汽轮机凝汽器真空的影响因素分析及处理

张德彬

（辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司，辽宁 阜新 123000）

汽轮机凝汽器真空的影响因素分析及处理

张德彬

（辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司，辽宁 阜新 123000）

介绍了汽轮机运行时凝汽器的传热过程，分析了某厂2×300 MW 1号机组真空降低原因，提出了改善机组真空的主要措施，提高了真空系统正常运行效率，并改善汽轮机经济性和安全性，为存在类似问题的其它型号汽轮机提供借鉴。

汽轮机；凝汽器；真空

1 凝汽器传热分析

由于凝汽式汽轮机的排汽处于饱和状态，凝汽器内蒸汽的饱和压力和饱和温度相对应，为使凝汽器内获得较高真空，就要使凝汽器内蒸汽的饱和温度尽量接近冷却水温度［1］。如果冷却水量和冷却面积有限，当蒸汽凝结放出的汽化潜热通过管壁传给冷却水时必然存在传热温差，为了在凝汽器内形成较高真空，减少凝汽器的传热端差，凝汽器的冷却水管一般采用传热系数较高的铜材制作，使进入凝汽器的排汽与冷却水之间形成较好的传热效果。

凝汽器内存在蒸汽在循环水管外壁进行凝结放热、循环水管内壁与外壁之间发生金属导热交换、循环水管内部进行介质的流动换热3种换热方式，并将它们的换热系数分别设定为a1、a2、a3，其中：1／a1＋1／a2＋1／a3为3种换热的热阻之和［2］，根据理论计算得出1／a1＜1／a2＜1／a3，即依次增大。传热系数表明了传热过程的强烈程度，传热系数越大，传热过程越强，热阻越小，即凝汽器内的传热性越好，凝汽器的真空也相应使过冷度增大，最终使汽阻增大。

凝汽器内水平排列着很多根铜管，当上部铜管凝聚水珠下落时，大部分水珠落在下面铜管上，被冷却水冷却，因此，凝结水温度低于凝汽器排汽压力下的饱和温度，他们的差值即为过冷度，凝汽式机组的过冷度一般在0.5～1℃范围内。循环水带走的热量越多，过冷度越大，温差损失越大，需靠锅炉燃烧更多的燃料来提供。而过冷度变大，会使凝结水系统中的含氧量增加，从而加快了管道和设备腐蚀［3］，同时，循环水带走凝汽器排汽的汽化潜热受到排挤并减少，造成凝汽器真空下降，使得凝汽器热经济性下降。凝汽器内汽阻也受到过冷度的影响，使抽汽口处压力相对降低，排汽与漏入空气的混合物就从凝汽器的喉部向抽汽口流动，流过管束时产生一定阻力，从喉部到抽汽口段的压力降即为汽阻，汽阻一般为260～400 Pa，运行过程中要求汽阻要尽量小一些，因为当抽汽口压力一定时，汽阻越大，汽轮机背压越高，并且当汽阻增大时，过冷度也会随之增大，从而影响汽轮机的真空［4］。

某厂1号机组汽轮机型号为N300－16.7／538／538，在相同负荷、外界温度变化不大的情况下，1号机组真空较2号机组低2 kPa。在调节汽门不变的情况下，汽轮机负荷下降，发电效率降低，严重影响机组安全运行和经济效益。针对这种情况，对系统进行全面检查分析。

2 真空度降低原因分析

a.检查轴封系统是否漏气

机组轴封压力设计为0.02～0.06 MPa，实际运行中的轴封压力为0.05 MPa。为确定轴封系统是否漏气，将轴封压力由0.05 MPa缓慢升至0.1 MPa，并将轴封调节阀的旁路阀门打开，虽然机组轴封放空处有蒸汽不断溢出，但机组的真空度没有改变。如果轴封的汽封块有磨损，当调节轴封供汽时，真空度会发生变化，但轴封压力由0.05 MPa缓慢升至0.1 MPa时机组的真空度并无变化，所以轴封系统运行正常。

b.凝汽系统工作不正常

凝汽器系统满水是汽轮机日常真空度下降的一个主要原因。汽侧空间水位升高后，淹没了一部分冷凝管，减少了凝汽器的冷却面积，此时汽轮机的排汽压力升高。如凝汽器水位升高至抽汽口的高度，则凝汽器真空度下降［5］，根据凝结水淹没抽汽口的程度，开始真空度降低缓慢，之后迅速加快，这时连接在凝汽器喉部的真空表指示下降，而连接在抽空器上的真空表指示上升。如果不及时采取必要的措施，将有水从抽气器的排气管冒出。现场检查并重新校验真空表，结果证明液位显示正常。

现场2级射汽抽气器的抽气口离热井液位的距离较长［6］，为分析该液位对系统的影响，将热井的液位控制高度由70%调至60%，结果表明真空度没有变化。因此可以确定凝汽系统的液位设置不会影响射汽抽气器的正常使用。

c.循环冷却水流量降低

正常情况下，如果没有人为操作，机组的循环水不会中断。检查发现凝汽器的实际循环水质量流量为660 t／h，远小于设计值1 550 t／h。

一般凝汽器的循环水冷却倍率为40～60，按照进汽的质量流量31.5 t／h和实际循环水质量流量660 t／h来计算，该机组的冷却倍率为21，远小于正常设计值。

凝汽器管程短路也是影响冷却效果的重要因素［7］，经过长时间使用，凝汽器管程隔板有可能在循环水的冲击下发生变形或产生移位，导致循环水进水不经过凝汽器的管束，而直接形成短路返回回水管线中。现场测得进、回水压力分别为0.4 MPa、0.3 MPa，与系统主管线中的循环水进、回水压力一致，同时测得进、回水的温差大于15℃，说明凝汽器没有短路，指示循环水质量流量与实际设计值偏差较大。

d.凝汽器冷却面积垢

凝汽器冷却面积垢是引起机组真空度下降的常见因素。由于循环水水质差，其中的很多杂质可引起凝汽器积垢，影响冷却效果。检查发现，导凝口排放的循环水比较浑浊，有时还有泥沙颗粒，说明经过长时间运行后，凝汽器积垢严重，不仅使流体的阻力增大，而且降低了凝汽器的冷却效果，导致中压蒸汽做功后不能完全被冷却，抽空器的负荷过大，凝汽系统达不到所要求的真空度。

e.抽气器系统故障

机组选用的抽空器为启动抽气器并配有2级射汽抽气器，根据设计，开机时先使用启动抽气器，2级射汽器1开1备，但是正常使用时由于真空度过低，当启动抽气器和2级射汽器全部投用时，系统的真空度仍然达不到正常使用要求［8］。为了确定抽空器的工作喷嘴是否堵塞，在降低负荷情况下进行检查，发现喷嘴工作正常。但第1级射汽抽气器的疏水回水管线没有使用设计的U型管水封，而是通过直线管路连接到凝汽器上，显然与设计不符。如果没有U型管水封，抽气器第1段排汽冷却后空气又会回到凝汽器，使第1级射汽抽气器失去作用。

3 改进措施

a.按规程规定进行真空严密性试验，加强凝汽器进、出口水温、端差、真空、过冷度等运行参数的综合分析，找出影响机组真空的主要原因。

b.对容易漏入空气的设备系统，如低压缸、给水1～3号加热器、轴封系统高加的疏水扩容器、凝泵以及低压加热器的抽空气管等与凝汽器连接的管道和疏水管，在检修时要加强查漏与堵漏工作，特别是与凝汽器喉部连接的管道一旦出现裂缝或断裂，将严重影响机组的正常运行，应制定整改计划彻底解决。

c.加强凝汽器胶球清洗系统的运行与检修管理，提高清洗质量。选择的圆形橡胶球密度应与循环水相近，其直径较铜管内径大1～2 mm，并经常检查胶球的收球率与磨损情况，当胶球磨损严重时，及时更换新球。当回水管收球网前后循环水压差增大时，立即进行胶球系统反冲洗，保证胶球正常工作。

d.凝汽器系统的射水抽气器主要对工作水温的变化进行监视，连续或定期补充冷水，排出内部高温水，避免工作水温度太高，降低抽气效率。选择出水口位置应适当，当射水抽气器出水口处于射水池水面下部时，如果出水口被淹没太深，因射水管中比水池中的水温度高、比重低，排水管外的压力过大将抑制抽气器工作水的排出，从而导致射水抽气器的抽气能力下降。

4 结束语

影响汽轮机真空下降的原因很多，与设备的检修与运行维护有关，适当提高汽轮机真空有利于机组的经济、高效运行，对提高整个电厂的经济效益具有现实意义。

［1］ 周振起，时 岩，孙 良.空气凝汽器水环式真空泵优化运行研究［J］.热力发电，2011，40（1）：58－61.

［2］ 朱信义.真空泵密封水和抽入气体温度对机组真空的影响［J］.热力发电，2010，39（8）：93－95.

［3］ 陈志峰，肖 梁，权成刚.600 MW直接空冷机组空冷风机加装空气导流装置改造［J］.内蒙古电力技术，2015，33（1）：68－71，75.

［4］ 王 凯，焦晓峰，王志丽.直接空冷机组凝汽器管束表面温差产生原因分析与处理［J］.内蒙古电力技术，2014，32（6）：71－74.

［5］ 胡乃进.机组真空降低的原因分析及处理［J］.东北电力技术，2011，32（10）：27－28.

［6］ 吴贵忠.某电厂汽轮机凝汽器真空变化原因及对策［J］.东北电力技术，2011，32（6）：27－28.

［7］ 刘 刚，许 敏，邓海涛.200 MW凝汽式汽轮机组真空低原因及治理［J］.东北电力技术，2010，31（11）：47－50.

［8］ 王九崇，赵东亮.俄制800 MW汽轮机组真空低原因分析［J］.东北电力技术，2008，29（12）：23－26.

Factor Analysis and Treatment on Influence Factor of Steam Turbine Condenser Vacuum

ZHANG De⁃bin
（Liaoning Fuxin Coal－natural Gas Datang International Co.，Ltd.，Fuxin，Liaoning 123000，China）

Heat－transfer process of condenser in operating turbine are introduced in this paper，vacuum reduction reason of given 2× 300 MW NO.1 unit is analyzed and main measure are proposed，which can improve operation efficiency，economy and safety.This paper provides useful references for similar problems of turbine.

Turbine；Condenser；Vacuum

TK267

A

1004－7913（2016）04－0014－02

张德彬（1987—），男，学士，助理工程师，主要从事煤化工集控运行工作。

2015－12－20）