某电厂汽轮机凝汽器真空变化原因及对策

■国电物资集团华北配送有限公司 吴贵忠

0 前言

保持凝汽器在合理的真空下运行，是提高汽轮机设备运行的热经济性，降低发电成本的重要措施之一。当汽轮机进汽量保持不变时，凝汽器的直空每升高1 kPa，将使发电机电负荷提高约2%。但无论从设计角度还是运行角度来看，并不是真空越高越好。运行机组主要靠增大循环水量来提高真空，但循环水泵是厂用电的大户之一，耗电量占机组发电量的1%～4%，过分增大循环水量，可能使提高真空而多发的电少于循环水泵多耗的电而得不偿失。在汽轮机组正常运行时如何保持凝汽器的最佳真空，对汽轮机运行人员来说尤为重要。

就某厂汽轮机组来看，影响凝汽器的真空主要有以下几个方面：凝汽器端差、射水抽气器效率、真空系统严密性等。以下就这几个方面作出分析并提出相应对策。

1 凝汽器端差对真空的影响

凝汽器端差是指凝汽器压力下的饱和温度与凝汽器冷却水出口温度的差值。由于凝汽器为对分式、汽流向侧式结构，在现场实际运行中，δt为排汽温度tb与凝汽器冷却水出口左右侧平均温度t2的差值，即：

Δt＝tb一t2

冷却水离开凝汽器的温度t2为

t2＝ t1＋△ t

则排汽温度可用下式表示：

δt＝t1＋△t ＋δt

要使凝汽器具有较高的真空，需排汽温度较低(凝汽器背压与排汽温度成正比)。为此，除应力求冷却水进口温度低外，还应降低温升和端差。

1.1 降低冷却水进口温度

电厂循环水为海水，由海岸泵房的4台循环水泵抽取的海水作为冷却水源来冷却汽轮机排汽，就机组来说，海水温度每降低2℃，真空提高约1 kPa。

由于循环水泵取水口(泵入口)过浅，进入到泵内的海水基本为海表面上的水，温度相对较高，随着涨潮、退潮温度变化较大。

如果能把取水口加深，就可以降低海水温度而提高真空。与此同时，循环水泵入口压力升高，泵出口压力、流量得到提高，使温升△t降低，也提高了真空。

1.2 降低温升

在机组正常运行时，温升变化主要取决于冷却水流量，如果能把循环水泵取水口加深，则使泵出口压力、流量相应提高，降低温升，从而提高凝汽器真空。

1.3 降低端差

由于端差变化标志着凝汽器运行状况的好坏，可以作为判别凝汽器运行状态的依据。运行中端差越小，表明凝汽器真空越好，机组热效率越高。

对于正常运行的凝汽器(铜管无积污积垢，真空系统严密)，δt可以用下面的经验公式计算：

δt＝n *(dn＋7.5)/(31.5＋t1)

dn＝qm/A

式中qm——汽轮机每小时排汽量；

dn——凝汽器单位面积的蒸汽负荷；

A——凝汽器传热面积；

n——常数，通常取5～7。

假设凝汽器运行正常，铜管无积污积垢，真空系统严密，则带入dn、A、n可算出该机组理论δt值，若理论值小于实际值，说明有可能铜管结垢、堵塞，循环水量减少或真空系统漏空气。

就机组来说，A＝3350 m2，qm＝200 t/h(纯凝状况下)，10℃＜t1＜25℃。

n＝5～7

δ理论max＝11.2

δ理论min＝6.1

如果在带抽汽状况下qm要比纯凝状态小，因此端差理论值也应更小一些。而机组在实际运行中，δt为13～17。可见端差明显不合格，主要原因为凝汽器铜管结垢，换热效果差；入口滤网堵塞，循环水量减少。在现场操作中，主要通过胶球清洗、入口滤网反冲洗来解决。

2 胶球清洗系统

胶球自动清洗系统由胶球泵、装球室、分配器、收球网等组成。清洗时把胶球填入装球室，启动胶球泵，胶球在比循环水压力略高的压力水流带动下，经凝汽器进水室进入铜管进行清洗。

机组胶球清洗系统比较先进，尤其是收球网自动化程度很高，栅网板可以转动，在胶球装置投运时，栅网板处于收球位置，在不投运清洗装置时，栅网板可旋转到与水流方向一致的位置；既减少水阻又能清除栅网板上杂物。网板的转动定位由电动执行机构执行，栅网板到位与否是保证收球网收球率的关键。

由于机组循环水为海水，在长时间冲刷、腐蚀下，收球网栅网板出现卡涩、关不到位的情况，造成收球率大幅下降；分配器在操作往复过程后，造成开关位置与实际位置不符，导致胶球泵入口水量降低，无法在装球室形成旋流，胶球进不到凝汽器中；而且在机组胶球清洗过程中，胶球泵出入口门出现缺陷，入口门开度过小，使胶球清洗系统无法正常运行，但是由于分配器前无截门，无法进行安全布置，即使胶球系统出现缺陷，检修人员也无法处理，造成凝汽器铜管结垢严重，端差下降，真空过低，是机组真空无法提高的问题所在。

如图1所示，在出入口分配器前加装球阀，如果胶球清洗系统出现缺陷，将球阀关闭，切断与循环水系统的联系，保证机组正常运行，也使检修人员可以对缺陷进行处理，使胶球清洗系统迅速恢复，保证凝汽器铜管清洁，换热效果良好，降低端差，提高真空。

3 循环水滤网反冲洗

由于循环水滤网为固定式，长时间运行后，滤网结垢及长海草后，严重影响进水量，造成机组端差增大、真空下降。如果改成可旋转滤网，定期改变滤网角度进行反冲洗，就可保证滤网的清洁度，增加循环水量，真空、端差得到改善，提高机组的经济性。

4 射水系统对真空的影响

4.1 海水对设备严重腐蚀

机组长时间运行后，海水对射水系统腐蚀极其严重，如射水泵底阀、盘根及出口逆止门、射水器喷嘴等重要部件将存在重大隐患，一旦出现缺陷，后果不堪设想。以射水泵底阀为例，如因海水腐蚀严重造成底阀不严，射水泵入口注不满水，运行人员又未及时发现，一旦运行泵落水，备用泵又无法联动，真空将很快下降，如果处理不当，将有可能造成停机事故。

应将射水系统重要的部件更换成白钢部件，提高抗腐蚀能力，且运行人员加强巡视射水泵盘根、备用泵注水压力等处，做好每月定期联动及切换试验，保证射水系统在良好的状态下运行。

4.2 夏季海水温度过高严重影响射水器效率

每年进入6月后，随着外界温度升高，海水温度也相应提高，最高时已达到24℃。射水器汽化的临界温度是26℃，而一旦达到24℃，射水器效率就会大幅下降，加上机组胶球系统无法正常工作，端差过高，造成真空一直在-88 kPa左右，不利于机组经济运行，可采取以下措施解决。

(1) 如仍将海水作为射水器工作水源，必须相应降低海水温度。加深循环水泵取水口深度，使所取海水温度下降，提高射水器效率。

(2) 到夏季时换成工业水作为工作水源。现在机组都有工业水作为射水器的备用水源，使用工业水虽然水温可以降低，射水器效率有所上升，真空相应提高，但同时极大浪费工业水。如果能回收工业水，则可一举两得。可以在管道泵出口门前接根管直接引到空冷器冷却水回水-循环水出口门后，并且加装一截门。当进入夏季时，将管道泵导循环水出口门截门关闭，开放加装的截门，使工业水直接排到冷水塔，水源得到回收，既提高了射水器的效率，也不会造成工业水的浪费，保证了机组经济运行。

5 真空系统的严密性

机组直空系统是否严密，可以通过每月的真空严密性试验来确定。关闭射水器大空气门，记录每分钟真空下降值，如果小于0.4 kPa为合格，超过则说明负压设备漏空气。试验后一个月，机组真空严密性试验结果为0.5 kPa/min，基本达到要求，表明真空系统运行正常。