150 MW汽轮机组真空下降的原因分析及对策

周吉文

【摘 要】文章根据英力特英化热电150 MW机组运行中的具体情况，对影响机组真空的因素进行分析，结合运行及测得数据，从凝汽器的运行情况、真空的形成、系统漏入空气的来源、真空系统严密性、循环水系统、疏水系统及凝汽器铜管清洁度等方面分析讨论汽轮机真空偏低的原因，并进一步提出凝汽器真空的具体建议，并对真空严密性作深入研讨。

【关键词】汽轮机;凝汽器;真空;严密性

【中图分类号】TK264.14 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2018）12-0103-02

在火电厂凝汽式机组正常运行的参数中，真空情况的好坏是火电厂安全、经济、高效运行的重要指标之一。当真空上升1 kPa，机组供电煤耗会下降2.5 kg/kW·h，因此，采取措施提高凝汽器的真空，其节能潜力很大。本廠汽轮机为哈尔滨汽轮机有限责任公司生产的N150/C135—13.24/535/535/0.981型超高压、双缸、中间再热、单轴、双分流、单抽可调、凝汽式汽轮机。英化热电150 MW机组自投产后，机组真空偏低，影响机组经济性，对此，公司通过分析研究和采取相应治理措施解决了机组真空偏低问题。解决真空偏低问题主要从提高真空系统的严密性、优化汽轮机本体疏水系统、减少进入凝汽器的漏气量、严格控制汽水品质、保持凝汽的清洁程度等方面入手。

1 影响凝汽器真空的因素分析

凝汽器的冷却效果与换热管的型式、布置方式、汽轮机排汽量，漏入的不凝结气体有关，凝汽器排汽温度越高，排汽压力越高，真空值越低。凝汽器传热端差δt为凝汽器内蒸汽凝结温度ts与冷却水出口处温度tw2之差，即δt=ts-tw2。所以主凝结区的蒸汽凝结温度为ts=tw1+δt+δt。冷却水入口温度tw1主要取决于电厂所在地的气候和季节。冬季tw1低，ts也低，真空高;夏季tw1高，ts也高，真空低。用冷水塔时，tw1还取决于冷水塔的冷却效果。冷却水温升幅δt与循环倍率m有关。m越大，δt越小，真空越高。但m越大时，循环水泵及电动机容量越大，循环水管越粗，末级叶片因排汽比容增大而增长，电厂投资增加，故设计时应选择恰当的m值，一般m为50～120。凝汽器传热端差δt主要受传热系数k的影响。k越大δt越小，ts越小，真空越高，且影响k的因素，都将影响δt，从而都将影响ts与pc。

循环水冷却水量、冷却水温、抽汽系统运行状况及能力等，在设计制造环节中已确定，而循环水温则受气候和环境因素影响，管道结垢、漏空气、循环水量则受安装运行的影响。真空问题是一个较复杂的问题，即使避开设计、制造原因，它与运行调整和检修维护也有直接关系。下面我们就热力疏水系统、凝汽器清洁度及真空系统严密性对真空的影响进行分析。

1.1 热力疏水系统

英化热电机组的主再热蒸汽、汽机本体疏水管及各段抽汽管路的疏水管按压力高低不同分别进入高低压疏水扩容器，经扩容降压后进入凝汽器内。正常运行中管道疏水阀泄漏，虽然经扩容器减温减压后才排入凝汽器，但也增加了凝汽器的热负荷。如果扩容器压力调整不好，有可能使空气漏入凝汽器，其放热造成凝汽器热负荷增加，真空降低。

解决办法：加强对回热抽汽系统的运行监视和对疏水阀检修维护，减少泄漏量。轴封间隙要调整适当，运行时加强对轴封压力的调整，要做好回热抽汽系统所有阀门的装前检修工作，尽量使机组按设计要求运行。完善、改进热力疏水系统，减少疏水扩容器连接排放点。运行人员加强对疏水扩容器的检查，使之保持一定的压力，避免压力高时漏入凝汽器的蒸汽量增加，压力低时空气漏入凝汽器。通过对上述系统的查漏，消除漏点后机组真空提高了1 kPa。

1.2 凝汽器铜管清洁度

凝汽器是由许多铜管组成的管式热交换器，铜管内流过冷却水，管外流过汽轮机排汽，由于冷却水污染变脏不可避免，因此凝汽器冷却面脏污是凝汽设备工作恶化、换热效率降低导致真空降低的最常见原因。

英化热电厂循环水采用闭式循环，使水中的泥沙、有机物及杂物成了外部主要的污染源。因此，采用凝汽器胶球清洗装置是非常重要的。我厂机组胶球系统因设备原因，长期不能正常投运，造成凝汽器无法在运行中清洗，严重影响机组安全、经济运行。经过检查确认，胶球系统存在胶球收球网网板松动、网板关不到位、网板积存杂物等问题，造成胶球无法正常运行。根据存在的问题，在机组小修时进行检修处理，从而实现系统的正常自动运行。胶球收球率在95%以上，凝汽器在线清洗效果良好，达到了优良，提高了机组运行的经济性。

1.3 真空系统漏气量的影响

机组真空系统涉及循环水系统、轴封系统、疏水系统、凝结水系统、抽真空系统，系统范围大，若真空系统漏入不凝结气体，抽真空排气设备不能有效将气体从真空系统中抽出，不凝结气体会在凝汽器换热管表面形成气阻，增大热阻，造成凝汽器冷却效果大大降低，影响机组真空度降低，增加了机组能耗。因此，为了监视真空系统的严密情况，凝汽器在运行中一般每月要进行1次真空降落的严密性实验。我厂机组投运后，#1、#2机的真空严密性试验始终不合格。#1、#2机凝汽器中的凝结水含氧量始终高，说明通往凝汽器的各疏水管、补水管、排汽管等真空系统有可能存在漏空气。真空系统严密性可以从质和量两个方面确定。严密性在质方面可以通过在机组运行时停运真空泵，计算真空泵停运期间真空每分钟下降的速率，通过真空下降速率衡量真空系统的严密性。在凝汽器冷却条件不变的条件下，真空下降的速率与漏入真空系统的不凝结气体量成线性关系，对于150 MW以上汽轮机组，真空下降速率在0.27 kPa/min以下，则认为严密性优，下降速率在0.27～0.4 kPa/min为合格，下降速率大于0.4 kPa/min则为不合格。从量的方面衡量机组真空系统的严密性，以从真空泵出口的空气量进行计量较为准确，计量试验时，机组负荷应该稳定运行在60%以上。根据电力工业技术法规对真空严密性标准试验的规定，在进行真空严密时应关闭抽气器的空气门，80%～100%负荷下在3～5 min内真空下降的速度不大于0.4 kPa/min。

通过机组大修，停机后我们对凝汽器真空系统进行灌水查漏，找到的漏空气点为高排逆止门前、后疏水管道不严密漏空气，以及低压疏水扩容器压力表头漏空气等。消除漏点后，在机组启动后进行机组真空严密性试验，试验结果为0.17 kPa/min，大大提高了机组经济效益。

2 真空下降的解决对策

在发电厂的经济运行过程中，汽輪机组的真空是影响机组经济运行的主要指标，根据热力性能试验结果，真空每降低1 kPa，机组减少出力2 MW左右，汽轮机的热耗率增加0.8%，机组的供电煤耗升高2.7 kg/kW·h，真空下降还将影响汽轮机的安全性。由于影响真空因素很多，只有通过实际运行和综合性能试验，才能找到解决问题的办法。笔者对如何提高150 MW火电机组真空提出以下建议。

（1）认真仔细地搞好汽轮组真空系统严密性，从安装到大修，步步到位。对运行中处于负压状态的管道上连接阀兰及盘根密封处均采用成型的石墨垫，安装前与真空相关的所有阀门应认真解体检查是否密封合格，与凝汽器相连的汽水管道、喉部连接部分、伸缩节应重点检查。

（2）提高凝汽器清洁度及蒸汽品质。特别要加强对凝汽器胶球清洗装置的运行管理和检修维护，提高胶球的投运率和收球率，加强循环水排污和化验分析工作，定时清理滤网，清除杂物和污垢。

（3）根据凝汽器面积对循环水泵、循环水系统、循环水量等进行系统分析，避免产生冷却水量不足的弊端，定时检查、治理冷却塔的喷淋装置，提高冷却效率。

（4）加强对抽汽回热系统的运行监视和检修维护，轴封间隙要调整适当，运行时加强对轴封压力的调整，回热抽气系统的所有阀门要做好装前检修工作，消除只注重外漏而忽略内漏的思想意识，使回热抽汽系统在最佳状态下运行。

（5）加强对凝汽器运行参数分析，使凝汽器处于最佳运行状态。

（6）提高运行人员操作水平，避免因运行员操作失误而造成真空下降。

3 结语

凝汽器真空是影响机组效率的重要指标之一，影响机组真空的原因有安装方面的问题、循环水量的影响、热力疏水系统的泄露问题、凝汽器的清洁程度及真空系统的严密性等。在实际生产过程中，结合机组检修和系统改造，以及在机组运行情况分析的基础上，可以从循环水系统的变方式运行、提高机组真空严密性、优化汽轮机的本体疏水方式、降低漏入凝汽器的不凝结气体和蒸汽量、提高循环水质、严格控制汽水品质、保持凝汽的清洁程度等方面，提高机组真空度。

参 考 文 献

[1]梁家强.15 MW汽轮机真空度下降原因及对策分析[J].化工管理，2017（34）：65.

[2]江苏省水电局苏州电力技工学校.汽轮机辅助设备[M].北京：水利电力出版社，1975.

[3]齐复东.电站凝汽设备和冷却系统[M].北京：水利电力出版社，1990.

[4]杨建明.汽轮机原理[M].北京：中国电力出版社，2000.

[5]李建刚.汽轮机运行及设备[M].北京：中国电力出版社，2010.

[6]魏胜娈.150 MW汽轮机组真空度下降的原因分析及对策[J].华电技术，2010，32（9）：44-48.