火电厂汽轮机真空系统凝气设备运行优化分析

2024-01-04韩家欣

机械管理开发 2023年11期

韩家欣

（晋控电力塔山发电山西有限公司，山西大同 037001）

0 引言

火电厂发电过程中，汽轮机是其中关键的组成部分之一，而凝汽设备则是汽轮机真空系统中的重要组成部分，因此在凝汽设备运行中，其能够对火电厂汽轮机运行中的效率产生较好的影响，保证汽轮机在火电厂生产过程中的稳定性。因此需要加强凝汽设备的优化，使其能够不断地与现今电力需求达成平衡。

1 凝汽设备运行原理

凝汽设备自身是由凝汽器、凝结水泵、循环水泵以及抽气设备等部件组成的。在运行过程中，凝汽设备主要是为了提升机组自身运行的效率，因此其主要会针对机组内部的压力以及气体进行调节。凝汽设备会排出机组内部的多余空气，从而提升其燃烧质量与效率。在燃烧过程中，经过冷凝器，蒸汽会受冷凝结成为水珠，此时凝汽设备将机组内部空气抽出，使其形成真空状态。蒸汽凝结出的水珠在循环中会再次进入凝汽设备中进行冷却蒸发，形成蒸汽与冷凝水之间的循环，进而保障汽轮机组自身的热效率。

2 火电厂汽轮机真空系统凝汽设备故障原因

2.1 真空程度偏低

真空程度偏低是汽轮机常见的一种故障问题，在火电厂机组运行中，汽轮机真空系统凝汽设备运行中需要将蒸汽冷凝成水，并且将该部分水进行循环，传输进汽轮机中辅助其提升燃烧效率。在该过程中需要进行真空处理，但是在真空程度不合适的情况下，就会导致凝汽设备中的凝汽器在高温状态下出现凝垢的问题，在后续的使用中影响使用效率。

2.2 漏入氧气过多

凝汽设备会通过自身真空情况下将锅炉燃烧中产生的蒸汽化为水分来维持火电厂汽轮机的运行。但是在抽真空的过程中，凝汽设备中抽气器可能会因为自身的质量不高以及操作不当等原因导致凝汽设备内部的氧气较多，这会导致凝汽设备内部水珠与氧气之间发生反应，对凝汽设备内部造成腐蚀，影响凝汽设备的实际质量。

2.3 抽气器排气压力不平衡

抽气器是凝汽设备组成部分中较重要的一部分，其能够提升真空程度，实现凝汽设备的蒸汽转换。但是在运行过程中，经常会出现抽气器排汽压力不平衡问题，对于凝汽设备自身的稳定性有着一定的影响，需要提升抽气器的排汽稳定性。

2.4 凝汽管道布置不合理

凝汽管道的布置对于最终凝汽设备的运行效果来说有着重要的影响，现今部分凝汽管道的布置以及运行出现较大的问题，部分管道的进出口之间相互交错，导致蒸汽转换的效率大大下降，蒸汽与冷凝水的质量以及转换效率受到较大的影响，因此需要针对凝汽管道的布置格局进行合理规划。

2.5 热力循环效率不高

热力循环是凝汽设备运行中的重要数值变化，其代表着凝汽设备凝汽以及水汽传输过程中的效率。但是在实际的热力循环中，由于凝汽设备自身的运行问题，会在过程中产生蒸汽热量损失的情况。因此为了控制好凝汽设备的热力循环效率，降低其热量损失的总量，需要尽可能完善凝汽设备中热力循环的稳定性以及合理性，保障凝汽设备运行中热力循环的效率。

3 火电厂汽轮机真空系统凝汽设备运行优化分析

3.1 真空偏低检修

真空偏低是汽轮机运行过程中的常见问题，也是会对汽轮机自身运行质量产生严重影响的故障原因之一。因此在发生真空偏低故障时，需要针对汽轮机自身的凝汽设备进行全面检查，以保证其在运行中的性能稳定。在维持过程中，需要最先针对凝汽设备自身的气密性进行检查，如果凝汽设备自身的气密性不足，就会导致气体出现泄漏，进而难以保持凝汽设备内部的高真空状态。工作人员可以使用水检的方法来对凝汽设备的气密性进行检测，通过漏水情况来确认其自身气密性能情况[1]。如果发现漏水，需要及时锁定并且补好漏点，以保证凝汽设备在运行过程中的气密性。除此之外，如果在气密性检查中并未发现漏水的情况，就说明凝汽设备自身出现结垢的情况，结垢部位一般情况下是在凝汽器上。针对该种情况，工作人员可以将凝汽器取下，对其中的结垢情况进行了解。在处理结垢问题时，工作人员需要使用化学试剂进行调和，以保证除垢的效果。其可以使用酸性缓蚀剂以及酮缓释剂进行调配，将凝汽器放入调配实际中进行浸泡，等到化学试剂的颜色变化之后将其取出，为自身配备好防护套装之后将其进行手动清洗，之后放在清水下冲洗。该过程中至少需要循环两遍，并且每次都需要检测凝汽器的酸碱度，直到酸碱度呈现出平衡状态为止[2]。

3.2 清除氧气

凝汽设备中氧气剩余较多会对凝汽设备自身的运行效率以及性能造成一定的影响。因此在氧气较多的情况下，需要相关人员针对该种情况设定一定的凝汽设备真空程度数值。在正常情况下，为了保持火电厂凝汽设备的正常运行，将其真空程度保持在60%即可。因此相关人员可以根据此数值进行凝汽设备的控制，进而保障其自身的运行稳定性。相关人员还可以数值来确认凝汽设备自身的稳定性，当真空程度的数值与60%的数值相差较大时，人员需要对凝汽设备的真空情况进行检查，手动排出氧气。在该过程中，工作人员可以使用鼓泡除氧设备来对氧气进行清除，一般情况下，在凝汽设备运行的初期阶段，其自身的负荷较小，并且抽真空的效果不佳，很可能出现真空程度数值不足的情况。在该种情况下，就可以使用除氧设备来对凝汽设备进行除氧操作，将真空数值提升到合适的范围内，进而保障凝汽设备的正常运行。

3.3 抽气器检查

抽气器是凝汽设备中关键的组成部分，其是能够保证凝汽设备自身内部真空状态的重要部件，但是在使用过程中，抽气器自身的故障会导致真空状态出现变动，进而导致火电厂的运行出现问题，因此需要针对抽气器自身的变化情况进行全面调整。大部分火电厂汽轮机真空系统凝汽设备的抽气器使用的是射水抽气器，该种抽气器主要是通过将水流高压射出，进而对凝汽设备内部进行真空抽取。在该过程中，抽气器喷嘴会将高压水流喷射出去，其水流的压力数值大小对于整体的真空状态有着直接的影响[3]。因此工作人员在抽气器运行过程中，需要针对其水流压力的情况进行测试，尽可能保证抽气器自身的压力稳定性，以此来维持凝汽设备内部的真空稳定性。具体稳定性如表1 所示。

表1 抽气器喷水压力与真空压力

除此之外，抽气器还可以与凝汽设备内部的不凝结气体之间进行交换，将内部的气体完整地排出，进而实现自身真空性能。

3.4 合理布置安排管道

凝汽管道是蒸汽以及冷凝水主要的循环管道，其结构安排对于凝汽设备的性能来说有着重要的影响作用。比较合理的排列方式就是将凝汽管道在中间集中，在两侧疏松着排列，这种排列方式能够让凝汽设备在运行过程中对于锅炉燃烧中的蒸汽进行较好收集，降低气体的流动速度，进而提升冷凝水的收集效率。同时，其还可以针对蒸汽进出口的设置进行改动，主要将蒸汽进出口管道放置在凝汽设备的两侧，让蒸汽进出过程中不会产生交错。因为部分管道排列不合理，就会导致蒸汽在进出过程中出现相互交叉的情况，这会导致蒸汽与冷凝水之间分别出现多余损失，导致凝汽设备的运行出现问题，最终对汽轮机的运行起到不良的影响作用。因此在凝汽设备的运行过程中，需要将管道分开两侧进行布置，中间集中的管道作为主要的蒸汽与冷凝水交换场所。该种合理布局可以在凝汽设备的运行过程中起到良好的促进作用，进而保障凝汽设备自身的稳定性。

3.5 调节热力循环

热力循环是凝汽设备运行中对于火电厂汽轮机影响较大的一个因素，在热力循环的过程中，其可以针对凝汽设备起到良好的影响作用，并且与凝汽设备自身的运行参数有着一定的关系。在正常情况下，凝汽设备自身的排气效率以及真空状态与热力循环的效率有着紧密联系，真空状态越高，排气量越少，就代表着最终的热力循环过程中损失的热量越少。因此在实际凝汽设备的优化过程中，需要就能源利用率方面进行全面提升。在该过程中，在理想状态下，汽轮机自身的热力循环与排汽压力之间的关系是最紧密的。在汽轮机凝汽设备的排汽压力为0.01 MPa 时，其自身的热力循环效率为47.3%；而在凝汽设备排汽压力降低的过程中，其自身的热力循环效率也会逐渐上升，具体情况如表2 所示。