓降减小，不经济，同时机组出力有所降低;

（2）排汽温度升高，可能使凝汽器铜管松弛，破坏严密性;

（3）排汽温度升高，使排汽缸及轴承座受热膨胀，引起中心变化，产生振动;

（4）汽轮机轴向位移增加，造成推力轴承过载而磨损;

2.C15-3.43汽轮机真空系统简介

韶钢能环部发电分厂CDQ作业区有两台C15-3.43汽轮发电机。其额定工况下凝汽器设计真空为-91.3KPa。其真空系统主要是由凝汽器、射水泵、射水抽气器、凝结水泵、循环水泵、冷却塔等组成。当汽轮机的排汽进入凝汽器的汽侧空间，被铜管内的循环水带走热量，排汽被凝结成水，被凝结水泵升压带走，不凝结气体被抽气器抽走。带着排汽热量的循环水排往冷却塔，冷却后再通过循环水泵送往凝汽器循环使用。

3.C15-3.43汽轮机在运行中真空低的原因

CDQ作业区两台C15-3.43汽轮发电机分别于2008年11月及2009年2月投产，随着机组运行时间的加长，真空逐渐恶化，至2011年夏季，真空最低达到-83KPa，严重运行汽轮机的正常运行。通过分析，这两台机组在运行中凝汽器真空低的主要原因为：凝汽器铜管结垢，影响热交换，从而影响真空;冷却塔设计不合理，限制了循环水流量，减少循环倍率，影响真空。

3.1凝汽器铜管结垢

CDQ发电作业区的循环水采用闭式循环，在运行中损耗的水量由工业水补充。循环水系统在运行中连续加入阻垢剂和定期加入细菌灭藻剂。凝汽器管内壁污垢可以分为两大类：水垢和粘泥垢。一般污垢的导热系数都很小，例如厚度仅为0.2mm的钙盐垢，就会使纯净蒸汽凝结传热系数降低20%，所以当凝汽器铜管表面结垢时，将严重削弱凝汽器的换热能力，在冷却水量不变的情况下，凝汽器真空将会缓慢降低，影响机组出力，降低机组热效率。

3.2冷却塔设计不合理

CDQ冷却塔运行中主要存在以下问题：

（1）由于循环水量不足，在夏季循环水温和环境温度较高时，影响汽轮机真空、负荷，增加机组运行汽耗。在焦化厂两台干熄焦锅炉额定工况产汽不抽汽工况下，CDQ两台汽轮发电机组的运行负荷应为28MW/h左右，真空在-90—-92KPa左右;由于冷却塔的循环水量不足导致冷却效果较差。夏季仅能带到22-23MW/h，真空为-83KPa。

（2）布水管漏水且爆管、喷头脱落时有发生，导致部分循环水溢流，经常需压产检修。由于循环水冷却后的水温达不到要求，只能靠提高循环水压力，加快循环水的流速来弥补，加快汽机排汽的凝结。因而循环水布水管及喷头长期处于较高的压力上限工作状况运行，便经常出现布水管爆管、喷头脱落的情况，使循环水的冷却工作陷入一个恶性循环，给设备长期稳定运行造成影响。

（3）由于冷却塔的设计问题，冷却塔的冷却风机与布水管之间只间隔一层收水器，且原冷却塔为中空式喷雾冷却塔，冷却塔中间没有填料，缩短水汽在冷却塔中间的换热时间，循环水完全就是依靠风机叶片转动产生的风力冷却，循环水冷却效果较差。

4.改进措施

4.1循环水系统进行化学清洗

由专业队伍提出化学清洗方案，通过以下流程对循环水系统进行化学清洗：

水冲洗     降低水位     加杀菌剥离剂（运行8h） 换水 缓蚀处理（运行0.5h）

加清洗除垢剂（运行6h） 置换水      加碱中和（运行1h）     换水

清洗后的效果检查：经过化学清洗后，两台汽轮机的真空度从-83KPa上升到-88KPa，汽轮机的汽耗率下降，在干熄焦系统满负荷生产的同等工况下，两台汽轮机可多带负荷大约1500KW.h。

4.2冷却塔改造

（1）由中空式喷雾冷却塔改为逆流式填料冷却塔;增加了冷却塔中间的填料，延长水汽在冷却塔中间的换热时间，同时将布水管进塔管口标高由10.4m提高到標高16.2m处;增强冷却效果。

（2）增大布水管直径和增加喷头数量，将进塔三个分管管径由DN450增大到DN500，增加配水管道数量，由原来10根DN250的配水管增加到20根DN250的配水管，增大流量，从而降低出水温度。

（3）针对布水管爆管及喷头脱落造成泄露现象，将布水管更换为玻璃钢管（内嵌钢圈）;布水管连接部分采用法兰连接，连接螺栓采用不锈钢螺栓，垫片采用金属缠绕垫;喷头更换为大三溅喷头，喷头与布水管连接采用法兰连接，连接螺栓采用不锈钢螺栓，垫片采用金属缠绕垫。从而避免出现布水管爆管、喷头脱落的情况。

改造后的效果检查：经改造后在夏季环境温度最高时冷却塔出水温度<32℃;两台汽轮机真空度-92KPa，从而大大降低了汽机的汽耗率，提高了经济效益。

5.结语

CDQ作业区两台C15-3.43汽轮发电机凝汽器真空在经过对循环水系统进行化学清洗以及冷却塔改造后，在夏季环境温度最高时冷却塔出水温度<32℃;两台汽轮机真空度-92KPa，解决了长期困扰的难题，保证了汽轮机设备的安全稳定运行，且大大降低了汽机的汽耗率，提高了经济效益。

参考文献：

[1]孟铁锬，尹炼，张菊珍等.汽轮机运行.北京：中国电力出版社，1995：198

作者简介：

蔡奕娜（1972.2—），女，广东汕头人，大专，助理工程师，机械及汽轮机、高炉鼓风机运行。