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关于改善宏伟热电厂汽轮机真空低问题分析
发表时间:2015-11-27 10:51来源:《装备制造》 字体:[][][] [打印] [关闭]

    关于改善宏伟热电厂汽轮机真空低问题分析

    热电厂的大型汽轮机,在夏季时凝汽器真空装置常常处于较低运行状态,这会影响机组的经济性和安全性。

    凝汽器真空的形成

    凝汽器内形成稳定的真空需要凝汽器和抽气器的联合作用。凝汽器真空是由凝汽器建立,抽气器维持,大量蒸汽在凝汽器内受循环水冷却凝结,比容降低,体积缩小,原来被蒸汽充满的空间压力降低而形成一定的真空;由于蒸汽凝结时,需不断释放非凝结气体,外界不断向真空系统漏入空气,所以要依靠抽气器将这些非凝结气体不断抽出,才能保持凝汽器内的负压值。凝汽器内压力的建立是一个动态平衡的过程,不管循环水温高低,抽气器的抽吸压力必须低于凝汽器的压力,才能把凝汽器内不凝结的气体抽出。因此凝汽器的压力实际上受两个瓶颈的限制,一是循环水温度及凝汽器端差;二是抽气器的极限抽吸压力。

    汽轮机真空低的原因

    对于凝汽式汽轮机,汽轮机的排汽压力越低,则真空越高,汽轮机的理想焓降越大,做功能力越强。但不是越大越好,维持最佳真空为好。影响真空值大小有两方面:凝汽器湿饱和蒸汽的压力Ps(Ps与运行中凝汽器的热力特性有关);凝汽器中不凝结气体的份量Pa(Pa与真空系统的空气泄漏量和真空泵的运行出力有关)。根据道尔顿定律,混合物的总压力为构成混合物诸气体的分压力之和,则凝汽器压力Pc为:Pc=Ps+Pa 。通过对汽轮机的监控,找出真空低的原因。

    原因一 循环冷却水量不足、水温升高的影响宏伟热电厂#3机设计在额定负荷时:冷却水进水温度tw1=20℃,循环冷却倍率m=60,循环水泵为两台SLOW800-770IT型泵,额定流量9000T/H,Dw=18000T/H,夏季时循环水温增加△t=13.14℃。由计算可知,当排入凝汽器的蒸汽量一定时,冷却水温升高,说明冷却水量不足,从而引起冷却水出口温度上升,造成真空下降。

    原因二 端差增大对真空影响

    循环水中的污泥、微生物或者溶于水中的碳酸盐析出附在凝汽器铜管水侧,产生水垢,形成较大热阻,使穿过同样热量时,传热端差增大,凝汽器排气温度升高,真空下降。

    此外,由于真空系统不严密或抽气出力不足,使凝汽器汽侧积累了空气,这些空气聚集在凝汽器铜管周围,使传热阻力增大,端差增大,真空下降。

    原因三 抽气器出力不足

    抽气器出力不足,主要存在两个原因:一是抽气能力,二是工作介质的物理性质。如真空不严密或设计不合理,使抽气器过载运行,或工作水温度偏高,使抽气器极限抽吸压力低于凝汽器压力,抽气器不能正常工作。这些都会引起空气的积聚,从而恶化真空。

    原因四 轴封系统问题

    1.轴封供汽系统

    在汽轮机低压端或低压缸两端,因汽缸内的压力低于大气压力,在主轴穿出汽缸处,会有空气漏入汽缸,使机组真空恶化,并曾大抽气设备的负荷。在汽轮机中广泛使用齿形轴封阻挡上述各处漏气(汽),以提高汽轮机的效率。运行中,轴封供汽压力低会导致机组真空下降,轴封供汽压力的选择根据机组大修后轴封间隙的大小确定。实际运行表明轴封供汽压力低于0.04MPa将使真空下降。

    2.轴封加热器

    为回收轴封供汽及漏气,多数电厂采用轴封加热器回收工质及热量,轴加疏水回至凝汽器,轴封加热器水位的高低对机组真空有影响。轴加疏水经过水封后,靠自身重力流入凝汽器。水封装置长约四米,U型管中大管套小管,大管进水,小管出水。水柱水封的原理为:凝汽器是负压,因此会向加热器吸引气体,而水封里充满水,水被吸到一定高度后,压力达到平衡,U型管里的水就维持一定的高度,起到密封的作用。在生产实际中,为达到水封效果又不使管道过长,采用多级水封来密封轴封加热器疏水。运行中,一旦水封失去作用,轴封加热器内蒸汽和空气的混合物可能直接排入凝汽器,将严重破坏凝汽器真空。我厂曾于2006年对轴加疏水系统进行改造,在水封装置至凝汽器管道上加装截止门,用以调整轴封加热器疏水水位,使轴封加热器保持一定水位运行。改造取得了明显的效果,机组真空提高了2KPa。如果轴加水位过高,疏水可能沿轴封回汽管道倒流回轴封系统,造成轴封进水的严重后果,因此运行中应密切监视轴封加热器疏水水位,防止无水位或高水位运行。

    运行中的改进措施建议

    首先要保证经济的循环水量。在冬季,循环水入口温度低,两台循环水泵在低速运行,可以使凝汽器维持在较低真空运行。随着环境温度升高,循环水入口温度升高,凝汽器的真空下降,可将两台循环水泵倒高速运行,尽量去提高真空,使机组维持高负荷运行。 

    其次是真空系统严密性要合格。利用机组大小修机会进行凝汽器灌水找漏、堵漏。凝结水泵压兰、系统内法兰、截门压兰严密,水封调整适当。轴封供气压力正常,保持压力在0.04-0.05mpa,定期做真空严密性实验,保证真空每分钟下降不超过0.04mpa,如真空系统严密性实验不合格应安排查漏堵漏。

    再次是保证抽气器工作正常。保持两天真空泵运行正常,定期巡检两台泵的工作情况,保证真空罐水位在2/3,注意水温,发现问题及时处理。

    最后是保持轴封系统正常。控制轴封供汽压力,轴封供汽压力现阶段不低于0.04MPa。此外,可以将轴封供汽至低压缸的两个分门全开,至高压缸前后的两个分门稍开,调整标准为低压缸不漏入空气,高压缸不向外漏出蒸汽为准。轴封加热器疏水水位在正常范围,多级水封必须运行可靠,保证轴封加热器疏水系统不漏入空气。

    引起汽轮机真空低的原因是综合性的问题,它与运行维护和检修质量相关。提高汽轮机真空关系着机组的安全、经济运行,而且对提高整个电厂的经济效益有着现实意义。在运行过程中,密切监视运行工况,通过比较分析来判断工作情况是否正常。若发现异常,应根据现象找出原因,采取措施加以解决。

    作者单位:任国福 大庆油田电力集团宏伟热电厂    

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责任编辑: 赵丹