抽凝式汽轮机启动及运行过程中低真空的分析与处理

倪汤杰

普星（安吉）燃机热电有限公司

0 前言

某燃机热电厂燃气-蒸汽联合循环供热机组一期建设装机容量为41 MW，包括：日立公司H25型31 MW 燃气轮机、+10 MW 抽凝式蒸汽轮机发电机组凝汽式汽轮机；配套锅炉为南奥锅炉厂提供的型号为Q271/564-50.3-3.8/445 的卧式、无补燃、单压、自然循环和自除氧余热锅炉；配套汽轮机为青岛捷能汽轮机股份有限公司提供的型号为C10-3.43/1.2 的单缸、冲动、抽凝式汽轮机；凝汽器型号为N-1000。

1 问题及解决方案

由于燃气-蒸汽联合循环机组在电网中主要担负调峰任务，故机组早启晚停次数较多。由于启停频繁，设备出现异常的概率也加大了。如在某次顶峰发电启动过程中，射水泵抽空能力只有-15 kPa，投入轴封后，真空也只能维持在-50 kPa左右。在冲转升速过程中，真空值也明显低于正常水平，当转速在500 r/min 和2 400 r/min 暖机阶段下，真空在-58 kPa 和-63 kPa 左右，直至冲转升速至3 000 r/min，真空才大幅上升至-80 kPa。由于真空偏低，排气温度大幅上升，不得不开启排气缸减温水进行物理降温，以减小高温对凝汽器铜管产生的膨胀。定速并网后随着负荷的升高，真空也随之升高，但仍低于正常值，只有-89 kPa。由于升速过程中现场设备操作较多，无法做到可靠的监控，故决定在汽轮机动态及静态下对真空系统进行全面检查，以下为检查的系统、设备和检查结果：

1)循环水系统：

循环水系统配套的凝汽器型号为N-1000,冷却面积1 000 m2，冷却水量3 600 t／h;循环水泵型号为OTS600-540AI卧式、双吸离心泵，扬程25 m，流量3 700 m3/h。

检查过程：当循泵出口压力稳定在0.2 MPa，凝汽器进出口温差在5 ℃工况下，打开凝汽器出口管道放空门，发现无空气，水流充足且排放稳定，故判断循环水量充足。

2)轴封系统：

启动过程中，在出现真空偏低的情况下，尝试提高轴封供汽压力及调整回汽负压。当轴封供汽压力从25 kPa提高到60 kPa后，真空无明显变化，汽轮机前后轴封处有大量蒸汽冒出，由此判断轴封供汽系统无异常。

3)射水抽空气系统：

射水抽空气系统配套射水泵型号为OTS80-210B、单级双吸中开卧式离心泵，扬程55 m，流量110 m3/h；射水抽气器型号为CS-7.5，额定抽出干空气量7.5 kg，水耗量105 t/h，工作水压0.392 MPa。

检查过程：检查压力测点及对照就地压力表计，压力基本正常，维持在0.52 MPa，射水箱水温显示为38.5 ℃。考虑到射水箱水温过高会影响射水抽气器效率，使凝汽器真空降低，故开大射水箱底部排污手动门及补水手动门，将射水箱水温控制在28 ℃左右。通过现场目测，观察到射水箱中排水管道泛起的水花较大，根据多年运行经验判断真空系统仍有较大的空气漏入。

设计温度不同，射水抽气器渐缩喷嘴出口处膨胀的绝对压力也不同，其对应的饱和温度也不同。若射水箱工业水温度高于饱和温度，工业水在射水抽汽器喷嘴出口处会发生汽化现象（工业水在饱和温度下不会汽化），从而降低了射水抽汽器的抽气效率，使其不能达到设计工况，不能抽到规定的真空。因此，要保证射水抽汽器正常工作，射水箱内的工业水温度必须符合要求。因为正常运行时，射水抽汽器抽出的是具有一定温度的汽气混合物，它们排放到射水箱后会使射水箱内的工业水温度升高，影响射水抽汽器工作效率，从而使凝汽器真空降低。

4)低压缸防爆门的检查：

对低压缸防爆门进行了检查，发现无明显爆破痕迹，用蜡烛环着密封面进行检漏，无蜡烛火苗吹灭后，用黄油将密封处进行涂抹。

5)真空破坏门的检查：

真空系统破坏门从凝汽器至射水泵抽空管道DN250上引出，并接至八米层以方便操作。在真空破坏门管道DN50上设有一个手动阀门和一个电动阀门。用手背靠近真空破坏电动门喇叭口上，无明显倒吸感觉。为防止万一，用水灌进喇叭口做水封，过了半小时，发现水位有一定的下降，故判定一次手动门有轻微内漏。机组停运后及时进行了手动门更换，并再次做了严密性试验。

6)真空系统阀门的检查：

真空系统阀门的检查主要是对负压管道上的疏水放空手动门进行检查，如均压箱溢流至凝汽器手动门后疏水（因与凝汽器联通且无阀门隔离），由于管道与阀门连接中无法从法兰边缘处检查是否内漏，故将此阀门的后法兰进行了拆解，发现有轻微的内漏。用盲板进行封堵后，真空立即上升至-90 kPa。此外，还对多级水封至地沟排污检修门进行了检查，发现有一定的排污量溢出，无倒吸现象。为防止万一，关闭了多级水封至地沟手动门，微开多级水封至凝汽器手动门进行回收。

7)凝汽器真空灌水查漏：

凝汽器真空灌水方式为：机组停运后，关闭凝汽器甲乙侧循环水进出口电动门，打开甲乙侧水室放水门，并打开放空门以加快放水速度。待水室的水放尽后，在凝汽器四个弹簧支撑点的位置用千斤顶压住，并标记好位置。然后，调节热井补水电动门进行水侧的灌水，将热井水位计放水口用临时管接至八米层后做紧固处理，灌水至八米层台板下30 cm处进行保压。经过12小时后，发现凝汽器喉部位置温度计接口处和热井检修口橡胶密封垫处渗水，随即对凝汽器喉部位置温度计接口进行了紧固及更换了热井检修口处的橡胶密封垫，经凝汽器保压合格后放水。

8)射水抽气器的拆检：

机组停运后，对汽机八米层的射水抽气器进行了拆检，发现喷嘴轻微氧化、通道无堵塞、弹簧张力良好。对喷嘴表面稍作处理后进行了回装。

9)抽气管线的检查：

由于是抽凝式汽轮机，故汽轮机设置有抽气管道。抽气管道上设有速关阀、逆止阀及安全阀，且安全阀位于抽气速关阀后抽气逆止阀前，并从四米层位置接至八米层厂房外，故无法做灌水检查，无法判定抽气安全阀是否内漏，且还未供热，因此，只对安全阀法兰处进行封堵处理。

2 结语

1）由于抽凝式机组抽气安全阀存在内漏，引起机组在启动升速过程中真空破坏，导致真空低，在定速并网后且工业抽气压力为正压状态时恢复正常。

2）热电联产机组负压系统与大气相连的阀门较多，在机组真空出现异常后，应合理扩大查漏检查范围。

3）应积极探索抽凝式汽轮机组的节能降耗。通过此次全面查漏，将真空严密性实验降至100 Pa/min以内，真空提高了2 kPa，提升了机组经济性。按1 kPa影响2%电负荷、年运行小时数3 500 h计算，每年可增加发电量约168万kWh，按上网电价0.62元计算，每年直接增收经济效益104万余元。