凝结器真空提高分析与实例

马洪荣 李娜 张月雷

摘 要：本文从降低凝结器端差、提高真空严密性和轴封系统优化入手，对某火力发电厂#1机组凝结器真空进行分析，提出了提高真空的方案。

关键词：凝结器；真空；经济性

一、提高凝结器真空的经济性及现状

凝结器真空降低不仅会造成汽轮机内有效焓降减小，效率降低，而且还会导致排汽缸变形和振动。若空气大量进入凝结器也会导致凝结水含氧量不合格，腐蚀锅炉、汽轮机设备。对220MW机组来说，真空每下降1KPa，机组的热耗将增加70kJ/kW，热效率降低1.1%，发电煤耗增加3.189g/kWh。因此，分析真空系统存在的问题，提高凝结器性能，维持机组经济真空运行，直接影响到整个汽轮机组的热经济性。

某火力发电厂#1、#2机组均为220MW纯凝机组，其中#1机组真空偏低，从运行调整看有较大提升空间，凝结器端差、真空严密性、轴封系统这几个影响#1机真空的因素是运行过程中可调可控的因素，下面将从这几个方面入手展开分析，提出优化运行方案，来提高真空，其中部分方案已经实施并取得成效。

二、提高凝结器真空的方案

凝结器的传热端差是指凝结器排汽温度与循环水出口温度的差值。端差值的变化标志着凝结器运行状况的好坏，运行中端差值越小，则运行情况越好.机组的热效率越高。凝结器在不同工况下的传热端差，可由传热方程求得：

可见，传热端差与、、有关，但对#1机来说、不易在运行中改变，因此传热系数是影响传热端差的主要因素。凡影响传热系数的因素，都将影响传热端差，从而影响真空。其中，凝结器钢管脏污、真空系统不严密及轴封系统调整不当都会使凝结器传热系数降低，要提高真空，需从以上两个方面分析。

（1）优化冬季胶球清洗，降低凝结器端差

由胶球工作原理可知，湿胶球直径较凝结器钢管内径大l～2mm，胶球在循环水进出口压差的作用下进入钢管，在钢管中呈卵形，胶球经过冷凝管时，把冷凝管的内表面擦洗一次，这就是凝结器冷却面清洗的原理。在冬季单循环水泵运行，且是低速泵运行时，循环水入出口压差为0.04MPa（入口压力0.12MPa，出口0.08MPa），远远小于夏季双高速循环水泵运行时的压差0.08MPa（循环水入口压力2.0MPa，出口1.2MPa）。循环水流速低，流量小，不能为胶球提供足够的动力，造成胶球堵塞在凝结器钢管内，无法完成清洗工作，虽然在开启双泵进行收球时的收球率并不低，但实际的清洗效果并不理想。凝结器钢管脏污越来越嚴重，端差持续增大，凝结器换热效率降低，使真空降低。

通过实验，在冬季一高速泵、一低速泵运行状态下投入胶球清洗，效果提升非常明显，如表1所示，采用双循环泵运行投入胶球清洗一天后停止投胶球，一周后端差只增大0.7℃。因此，为达到既要提高胶球清洗效果又要节省厂用电的目的，胶球清洗在冬季采用折中的方案，即每周开双循环水泵进行胶球清洗一天，然后收球统计收球率，以达到降低端差，经济运行的效果。使用该方案可较原方案提高真空0.9～1.1KPa。

（2）提高真空严密性

汽轮机真空严密性差的危害主要表现在以下三个方面，一是真空严密性差时，漏入真空系统的空气较多，射水抽气器不能够将漏入的空气及时抽走，机组的排汽压力和排汽温度就会上升，这无疑要降低汽轮机组的效率，增加发供电煤耗，并可能威胁汽轮机的安全运行，另一方面，由于空气的存在，蒸汽与冷却水的换热系数降低，导致端差增大。二是当漏入真空系统的空气虽然能够被及时地抽出，但需增加射水抽气器的负荷，浪费厂用电及循环水。三是由于漏入了空气，导致凝结器过冷度过大，系统热经济性降低，凝结水溶氧增加，可造成低压设备氧腐蚀。

#1机真空严密性合格，但较#2机差。虽然#1机在大小修期间都进行了灌水查漏的检修工作，并针对查出的问题进行了处理，如凝结器汽侧放水门加堵板、#5抽疏水管道补焊等，灌水查漏部分已无漏点，但灌水查漏的检查方式本身也有不足之处。这是由灌水的高度决定的，通常灌水高度为轴封洼窝处，在灌水高度以上的真空系统则无法查漏。在运行中能够检查到的系统有射水抽汽系统，它是否严密需要在运行过程中通过现象来判断。

2017年5月#1机射水抽汽系统存在问题如下，甲射水泵运行，乙泵备用，抽空气门关闭位置。此时发现乙泵抽空气门体及门前管道大量结露，测量壁温低于10℃。通过分析结露现象认为乙泵空气门不严密，混合室内的湿蒸汽通过乙泵空气门被甲射水泵抽空气管道的高真空抽走，在乙泵空气门处被节流。乙泵混合室内的湿蒸汽被节流后压力大大降低，处于饱和温度的湿蒸汽因压力突然降低发生汽化，由于吸收了大量的汽化潜热使管道壁温下降，产生结露。由于水蒸汽比重远大于空气，将大大影响甲射水抽汽器的正常工作，造成凝结器内空气不能被完全抽走，影响了真空。认识至此，通过重新对乙泵空气门定行程，关严此门后，结露现象消失，各部分管道壁温恢复正常，真空提高0.2KPa。

通过在运行过程中检查射水抽汽器空气门前后温差可以在运行中判断空气门是否严密，来弥补灌水查漏方式的缺陷，也可作为运行人员在运行中检查射水抽汽系统真空严密性的手段，一旦判断不严密应及时处理。防止因真空系统不严密造成真空降低。

当射水泵空气门不严密造成真空降低时，除上述办法进行处理外，还可采用开户空气门不严的射水泵作为运行泵，让空气门严密的泵作备用，可完全消除这个问题。

（3）优化轴封系统运行方式

轴封系统起到密封汽缸、防止空气进入汽缸或蒸汽由汽缸漏出的作用。进入轴封的空气也会在端部被抽出。正常运行中，高压轴封依靠自密封，低压轴封由高压联箱或除氧器提供，轴封系统运行方式调整不当时会造成空气由轴封系统进入汽轮机。

一是轴封供汽中断或压力过低，空气将直接通过低压段轴封进入凝结器，造成真空下降。对此要注意监视好轴封压力，并与就地表计相对照，保证轴封段压力。

二是轴加无水位运行。二漏的蒸汽通过轴加疏水管直接进入#8低加，由于#8低加内负压高于轴加，效果上等于开大了二漏，这样就造成轴封段压力下降，空气由轴封端部进入，通过二漏进入轴加。因轴加无水位，不能形成有效水封，空气通过轴加疏水进入#8低加，最终进入凝结器造成凝结器真空降低。通过以上分析得出轴加有无水位运行对轴封段的影响较大，关系机组安全性、经济性（影响真空和凝结水温度），正常运行时应维持轴加有水位运行，在升降负荷时二漏调整要到位。

三是一、二漏开度调整与负荷不对应。低负荷时如一、二漏未及时关小，则会造成高、低压轴封段压力同时下降，空气由轴封进入凝结器。这就要求运行中注意负荷变化，及时调整一、二漏，调整时以高压轴封供汽压力表指示为0最佳，最保证空气不漏入轴封，又保证轴封段压力不过高。

四是轴抽无水位、水封筒汽化。此时轴封端部的气汽混合物直接通过水封筒进入凝结器，影响真空，运行中应注意观察轴抽水位，一旦无水时要查看水封筒的汽化情况，判断汽化时要及时注水。

参考文献

[1]李广顺 提高凝结器真空的经济效益和社会效益探讨[Jl中国电力2005（12）]

[2]孔珑 工程流体力学 中国电力出版社2007（3）

（作者单位：1.胜利发电厂；2.胜利采油厂）