汽轮机真空系统常见问题解析

2020-09-24王向民

设备管理与维修 2020年17期

张昆，王向民

（1.焦作煤业（集团）冯营电力有限责任公司，河南焦作 454100；2.焦作煤业（集团）有限责任公司非煤产业部，河南焦作 454002）

0 引言

凝汽式汽轮机的真空值是衡量机组安全、经济运行的重要指标，而凝汽器是形成汽轮机真空的主要辅机设备，其主要作用是降低汽轮机的排汽压力，即形成高度真空，以增大蒸汽在汽轮机内的理想焓降，保持凝汽器的较高真空，对促进汽轮机组的安全、经济、稳定运行具有重要意义。

1 真空系统存在问题

（1）机组排汽压力升高，机组运行效率下降。目前冯营电力1#汽轮机背压排汽压力0.0081 MPa，明显高于0.0049 MPa 的设计值。蒸汽在汽轮机内的可用焓降减少，蒸汽在凝汽器中的冷源损失增大，机组效率下降，机组出力减少。

（2）凝汽器管束堵塞，凝汽器端差增大。凝汽器作为热交换器，端差增大，其实际值为10，正常值应为（6～8）。说明凝汽器的管束出现了结垢或堵塞，造成凝汽器端差增大。

（3）凝汽器水侧内漏，凝结水品质恶化。凝汽器水侧内漏，会造成凝结水品质不达标，如：凝结水硬度或含氧量超标，加快设备管道系统的腐蚀。

真空系统中存在的上述问题，直接制约了当前冯营电力汽轮机组的安全和经济运行能力。据统计，当机组汽耗量不变时，真空恶化1，将引起汽轮机的功率降低约为额定容量的1；当汽轮机的负荷不变时，真空恶化1，燃煤消耗量增加大约1～2；真空每降低1 kPa，汽轮机汽耗率平均增加1～2。故为保证机组运行安全性，提升经济性，需对1#汽轮机组真空系统进行排查、处理。

2 真空系统主要设备排查

2.1 制定技术方案

（1）1#凝汽器查漏封堵。凝汽器作为真空系统中的主要设备，如出现不严密，存在漏点时，不凝结的汽体会从外部漏入处于真空状态的部位，最后泄漏到凝汽器中。过多的不凝结气体滞留在凝汽器中影响传热，造成真空下降、凝结水品质不达标。因凝汽器真空系统的密封点较多，故此次采用凝汽器灌水查漏法，重点对凝汽器及与其相连接的负压管道焊口、膨胀节等部位进行全面排查，及时消除1#汽轮机机组真空系统不严密的隐患，保证机组运行的安全性。

（2）1#凝汽器水室杂物清理。1#凝汽器为型号N-3500 的表面式换热器，水室采用对分制，最高工作压力0.2 MPa，管径251 mm，长度7220 mm，冷却水量9300 t/h。它作为汽轮机排汽的冷却装置，与循环水管道联通。凉水塔作为循环水的冷却装置，因内部的网格板、分水器均为塑料材质，长时间运行后会受循环水水质影响，出现腐蚀现象，部分风化后的碎片及杂物通过循环水管道进入凝汽器内部，对凝汽器的换热效果产生较大影响。清理凝汽器水室，不仅能增加凝汽器的换热效果，减小凝汽器端差，还能使凝汽器内水阻减小，冷却通流量增加，起到提升凝汽器真空、降低汽轮机组汽耗率的作用，对提升机组运行经济性有促进作用。

2.2 技术方案实施

（1）1#凝汽器汽侧查漏。关闭1#机1#、2#、3#低压加热器汽侧放水手动阀和疏水至凝汽器手动阀；关闭1#机1#、2#凝结水泵进口阀；关闭1#凝汽器汽侧放水手动阀，检查确认1#凝汽器处于隔离状态；采用钢管支撑1#凝汽器四面支撑角，确保凝汽器支撑弹簧不受力；使用1 根长度约10 m 的透明软管，一端接自1#凝汽器水位计，另一端固定在汽机8 m 层栅栏上，开启凝汽器除盐水补水手动阀进行补水，水位补至凝汽器喉部（排汽缸接合面上100 mm）后停止，注意检查凝汽器底部支撑钢管，防止出现变形，如出现异常，应及时开启1#机凝汽器水位计底部放水门放水；补水结束后，对1#凝汽器管束、膨胀节等进行仔细观察，对泄漏点进行统计、处理；1#凝汽器查漏试验完毕后，放尽管道及设备内的积水，关闭1#凝汽器南、北侧人孔门。

（2）1#凝汽器水室杂物清理。关闭1#凝汽器南、北侧进出水电动门，开启1#凝汽器南、北侧进水电动门前放水电动门，确认1#凝汽器进出水压力到“0”；分别打开1#凝汽器南、北两侧人孔门，清理1#凝汽器水室内杂物（图1）；应注意作业人员严格遵守受限空间作业安全管理制度、开启凝汽器排水坑内排水泵，避免出现溢流问题；1#凝汽器水室内杂物清理完毕后，及时关闭1#凝汽器人孔门，系统恢复至正常运行状态。

2.3 实施效果及效益

（1）1#凝汽器漏点封堵，保证凝结水品质合格。1#凝汽器汽侧进行灌水查漏后发现，南、北两侧水室共计2 根管束出现泄漏。经对泄漏管束进行封堵后，1#机凝结水硬度降至0mol/L，正常值为3mol/L。保证了1#凝汽器的严密性，消除了凝汽器泄漏导致循环水漏入凝结水系统造成的主给水品质不达标的隐患，同时也避免了给水管道出现腐蚀问题。

图1 1#凝汽器水室内

（2）1#凝汽器杂物清理，提升凝汽器真空值。通过对1#凝汽器内部的杂物进行清理，增加了凝汽器的换热效果，使凝汽器端差由10降至7，降低了3；凝汽器真空值由-0.0905 MPa 提升至-0.0921 MPa，提升了0.0016 MPa，提高了汽轮机组热力循环的经济性。

（3）此次真空系统排查、处理的效益。提升了汽轮机组真空系统的严密性，维持凝结水品质在合格范围内，保证了锅炉、汽轮机的安全运行；减小了1#凝汽器端差、增加了凝汽器的换热效果，提升了凝汽器真空值，降低了汽轮机组的汽耗率。同时，根据汽轮机组每小时的发电功率、售电价格，可计算在汽轮机在同等进汽量的工况下，每年能增加售电收益约73.21 万元，极大地提高了汽轮机组运行的经济性。

3 下一步改进措施

真空系统作为凝汽式汽轮机的关键组成部分，对保证机组的安全、经济运行有着重要作用，通过此次对1#凝汽器查漏、清理，虽通过提升凝汽器的严密性和经济性，提升了汽轮机组的安全、经济运行，但机组真空值还并没有达到机组的设计值。下一步，冯营电力将结合机组运行情况，加强对凝汽设备参数的监视、调整，密切关注凝结水水质的化验指标，制定针对提升机组真空系统安全性和经济性的专项检修计划：更换冷却塔内部网格板、分水器、喷淋装置等，保证冷却塔内的分配管正常、出水完好，提升冷却塔的散热性能，降低凝汽器进口水温，提升机组真空值；对凝汽器进行酸洗，消除凝汽器管束深处内部的水垢、淤泥，提升凝汽器的热交换效率，并重点对凝汽器内部管束胀口位置等不易发现的泄漏点、空负荷时处于真空状态的辅助设备及管道进行全方位的检查、处理，进一步提升真空系统的严密性和经济性，保证汽轮机组安全、经济、稳定运行。