凝汽器的安全经济运行

摘 要：凝汽器的运行工况直接影响整个汽轮机组的安全、可靠、稳定和经济性。凝汽器的真空受凝汽器传热状况、真空系统严密性、冷却水温度、循环水流量、机组的排汽量及抽气器的工作状况等因素影响。分析凝汽器真空度的影响因素，找出预防真空下降的措施并做好运行调整，才能确保凝汽器的安全经济运行。

关键词：凝汽器；真空；安全经济运行

当前，发电机组向高参数、大容量的方向发展，这样就大大提高资源的利用率，减少了能损。提高汽轮机的进汽参数和降低排汽压力，都可使汽轮机的理想焓降增大，热效率提高。在蒸汽参数不变的情况下降低排汽终参数，能使蒸汽在汽轮机内做功能力增加。降低排汽压力最有效的方法是使汽轮机的排汽在凝汽器内凝结，目前大部分火力发电厂均采用表面式凝汽器，凝结器真空系统存在着许多问题，如真空下降1%，机组热耗将要上升0.6%～1%。因此有必要分析凝汽器真空下降的原因，找出預防真空下降的措施，维持机组经济真空运行。

1 凝汽器真空的作用

凝汽器的作用是在汽轮机的排汽室建立并维持所需求的真空，使蒸汽在汽轮机中膨胀到较低的压力，以提高蒸汽的可用焓降，将更多的热能转变成机械能；将汽轮机的排汽凝结成水，回收工质和部分热量；热力系统中压力最低的汽、水汇集器，接收机组启、停时旁路系统排出的蒸汽，凝结水再循环及热力系统各种疏放水[1]；对凝结水和凝汽器补水进行一级真空除氧。

1.1 真空度

凝汽器的真空度表示凝结器工作特性的重要指标。当容器中的压力低于大气压力时，把低于大气压力的部分叫做真空。真空度是真空值和大气压力比值的百分数。

凝汽器内真空的形成：在凝汽器内，循环水泵来的具有一定压力的水，冷却汽轮机排汽以凝结成水。在1Mpa压力下，1kg的蒸汽体积比1kg水的体积大两万多倍，这样蒸汽凝结成水后，其体积骤然缩小，原来被蒸汽充满的空间就形成一定真空。凝汽器的真空形成和维持必须具备三个条件[2]。

（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，避免影响蒸汽的凝结。（3）抽气器必须把漏入的空气和排汽不凝结的气体抽走。

在机组启动时，凝汽器的真空是靠抽气器抽出其中的空气建立起来的，此时能达到的真空较低。在汽轮机正常运行时，低压缸的排汽进入凝汽器，凝汽器内的真空主要依靠排汽的凝结形成。排汽进入凝汽器冷凝后的凝结水，汇集在凝汽器下部，由凝结水泵送至除氧器，作为锅炉的给水。循环水泵供给凝汽器所需的冷却水，冷却水进入凝汽器内吸收并带走汽轮机排汽凝结时所放出的热量[3]。

1.2 真空在机组运行中的意义

1.2.1 经济性。凝汽器真空的恶化，对汽轮机的经济性影响很大，如机组在最佳真空下运行，其经济性最高，若真空偏离设计值很大，此时机组电功率维持不变，势必得改变机组进汽量，这样就使得机组热耗、汽耗率发生改变，所以保持凝汽器设备的经济运行很重要。

1.2.2 安全性。当真空下降时，机组排汽温度增高，使得低压缸低压轴承座等部分受热膨胀，引起机组振动增加，使的端部轴封间隙减少汽封易磨损，严重时会造成大轴弯曲；排汽温度的增加，会导致凝汽器管板胀口松动，破坏凝汽器水侧严密性，凝结水被污染；汽机背压提高，末几级焓降减少，引起轴向推力变化；真空降低时还会使排汽压力增高，机组的可用焓减小，出力降低；排汽的容积流量减小，对末级叶片工作不利，末级要产生旋流和脱流，同时还会在叶片的某一部位产生较大的激振力，有可能损坏叶片，造成事故。

因此，凝汽器真空度的变化无论从经济性还是从安全性方面来说都是非常重要的。

2 凝汽器真空下降的原因

凝汽器真空的下降，可分为急剧下降和缓慢下降两种。真空急剧下降多数为抽气装置或循环水系统工作失常，以及汽轮机轴封中断或者真空严密性遭到突然性破坏，这些原因是比较容易发现的。而真空以较小的数值逐渐下降时，原因查找较麻烦。

2.1 凝汽器真空度下降的主要特征

（1）真空表指示降低；（2）凝结水过冷度增加；（3）排汽温度升高；（4）端差增大；（5）在汽机调门开度不变时机组负荷降低；（6）汽轮机组出现振动[4]。

2.2 凝汽器真空度下降原因分析：

主要原因有冷却水中断、冷却水量不足、凝汽器水位过高、轴封送汽调整不当、真空系统不严密等。

（1）冷却水中断。运行中出现凝汽器真空变为零，循环水泵出口侧压力急剧下降，同时汽轮机排汽温度急骤升高，表明冷却水供给中断，这时应立即紧急停机，关闭循环水进水阀，在凝汽器温度降至<50°C后方可向凝汽器供循环水。（2）冷却水量不足。在一定负荷下，循环水进、出口温差增大，凝汽器真空缓慢降低，大多是冷却水量不足引起的，尤其在夏季，由于循环水进口温度升高，有的机组既使增大冷却水量亦不能维持要求的真空，这种情况下应限制机组负荷，减小汽轮机排汽量，以恢复正常真空。若凝汽器内管板堵塞或循环水出水管部分堵塞应采取措施清洗。（3）凝汽器水位过高。凝汽器水位过高淹没部分冷却水管时，由于汽侧冷却面积减少而使真空缓慢下降，严重时如水位升高凝结水进入抽气管，则真空迅速下降，抽气器排汽管冒水。水位过高的另一个危害是使凝结水过冷度增加。造成水位过高的原因主要有：凝结水泵故障或电机工作不正常，造成不能将凝结水正常抽出，故障部位可从泵出口压力或电机电流的变化作出判断；冷却水管破裂或管子与管板结合不严密，循环水漏入凝汽器汽侧，从凝结水水质化验可得出判断；凝结水管路再循阀开度过大；备用凝结水泵出口逆止阀关不严，凝结水从备用泵倒回到凝汽器。（4）轴封送汽调整不当。轴封送汽压力过低，大量空气会从汽轮机后汽封吸入引起真空快速下降。气体不但影响传热，使凝结水过冷度增大，还会冷却汽轮机轴颈，严重时使转子收缩。（5）真空系统不严密。真空系统不严密，漏入凝汽器汽侧的空气量增多，抽气器超负荷工作引起真空下降。真空下降时，短时间关闭抽气器的空气门（<1分钟），若抽气器真空升高而凝汽器真空继续下降，则表明真空降低是由漏入空气量增加所致。负荷降低时真空下降，负荷升高时真空又恢复正常，一般真空降低是由与低压缸连接管道的结合面漏气引起的。真空系统可能发生漏气的地方很多，诸如排汽缸与接管法兰，接管焊口，排汽安全阀，阀门、接头等[5]。查找缺陷不仅需熟悉系统，而且还需细致和耐心，查明原因后及时正确处理。

3 凝汽器真空度下降的预防措施

凝汽器真空系统庞大且设备分散复杂，需要时刻做好预防真空下降的工作[6]：（1）加强对凝汽器相关运行参数的记录分析，加强对循环水供水设备的维护。（2）加强对抽气器、凝结水泵、射水泵等的维护，提高抽气器工作性能。（3）加强对汽轮机轴封供汽压力及凝汽器水位的监视及调整。（4）凝汽器低真空保护定值符合要求，保护装置应投入运行。定期进行真空系统严密性试验，若不合格时，应及时对真空系统进行查漏，堵漏。（5）减轻凝汽器铜管结垢，保持凝汽器管壁和水侧的清洁。（6）加强冷却塔运行维护。

4 结论

凝汽器是凝汽式汽轮机的一个重要组成部分，其运行好坏对机组的安全性和经济性是十分重要的。只有了解真空降低对机组的影响，对可能引起真空系统故障的因素定时检查，及时发现问题，及时做出准确分析判断，并采取措施予以解决，才能确保凝汽器的安全经济运行。

参考文献

[1]赵素芬.汽轮机设备[M].北京：中国电力出版社，2001.

[2]胡念苏.汽轮机设备及系统[M].北京：中国电力出版社，2006.

[3]山西省电力工业局.汽轮机设备运行[M].北京：中国电力出版社，1997.

[4]沈士一，等.汽轮机原理[M].北京：中国电力出版社，2007.

[5]张卓澄.大型电站凝汽器[M].北京：机械工业出版社，1993.

[6]齐复东.电站凝汽器设备和冷却系统[M].北京：水利电力出版社，1990.

作者简介：李正义（1967，01-），男，现就职于大唐洛阳首阳山发电有限责任公司，工程师。