300MW汽轮机凝汽器真空偏低问题优化研究

摘  要：某公司配置2台闭式循环300 MW汽轮机组，运行中凝汽器真空偏差达1.54 kPa。经分析认为，3号冷却塔效率低造成凝汽器入口水温高是凝汽器真空偏低的主要原因。通过对3号冷却塔进行全面检查，分析了冷却塔效率低的原因，制定了针对性的运行调整及优化改造方案，实施后问题得到了解决。

关键词：凝汽器真空;入口水温;冷却塔效率;虹吸

中图分类号：TK12              文献标志码：A

0 引言

闭式循环汽轮机组冷端系统由冷却塔、凝汽器、循环水泵、真空泵和凝结水泵等组成，其中冷却塔的作用是冷却生产用循环水。冷却后的循环水进入凝汽器，将低压缸末级排汽冷凝成水，建立凝汽器真空。冷却塔效率直接影响凝汽器真空，对机组发电效率、运行安全产生较大的影响。

该文结合某公司3、4号机组凝汽器真空偏差大问题进行了分析研究，得出了3号机凝汽器入口水温偏高是凝汽器真空的主要原因。通过对3号冷却塔进行现场检查，查找冷却塔效率降低的原因，进行了针对性的运行调整，利用机组停机机会进行了优化改造，问题得到了解决。

1 现状分析

某公司3、4号机为上海汽轮机厂制造的300 MW机组，2019年3月7日，2台机组负荷率基本相同，均运行一台高速循环水泵，凝汽器真空偏差达1.54 kPa，详细数据见表1。

2 3号机组凝汽器真空偏低原因

低压缸排汽温度对应的饱和压力为凝汽器背压，凝汽器真空=凝汽器背压-大气压力。低压缸排汽温度ts=tw1+Δt+δt，其中tw1为凝汽器入口水温，Δt为凝汽器循环水温升，δt为凝汽器端差，因此凝汽器入口水温直接影响凝汽器真空。在其他因素不变的情况下，入口水温升高影响凝汽器背压升高，凝汽器真空降低。凝汽器入口水温对凝汽器背压影响经验曲线如图1所示。

从表1、图1可以看出，影响3号机凝汽器真空偏低的主要原因就是凝汽器入口水温偏高约5.16℃，表明3号冷却塔效率降低。

3 3号冷却塔型式及效率低分析

3.1 3号冷却塔型式

3、4号冷却塔均为自然通风逆流冷却塔，包括筒体、喷溅装置、淋水填料、配水管、豎井和虹吸装置等，采用虹吸配水方式，通过设在中央竖井内的虹吸装置实现。虹吸装置由虹吸罩、虹吸堰构成。配水系统由压力主水槽与配水管构成，主水槽直接与中央竖井相接，配水管从压力主水槽两侧接出，按一定间距在塔内分布。共分上、下2个主水槽，其中上主水槽供内区配水，下主水槽供外区配水。3、4号冷却塔设计单台高速循环水泵运行时全搭配水，单台低速循环水泵运行时仅外区配水。

在冬季为防止冷却塔结冰只有外区配水，其他季节实现内外区全搭配水。为使敞开式进口上层主水槽有供水与停水状况，做成虹吸式进口。运行开始时，竖井水位上升淹没虹吸罩，并快速带走虹吸罩内空气，形成负压区，水流不断地稳定流入供内区配水的上主水槽。当进塔水量变小后，竖井水位下降，空气进入虹吸罩内，负压状态破坏，供内区配水的主水槽停止供水，并自动转换成冷却塔外区配水。

3.2 3号冷却塔效率低原因

3号冷却塔效率大幅度降低可能原因：高温水直接进入冷却塔水池、内外区配水不均、冷却塔填料大面积结垢或脱落、喷溅装置损坏或脱落较多等。

现场进行检查，3号冷却塔防冻门关闭，冷却塔外围淋水比较均匀，没有明显的水柱现象，可以排除高温水直接进入水池、冷却塔填料及喷溅装置异常等原因。通过观察发现，3号冷却塔内区没有淋水，表明内外区配水不均是主要原因。通过比较3、4号机运行循环水泵电流、扬程等参数，可以排除3号循环水泵异常因素，导致3号冷却塔效率低的直接原因是单台高速循环水泵运行时，内区上水槽虹吸不能建立。查阅2016年-2018年3月份3号机历史趋势参数，验证了这一结论。虹吸不能建立可能原因：循环水系统阀门开关不到位或管道系统布置不合理;虹吸装置密封效果不好存在漏点;虹吸装置系统施工出现错误，结构尺寸或位置存在偏差。

4 运行调整及优化改造方案

4.1 运行调整方案

启动3号机B低速循环水泵，1小时后3、4号凝汽器入口水温基本相同，3号机凝汽器真空上升1.9 kPa稳定运行。现场检查发现3号冷却塔内、外区淋水正常，表明2台循环水泵运行，能够建立起虹吸配水，分析虹吸建立不起来的主要原因是虹吸装置结构尺寸存在偏差。为提高机组经济性，运行中保持2台循环水泵运行方式。

4.2 优化改造方案

冷却塔虹吸装置各部分尺寸与标高，是根据循环水泵特性、系统沿程阻力、冷却塔配水系统的阻力及虹吸装置的阻力等综合计算后确定的，各项数值应保证足够精确度，以免影响虹吸的形成。

2019年3月下旬3号机小修停机后，对3、4号冷却塔虹吸装置进行检查对比，发现3号冷却塔虹吸偃高度比4号偏高约110 mm。在3号冷却塔虹吸装置的上主水槽上边缘加装120 mm高度堵板，并进行密封处理。机组启动后，3号机单台高速循环水泵运行，冷却塔配水正常，问题得到了彻底解决。

5 结论

该文通过对某300 MW机组凝汽器真空偏低问题进行研究，得出如下结论。

（1）闭式循环汽轮机组冷却塔运行效率直接影响凝汽器入口水温，对凝汽器真空影响较大，因此应加强对冷却塔各部件的维护，并根据季节的变化合理调整配水方式。

（2）国内采用虹吸配水的冷却塔，由于基建时虹吸装置结构尺寸精度控制的问题，往往不能达到设计要求，应利用机组检修机会进行优化改造。

参考文献

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