600MW机组真空系统泄漏空气的危害分析及处理

付开慧

1 真空系统泄漏空气的危害

如果汽轮机组真空系统泄漏空气，凝结器传热端差增大，真空下降，机组运行安全系数和经济性会降低，凝结器传热端差每增加1℃，汽耗率增加0.25%～3.00%。600MW汽轮机组真空系统管道多、范围广、系统复杂，寻找空气泄漏点难度大。如果不能在机组运行中对真空系统泄漏空气点加以判断并加以处理的话，经济损失比较严重。若在停机后处理真空系统泄漏空气，只能待汽轮机缸温降至100℃以下后再进行真空系统灌水查漏处理，需要10 d时间，这样会损失大量发电量，经济损失相当严重。

2 真空系统泄漏空气的处理

华电内蒙古能源有限公司包头发电分公司#2机组系哈尔滨汽轮机厂有限责任公司生产的600 MW汽轮机组，型号为N600－16.67/538/538，亚临界、一次中间再热、单轴三缸四排气、冷凝式机组;该机组轴系较长，由高/中压联合转子、低压A转子、低压B转子、发电机转子和励磁机转子组成，各转子之间为刚性联轴器联接，共有9个支持轴承及1个推力轴承。超高压中间再热三缸二排汽、单轴凝汽式汽轮机。

对于真空系统泄漏空气的处理来说，急救办法是设法增加空气的抽出量，以减小对真空系统的影响(如增开真空泵);最终的办法是寻找并消除泄漏空气点。一般先检查轴封供汽压力是否不足或中断，在系统操作过程中或操作过后是否造成了向凝结器泄漏空气。而真空系统不严密容易造成空气泄漏的地方往往是与真空系统相连接的管道、阀门、法兰、焊口水位计等。

众所周知，汽轮机真空的建立是由于汽轮机排汽遇冷凝结，体积缩小而形成的。在讨论真空时，要从3个方面入手:如何让排汽在凝汽器里良好而又经济地凝结，如何及时而又经济地维持凝汽器的换热不受阻碍，如何减少汽轮机真空系统的漏空量。

笔者在提出这3个问题的时候，有2条突出了经济性的问题，这是因为发电厂生产的目的就是多发多供，降低燃料的消耗量，以达到经济效益的最大化。所以，对于发电厂中经济真空的概念，并非是真空越高经济效益越高。

(1)对于第1个问题，笔者认为，现在电厂普遍装设多台循环水泵，其实并不是循环水泵开的越多越经济。当循环水量足以带走乏汽的汽化潜热时，这便是经济循环水量，该经济循环水量如何确定?又通过什么办法控制它的流量呢?在电力市场竞争日益白热化的今天，对循环水泵进行改造迫在眉睫，大体有2种改造方案。

方案1，平滑地改变循环水泵的转速。一是通过高压变频器改变其转速，高压变频器价格较高，机组较大时因投入太高而不易实现;二是通过液力偶合器调节，但在电厂的循环水泵中增加液力偶合器会因位置过于狭窄而不便于布置。

方案2，通过阶梯性地改变循环水泵转速，即变极运行来改变循环水泵的出力。虽然变极运行不能完全维持经济循环水流量，但其投资省，占用空间少，节省厂用电效果明显，该方案曾在老电厂改造中广泛采用。

(2)对于第2个问题，在运行中应尽量保证凝汽器换热面的洁净，以保证凝汽器的换热效果。其中又可分为以下4个方面:

1)对于凝汽器的水侧而言，针对水质问题要采取有效而又经济的手段来处理。笔者曾经工作过的某电厂处理方式是采用胶球清洗的方法，由于循环水的水质特差，再加上胶球清洗装置比较落后，胶球的投/停操作全部由人工完成。因操作人员投胶球的积极性不高，胶球清洗装置的收球率也不高，使得胶球清洗的效果比较差。凝汽器铜管内壁经常黏附致密的硬垢而影响凝汽器换热效果，造成真空降低。该电厂后来又采用人工清洗，即半侧解列，利用毛刷清理，但因垢的致密性因素，人工清理的效果也比较差。

2)因人工清理效果较差，该电厂后来又采用了某电力科学院提供的化学处理法，在精确测定循环水和补充水的成分并分析其变化规律后，先采用胶球清洗去除铜管内壁的垢(软垢采用大胶球，硬垢采用带钢丝的硬制小胶球清洗)，除垢后，在循环水里加入被膜剂，在铜管内壁形成致密的光滑薄膜，使杂质不易附着。然后，针对浅井水或地表水，适时地增加杀菌灭藻剂，以杀除水中的藻类。另外，还需适时加入硫酸来调整循环水的pH值，从而使系统尽量不发生碱性腐蚀。在机组停运后，打开人孔门进行了检查，未发现结垢现象。实践证明，这一系列处理措施适合循环水处理的需要，满足了生产的要求。

3)采用胶球清洗方法应注意的事项。

①胶球清洗装置的投运要求是循环水量要达到设计流量，采用调节转速和停用循环水泵以节省厂用电的电厂应注意，在胶球投入之前，必须将循环水量提高。对于基本上都采用大球(即直径略大于铜管内径的软海绵球)的电厂来说，如果循环水量不足，可能会使胶球卡在铜管内，既降低了胶球的回收率，又使凝汽器的换热效果变差。同时，对循环水的二次滤网要经常清理，若其压差增加，会变相地降低循环水量;胶球清洗装置的收球网也应定期反洗，防止积聚杂物降低循环水量。另外，应在启机前和运行中及时对凝汽器水侧进行放气，特别是夏天更应该及时放气。若放气不及时会形成水阻，影响循环水流量，甚至使空气侵占水空间，影响换热。

②对于采用大胶球的电厂而言，应经常将胶球取出，检查胶球磨损情况。胶球在使用几个周期后，由于磨损会造成胶球的直径小于铜管内径，再次投入时会影响清洗效果。

4)对于凝汽器的汽侧，主要影响换热的是不凝结气体，应采取适当措施去除不凝结气体。

①采用高效率的抽真空装置。现在新装机组普遍采用真空泵是一个较好的选择。真空泵的抽气效率高且有别于射水抽气器。机组的真空越高，泵组的运行电流越小。所以，在机组正常运行时，真空泵的功耗非常小，这就大大节省了厂用电(而采用射水气抽气器的机组射水泵的运行电流变化不大)。真空泵和射水抽气器有一个相同点，就是工作水温度不可太高，当工作水的温度接近凝汽器的排汽温度时，工作液在泵体内就会气化，使泵组抽不出空气。针对我国南、北地区的差异，真空泵分为闭式循环和开式循环2种类型。闭式循环真空泵用除盐水作为工作液，通过工业水或循环水冷却。其优点是耗水量小，适用于我国北方干旱气候的地区及水质严重恶化的区域。开式循环采用温度较低的地下水或自来水，直接排放。由于其耗水量大，适用于我国南方循环水温较高且水资源丰富的地区。开式循环真空泵经改造后可将排水回收至循环水，提高了水的利用率。

②抽气口的改造。在机组运行中，抽气装置不仅抽出不凝结气体，还会抽出大量的蒸汽(占抽气量的60%左右)。这些蒸汽不仅会提高设备的耗电量，而且还会提高汽水损失，加热工作液，更主要的是会排挤对不凝结气体的抽吸作用，降低设备的效率。建议对抽气口进行改造。

(3)第3个问题是如何减少汽轮机真空系统泄漏空气量。采用真空严密性试验的方法要经常检查真空系统的严密性。在机组运行中，经常会发现这样的问题:就是机组的真空随负荷的降低而升高，当负荷降至一定程度后，真空反而会降低，这是什么原因呢?即使机组的负荷没有发生变化，机组的真空也会发生变化，这又是什么原因呢?其实，在检查机组的真空问题时，应特别注意加热器的泄漏空气。因加热器系统复杂，在正常运行时，一部分处于真空区，而另一部分处于微正压区。当负荷降低时，负压区的设备增加(机组启动和低负荷时有可能高加都处于负压区)会造成系统泄漏空气点的增加。至于满负荷真空波动的现象，也存在微负压区的低加水位波动，当漏点脱离水面时，由于没有了水的封堵作用，也可能出现泄漏空气现象。

3 结论

汽轮机的真空是直接影响机组安全经济运行的问题，不同的机组会有不同的特性，这就要求在日常运行中不断摸索和总结，使发电机组的运行更经济、更安全。本文对于真空系统泄漏空气的危害分析及其处理方法，可为其他电厂处理同类问题时提供借鉴和参考。

[1]华东电业管理局.汽轮机运行技术问答[M].北京:中国电力出版社，2006.

[2]山西省电力工业局.汽轮机设备检修技术[M].北京:中国电力出版社，1997.