提高汽轮机真空度方法措施研究

郭建

（兖矿国宏化工有限责任公司，山东 邹城 273500）

汽轮机凝汽器真空度是机组的主要考核指标之一，真空度低会导致低压排汽缸排汽温度升高，凝汽器端差增大，从而严重影响到机组的安全及经济性。兖矿集团国宏化工有限责任公司热电车间有汽轮机发电机组1 台，是广州斯科达汽轮机机有限公司生产的“单缸、单轴、高温、高压、抽汽凝汽式汽轮机，型号分别为c25-8.83/2.45。在多年运行中，这台机组存在真空低的缺陷，严重影响了汽轮机组的经济及安全运行，因此，对此问题进行了分析，并对汽轮机设备进行改造提出建议。

1 存在问题

1.1 真空度偏低，影响机组接带负荷

机组投产以来，这台机组汽轮机真空系统均多次不同程度出现真空度偏低，影响了机组的长期高负荷运行。尤其在夏季环境度高和机组连续运行期间，该组凝汽器的真空度更差，多次导致机组降负荷运行，有时甚至2 台射水泵同时运行也难以维持真空正常运行，夏季接带80% 负荷就接近报警值，夏季不能满负荷运行，现成为完成全年国宏公司下达的发、供电任务的障碍点。

1.2 真空对经济性的影响

安全、质量、效益是企业生存的生命线，降低生产成本的结果就是提高了企业的效益。据计算25MW 机组真空每上升-0.001MPa（即1kPa），煤耗增大2g/kW·h，出力下降1%（即300kW）。

1.3 真空度低对机组的危害

真空下降时维持满负荷运行，蒸汽流量必然增大，会引起汽轮机前几级过负荷；真空严重恶化时，排汽温度升高，蒸汽流量、轴向推力、轴向位移增大且超出汽轮机设计值，从而产生较大的振动。真空下降速度严重时，还会引起机组中心变化，可导致汽轮机转子发生振动和末级叶片喘振等异常现象，甚至造成汽轮机事故。

2 汽轮机真空度低的原因分析

以c25-8.83/2.45 汽轮机为例，通过分析和研究，找出了机组真空度偏低的主要原因是抽气器抽吸能力偏小、外界环境温度随季节变化影响、凝汽器结垢、汽机低压轴封漏空。

2.1 抽气器抽吸能力偏小

启动备用射水抽气器，2 台同时运行，汽机真空度升高2kPa，证明抽吸能力偏小。据计算25MW 机组真空度每下降-0.001MPa（即1kPa），煤耗增大2g/kW·h，出力下降1%（即300kW）。

2.2 外界环境温度随季节变化影响

（1）特别是夏季环境温度高时，循环水温度也随之高影响了凝汽器的换热效率，导致排汽温度高。

（2）运行中由于冷却塔工作不正常，如配水槽配水不均，局部水大量流下；塔内填料塌落，冷却风走短路；喷嘴堵塞，溅水碟脱落使水喷淋不均；防冻管不严造成水走短路等，也可使水塔出水温度升高，真空恶化。

2.3 凝汽器结垢

打开凝汽器人孔门，观察铜管清洁度，铜管结有硬垢，对垢样分析结果：以碳酸盐为主，夹杂硅酸盐、硫酸盐、污泥混合在一起。凝汽器的工作情况，直接影响汽机的工作效率。凝汽器铜管清洁凝汽器汽侧污染很小，没有影响凝汽器的真空度。但凝汽器水侧污染较严重，部分铜管内淤积，铜管内壁结垢严重。这是由于循环冷却水中含有钙离子，机组长期运行后，钙离子在铜管内壁形成结垢。

3 改进方法及措施

经过对主要因素的准确分析和判断，经过科学的论证，拟定采取以下改进方法及措施来提高汽轮机真空度。

3.1 提高抽气器抽吸能力

原射水抽气器更换为TD-32 型新型高效多通道射水抽气器，抽气量由原来的15kg/h 增大到32kg/h。它除了具有结构简单、安全可靠等优点以外，与旋转式真空泵相比建设投资为后者的1/7，同时具有如下优点：

（1）不存在动、静体磨损，寿命损耗极低，抽吸内效率不受运行时间影响，检修间隔期长。

（2）对工作水所含杂质的质量浓度及体积浓度要求低。

（3）有良好的启动性，可实现余速利用。

（4）抽气量大且耗功低。

（5）根据等截面喉管末端仍具有较高流速及整个喉管之间互不干涉原理，该型抽气器实现了喉管下段及出口的分段抽气所提供的后置式抽气器也从单到多通道，产生微负压，供抽吸轴封加热器排汽，省掉轴封加热器鼓风机，节约5.5kW 电机厂用电。

3.2 降低外界环境温度随季节变化影响

3.2.1 措施

（1）清理凉水塔池内淤泥，清理填料上杂物，清理配水槽、喷嘴的淤泥及垢，使淋水密度均匀，增强换热效果；

（2）补水由原来的“除氧器式”改为“凝汽器式”。增设喉部补水喷淋装置，使除盐水雾化喷淋和汽机排汽直接混合降温，吸收排气热量，来改善汽轮机真空。

3.2.2 实施后验证

（1）清理凉水塔前，进出水温差平均值为（2016 年9月～2017 年12 月）8.5℃，清理凉水塔后，进出水温差试运值9.5℃；即比实施前循环水冷却效果水温低1℃。

（2）补水喷淋装置安装后试运情况。

①凝结泵出力100m3/h，轴封加热器。汽机纯凝汽工况排入凝汽器汽量82t/h，补水喷淋装置最大补水量8t/h，两者之和90t/h，小于凝结泵出力及轴加通流能力，所以设计上是合格。

②补水由“除氧式”改为“凝汽器式”。补水流经凝汽器、轴封加热器到达除氧。这一过程中，补充水吸收了一定热量，同时还减少了补充水吸热过程中的传热偏差，降低了传热过程中不可逆损失，提高热、功转换效率，回热效果明显提高。

③对补充水进行真空除氧，提高了整个回热系统的除氧能力，不凝结气体被抽气器抽出。

3.3 凝汽器酸洗

（1）对凝汽器铜管镀膜防止腐蚀。用硫酸亚铁防腐蚀膜处理，镀膜时间120 小时。实施后验证：酸洗后，大大提高传热效率，极大的改善了换热效果，汽机真空提高8%。

（2）加强水质监督。由供水车间负责不定期抽检“循环水日常技术指标”，严格控制循环水浓缩倍率和极限碳酸盐硬度不超标，控制指标增大时应进行排污，杜绝为了节水而不进行排污。

（3）实施后验证。酸洗后，大大提高传热效率，极大的改善了换热效果，汽机真空度提高8%。

4 与实施前相对比

（1）满负荷运转时，真空≤-0.091MPa；比广州汽轮机有限公司夏季设计工况真空还要好1.5kPa。（夏季满负荷设计工况真空为-0.0895MPa）。

（2）真空度比实施前提高9.5KPa，煤耗减少19g/kW·h。(据计算25MW 机组真空度每下降-0.001MPa（即1kPa），煤耗增大2g/kW·h，出力下降1%（即300kW）。

5 效益分析

5.1 经济效益

机组以年利用小时数6000h，网上平均电价0.65元/kW·h，发电成本0.50 元/kW·h 计算，每年比活动前多取得经济效益210.84 万元

5.2 社会效益

通过实施，解决了汽轮机组运行真空度偏低、夏季不能满负荷运行的问题，使机组可以安全、经济运行，为完成国宏公司下达的全年供电量创造了有利的条件。