凝汽式汽轮机能耗高原因分析及处理

刘存

摘 要：随着中国特色社会主义经济改革的不断深入，中国经济和人们生活水平也在不断提高，但是在其快速增长的背后却是全球能源紧缺、资源枯竭，所以现在国际的能源市场竞争十分激烈。目前国家大力提倡节能降耗，为了响应国家号召，中国无论国企还是私企都十分重视节能降耗工作。凝汽式汽轮机是发电厂最普遍采用的专用发电汽轮机，分析其能耗高的原因并研究其处理方式，对于发电厂节能降耗有着重大的意义。

关键词：凝汽式汽轮机 能耗高 原因 处理方式

中图分类号：TK68 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）05（a）-0095-02

在火力发电厂中，汽轮机效率过低一直是遏制发电厂发电经济性的主要原因，在实际生产过程中由于凝汽式汽轮机的排汽压力过高而导致汽轮机的整体运作效率偏低，这就需要电厂消耗更多的成本用于增补凝汽式汽轮机所造成的消耗，在影响企业生产设备安全运行的同时使得企业的生产成本升高，进而使整个企业的经济效益有所降低。所以，我们有必要具体分析凝汽式汽轮机能耗高的原因，进而提出改进办法提高汽轮机效率，而首先要做的就是了解一下凝汽式汽轮机。

1 凝汽式汽轮机

凝汽式汽轮机，主要由汽轮机本体、凝结水泵、凝汽器和循环水泵等部分组成，是指蒸汽在汽轮机内做功之后进入凝汽器由气体冷却成为水，随后经凝结水泵送回锅炉。而在这当中，凝汽器起到了至关重要的作用，其主要目的是提高汽轮机的热效率，这是个运用蒸汽再冷却成为水的过程中，其体积会大幅度减小，使得剩下的空间变成真空，增大了蒸汽的理想焓。

2 凝汽式汽轮机能耗高原因分析

2.1 凝汽器冷凝管堵塞

凝汽器生产工作的主要组成部分是冷凝管，如果在运行过程中发生冷凝管堵塞，那么就会减少凝汽器的换热面积，导致冷凝管的冷却效果下降引起了蒸汽凝结成水的水温有所升高，热运动加剧，最终导致汽轮机的排汽压力上升。而循环水中存在较大杂物是导致冷凝管堵塞的重要原因，当由于冷凝管堵塞引起的汽轮机排汽压力过大时，就必须使凝汽器工作停止，然后进行检查。所以工作人员查找汽轮机压力上升的原因是十分有必要的，我们需要查明凝汽器换热铜管是否能够通畅。就该文所调查的凝汽式汽轮机为例，其为双程管壳凝汽器，汽轮机的排汽压力过高，为了查明原因，笔者安排操作人员每天早上定时使用手持式点温仪，对两组循环进出口管线进行测温，然后记录相应的温度。在经过半个月之后，笔者对数据进行了数据对比分析，发现情况如下：在入口处循环水温度相同的情况下，做平均分析，在两组冷凝管其他条件相同的情况下，右边冷凝管出口比入口温度高5.1 ℃，左边冷凝管出口比入口温度高7.5 ℃。右边和左边温差达到2.4 ℃，在工作人员经过检修之后，发现左边的冷凝管遭到部分杂物的堵塞，导致其冷凝效果变低。证明了上述理论。

2.2 凝汽器冷却系统结垢

凝汽器主要的目的是提高汽轮的热效率，如果凝汽器系统出现故障不能工作将浪费大量的能源，还会影响汽轮机的安全运行。而在实际的生产过程中凝汽器冷却系统结垢往往是由于循环水的水质不高造成的，沉积了厚厚的有机或无机垢污，这会减少冷凝管的流通面积，降低冷凝管的整体传热效率，从而导致汽轮机的排汽压力上升。笔者在该次的调研过程中，安排工作人员在循环水的出口和入口处多次测量循环水的水质进行化验，其部分主要在凝汽器循环水进出管线。该次测量主要是测量钙离子和钠离子的含量，因为设备是否结垢的重要指标就是钙离子和钠离子的含量，经过测量后发现，出口处的钙离子和钠离子的平均值分别达到550 μg/L和480 μg/L，比出口处的钠钙离子含量要高50 μg/L（50 μg/L是重要的控制指标），其含量严重超标。可以得出凝汽器的冷却系统发生严重的结垢现象，导致冷却效率变低。

2.3 凝结水温度高

由凝汽式汽轮机的工业流程可以知道，由于循环作用，凝结水会作为高低压系统的冷却水，如果凝结水的温度高，那么高低压系统的工作效率会降低导致汽轮机排汽压力升高，导致汽轮机工作效率降低。该次调研中发现，凝结水温度最高会达到60 ℃，在经过处理后，其平均温度还能达到50 ℃，经过查阅厂中的有关文件知道，这要比凝汽器刚安装到工厂还要高，而整个凝汽器在工作过程中的能源消耗也是有所上升，这就是凝汽式汽轮机能耗高的原因之一。

2.4 循环水量中断、不足

凝汽器汽轮机使用的循环水是统一由水处理中心供应，属于公用系统。如果发生循环水量中断或不足，将直接影响凝汽器汽轮机的冷凝效果。该次调研中，发现如果循环水的供应温度正常，那么循环水压和温度都在控制指标内。

2.5 真空系统密封不严

凝汽式汽轮机的一个重要运行指标是真空度，当真空度减低后，会使汽轮机组的排汽温度升高，增大了能源消耗，增加了运行成本，影响机组安全，其主要體现在凝汽器真空度降低会使排气缸等部件受热膨胀，引起因机组变形不均匀引起中心偏移和振动，甚至会引起循环水短路。另外一个是会使汽轮机组的整体负荷减少，为了补充这些损耗，要增加蒸汽流量，导致推力轴承温度升高甚至烧毁，有时还会达不到生产设计要求。

3 凝汽式汽轮机能耗高问题的处理方式

3.1 凝汽器冷却系统结垢的处理方式

笔者经过调查分析显示，针对凝汽器冷却系统结垢的问题，该文决定采用在线化学清理的方法，其具体方式如下：化学清洗剂的加药点可以是凝汽器循环水入口的排凝小孔，将化学清洗剂的浓度调为500～1 000 mg/L，主要使用工具为自动加药泵，在加药之后，测定循环水出口处的pH值，时间间隔为10 min，pH值控制范围为2～3，整个化学清洗的过程为6 h左右，在此之间笔者测量了循环水中钙离子的含量变化。在整个化学清洗完成之后，其效果显著，凝汽器汽轮机的排汽压力由清洗之前的35 kPa减到清洗之后的20 kPa。

3.2 针对凝汽器冷凝管堵塞问题的处理对策

经过笔者调查整理相关文献和调研厂里的文件得知，目前针对凝汽器冷凝管堵塞问题的处理对策有采用循环水反冲洗的方法清理和将凝汽式汽轮机停机清理两个方法。但是都有各自的缺点，停机处理影响发电厂的正常工作。后者不仅消耗能量多，而且还会存在一定的安全隐患且效果不明。所以现在厂里一般都会长期监视凝汽器的运行状况，出现问题再去处理，没有较好的解决方法。

3.3 针对凝结水温度高的问题处理对策

针对凝结水温度偏高的问题，笔者经过调查和研究，决定使用两种方式处理其问题。具体情况如下：第一是将除盐水采用喷淋的方式在凝汽器外表面对凝结水进行间接降温，引出除盐水的部位为凝汽器循环水入口排凝孔。第二是对凝结水进行直接降温，主要使用凝结水泵出口管线将引出的除盐水进行直接注入。这两种办法的缺点是除盐水注入量比较少，其喷淋效果有限，对凝结水的温度降低效果有限。

3.4 针对真空系统密封不严问题的处理

针对真空度的问题，主要采用以下几种方式，如检查轴加风机运行是否正常、循环水量是否充足、凝汽器水位是否正常、真空泵工作是否正常，通过严密性试验来检测真空系统、检测轴封系统压力调整是否正常，检查真空泵电机电流等各种情况。

4 结语

随着电力的不断发展，作为发电系统重要组成部分的凝汽式汽轮机，其效率低是困扰电厂减低运行成本和节能减耗的一个大问题。该文首先对凝汽式汽轮机做了基本的介绍，然后从凝汽器冷凝管堵塞、凝汽器冷却系统结垢、凝结水温度高、凝结水温度高、真空系统密封不严5个方面分析了凝汽式汽轮机能耗高的原因，然后针对性地提出了几条处理对策，希望能够对降低凝汽式汽轮机的高耗能问题提供一点解决思路。

参考文献

[1] 李建贞.凝汽式汽轮机组排汽温度高分析及对策[J].冶金动力，2011（2）：53-56.

[2] 王鱼刚.凝汽式汽轮机真空度降低的原因分析及处理[J].石油化工设备，2011（5）：90-94.

[3] 曹麗华.汽轮机通流部分的数值分析及热经济性诊断方法研究[D].华北电力大学，2012.

[4] 王帅可，许永锋.余热发电用凝汽式汽轮机轴封漏气的原因分析及处理措施[J].机械工程师，2015（3）：248-249.

[5] 胡泽.凝汽式工业汽轮机真空故障分析及处理[J].石油和化工设备，2013（1）：34-36.