大型汽輪機雙壓凝汽器運行現(xiàn)狀分析及改善措施

1、大型汽輪機雙壓凝汽器運行現(xiàn)狀分析及改善措施- 機電論文大型汽輪機雙壓凝汽器運行現(xiàn)狀分析及改善措施李瓊張營（國網(wǎng)河北省電力公司電力科學研究院，河北石家莊050021 ）摘要：為提高機組效率，采用雙壓凝汽器是一項重要的節(jié)能措施，其工作性能的好壞直接影響到發(fā)電廠熱經(jīng)濟性和運行可靠性?，F(xiàn)指出雙壓凝汽器運行過程中存在高 / 低壓側(cè)相互排擠現(xiàn)象、循環(huán)水溫度較低時低壓側(cè)真空過高及真空泵出力的問題，并提出相應技術(shù)改造措施機組運行中，應嚴密監(jiān)督高/ 低壓側(cè)壓差、真空工作水溫度及極限真空值，使雙壓凝汽器處于最優(yōu)運行狀態(tài)，以發(fā)揮其節(jié)能優(yōu)勢。關(guān)鍵詞：雙壓凝汽器；節(jié)能；真空；極限背壓0 引言當前， 600MW以上的機組

2、都具有兩個以上的低壓缸，每個低壓缸都有兩個排汽口，每一個排汽口或每一對排汽口都具有各自的背壓，從而形成汽輪機多背壓運行。現(xiàn)役的600MW機組大多采用雙壓凝汽器，以進一步提高機組熱效率。雙壓凝汽器因其汽側(cè)壓力腔室為兩個，所以沿冷卻管長度方向的放熱量和單位面積的熱負荷更加趨于均勻，使換熱面能充分地被利用。雙壓凝汽器能提高機組熱效率0.2% 0.3% ，特別是對水塔冷卻的機組，冷卻水溫度較高地區(qū)采用雙壓凝汽器運行，功率收益更大。然而，雙壓凝汽器運行中也存在諸多問題，本文針對某電廠600MW型號雙壓凝汽器，分析雙壓凝汽器運行現(xiàn)狀及存在的問題，并給出解決方法。1 雙壓凝汽器運行現(xiàn)狀雙壓凝汽器在熱力循環(huán)中

3、起著冷源的作用，能降低汽輪機排汽壓力和排汽溫度，提高循環(huán)熱效率。它由高/ 低壓凝汽器、抽氣設備、循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵以及它們之間的連接管道、閥門、附件等組成。300MW及以上機組大多采用水環(huán)式真空泵。真空泵出力受到工作水溫度的制約。雙壓凝汽器一般采用母管制抽氣系統(tǒng)。如果高壓抽氣調(diào)整門開度不合適，容易造成高壓側(cè)和低壓側(cè)相互排擠的現(xiàn)象，將制約雙壓凝汽器的節(jié)能效果?？紤]初投資，電廠凝汽器冷卻管束多采用不銹鋼管，凝汽器運行一段時間后，壁面上會積有腐蝕物、臟污和其他雜物，形成污垢熱阻。每臺汽輪機低壓缸都有一個極限背壓，因此靠降低凝汽器壓力來增加汽輪機功率要受到汽輪機末級氣動特性的約束，這就要求雙壓凝汽器壓

4、力不能太低，尤其是低壓側(cè)壓力。冬季運行時，由于環(huán)境溫度較低，低壓側(cè)循環(huán)水進口溫度也較低，導致雙壓凝汽器低壓側(cè)排汽壓力較低，甚至低于設計負荷下的極限背壓，這將不利于機組功率增加和機組安全運行。1.1 真空受母管制抽空氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)制約某電廠600MW凝汽式機組，凝汽器型式為雙背壓、雙殼體、單流程、表面式、橫向布置，它由低壓側(cè)的凝汽器A 和高壓側(cè)的凝汽器B 組成，高、低壓側(cè)凝汽器抽真空管道引出連接到抽真空母管上。3 臺真空泵分別連接到抽真空母管上，每臺真空泵都有出入口門和逆止門。凝汽器A 設計壓力 4.77kPa ，凝汽器B 設 計壓 力6.1kPa ， 即兩 側(cè) 差壓 為1.33kPa ， 實際 兩

5、側(cè) 壓差 僅為0.531kPa ，偏離設計差壓較大。對母管制抽空氣系統(tǒng)進行優(yōu)化調(diào)整實驗，分別改變抽空氣調(diào)整門開度，合理設定調(diào)整門開度值。機組維持在一定的負荷下，維持真空泵開啟臺數(shù)，以當前的開度值為基礎，分別開大調(diào)整門開度和關(guān)小調(diào)整門開度，觀察高壓側(cè)、低壓側(cè)壓力變化。機組分別維持在600MW 、450MW 、360MW負荷下進行優(yōu)化實驗。通過不同負荷下的優(yōu)化調(diào)整實驗，高壓側(cè)抽空氣調(diào)整門開度維持由電廠運行設定值 7%調(diào)整至 3% ，能夠削弱高壓側(cè)對低壓側(cè)的排擠，提高機組效率0.1% ，折合煤耗0.33g/kW· h 。因此，雙壓凝汽器高壓側(cè)抽空氣調(diào)整門開度對低壓側(cè)壓力影響較大，在一定程度

6、上限制了其節(jié)能效果。1.2 真空泵出力水環(huán)式真空泵具有運行可靠方便、不易損壞、耗電小等優(yōu)點。水環(huán)式真空泵的工作水溫度決定真空泵出力，工作水溫度高低受閉式工業(yè)冷卻器冷卻效果制約。夏季運行時，由于工業(yè)冷卻器進口水溫度較高，造成真空泵工作水溫度較高，如果高于排汽壓力對應的飽和溫度，真空將會惡化，甚至導致真空泵葉輪汽蝕。文獻 6給出了一些具體的解決方法，這里不再贅述。1.3 雙壓凝汽器的極限真空提高真空可使汽輪機的理想比焓降增大，機組功率增大。真空不是越高越好，要綜合考慮各方面制約因素，機組存在一個最佳真空值。極限真空是指低壓缸末級葉片前后壓力達到臨界壓力比時的真空，此時如果真空再升高蒸汽將會在末級葉

7、片排汽口處自由膨脹形成汽阻，反而影響到經(jīng)濟性。確定極限真空的方法有回熱系統(tǒng)熱平衡法、等效焓降法、熱力學方法、現(xiàn)場實驗法等，具體計算方法可參考文獻 7。限于篇幅，本文僅給出極限背壓值：額定工況時，對應的極限背壓為4.5kPa ； 75% 額定負荷時，對應的極限背壓為3.2kPa ；50%額定負荷對應的極限背壓為2.2kPa 。可見極限背壓是與負荷有關(guān)的，即與汽輪機的進汽量有關(guān)，不同的進汽量有不同的極限背壓值。機組真空過大，將使機組軸向力增大，機組振動增大，不利于機組的安全運行。如圖 1 所示，當循環(huán)水溫度為15 ，THA 、 75%THA 、50%THA工況時，低壓側(cè)壓力分別為3.391kPa

8、、 2.871kPa 、2.423kPa 。此時，低壓側(cè)壓力已經(jīng)低于機組的極限真空，嚴重影響了機組的安全運行。因此，冬季運行時，應嚴格監(jiān)視雙壓凝汽器低壓側(cè)壓力，防止其低于極限背壓，影響機組運行。2 提高雙壓凝汽器性能的方法對母管制真空泵系統(tǒng)進行優(yōu)化，一是對高壓側(cè)抽空氣調(diào)節(jié)門進行實驗尋優(yōu)，降低或削弱對低壓側(cè)的排擠；二是對母管制真空泵系統(tǒng)進行節(jié)能改造，將高壓側(cè)和低壓側(cè)改為獨立運行方式，徹底消除兩側(cè)相互影響現(xiàn)象。夏季運行時，應嚴格監(jiān)視真空泵工作水溫度，防止真空泵出力不足，導致雙壓凝汽器真空下降。工程上控制雙壓凝汽器低壓側(cè)真空過高的方法有3 種：（ 1）打開凝汽器上的真空破壞閥，調(diào)節(jié)真空破壞閥開度，提

9、高排汽壓力。但這個方法不易控制空氣漏量，存在安全隱患，而且調(diào)節(jié)較快。（ 2）降低進入凝汽器的循環(huán)水流量，提高排汽壓力。此種方法在降低低壓側(cè)壓力的同時，也降低了高壓側(cè)壓力，而且容易造成凝汽器“干燒”現(xiàn)象。（ 3）在低壓側(cè)循環(huán)水入口管道和高壓側(cè)循環(huán)水入口管道之間安裝旁路管道，通過控制進入低壓側(cè)循環(huán)水管道流量，降低低壓側(cè)真空。此種方法在循環(huán)水總量一定的條件下，通過控制進入低壓側(cè)的循環(huán)水流量，降低了低壓側(cè)壓力，對高壓側(cè)壓力沒有影響。3 結(jié)論及建議本文分析了雙壓凝汽器運行過程中存在問題的特殊性，并給出了相應的解決方法，為電廠的安全經(jīng)濟運行提供了參考。機組運行中，應嚴密監(jiān)督高低壓側(cè)壓差、真空工作水溫度及極

10、限真空值，使雙壓凝汽器處于最優(yōu)運行狀態(tài)，以發(fā)揮其節(jié)能優(yōu)勢。 參考文獻 1孔令華 .雙背壓凝汽器真空系統(tǒng)優(yōu)化管理J . 華北電力技術(shù)， 2007（ 11 ）：2 李明，龍寧暉，甘復泉，等.雙背壓凝汽器抽空氣系統(tǒng)的改造及效益分析 J.電力技術(shù)經(jīng)濟， 2009 ，21 （3 ）：3 郭江龍，王旻昕，常澍平，等.雙壓凝汽器冬季運行節(jié)能技術(shù)研究與探討 J.汽輪機技術(shù)， 2012 ，54 （1 ）：4 郭江龍，曹爭選，王天偉，等.真空泵母管制系統(tǒng)下雙壓凝汽器性能影響因素實驗研究 J.熱力發(fā)電， 2010 ，39 （9）： 5 靖長財 .汽輪機雙壓凝汽器運行經(jīng)濟性分析及對策J . 華東電力，2008 ，36（7）