z200MW機組真空問題探討

   時間:2014-03-11 13:27:38
z200MW機組真空問題探討簡介
    摘要:分析凝汽器真空形成原理及影響機組真空的主要因素,結合浙江鎮海發電有限責任公司四台200MW機組歷年來真空系統存在的諸多問題以及所採取的各項檢查和改……
z200MW機組真空問題探討正文
  摘要:分析凝汽器真空形成原理及影響機組真空的主要因素,結合浙江鎮海發電有限責任公司四台200MW機組歷年來真空系統存在的諸多問題以及所採取的各項檢查和改造措施,提出分析機組真空低的一般方法和改善的措施,以供借鑒。
關鍵詞:凝汽器 真空 方法 措施
   1 前言
   凝汽器真空度對機組運行安全性和熱經濟性有很大影響。在運行中,凝汽器工作狀態惡化將直接引起汽輪機熱耗、汽耗增大和出力降低。另外,真空下降使汽輪機排汽缸溫度升高,引起汽機軸承中心偏移,嚴重時還引起汽輪機組振動。為保證機組出力不變,真空降低時應增加蒸汽流量,這樣導致了軸向推力增大,使推力軸承過負荷,影響機組安全運行。浙江鎮海發電有限責任公司四台200MW機組自投產以來,機組的真空出現過不少問題,特別在夏季真空成為機組穩發、滿發的最大制約因素,也造成日常維護工作量增大。為此,發電公司先後做了一些改進工作,使機組真空有了較大的改善。但因為設備、管道老化及原先設計的原因,凝汽器真空低的問題依然存在,與國內先進水平相比仍有差距。因此,對真空度進行分析和處理十分必要。
   2 真空分析的理論依據
凝汽器內的真空實際上是凝汽器內汽液共存狀態下的飽和壓力。凝汽器內的壓力由排汽的冷凝溫度確定,此溫度由熱平衡和換熱器的端差決定。冷卻水由入口溫度tw1逐漸吸熱上升到出口處溫度tw2, 冷卻水溫升:Δt = tw2 - tw1 。蒸汽凝結溫度t s與tw2的差為傳熱端差, 以δt 表示:δt = t s - tw2 ,則主凝結區的蒸汽溫度為: t s = tw1 +Δt +δt 。凝汽器中蒸汽壓力為t s 所對應的飽和壓力。由於凝汽器中還存在不凝結氣體,所以凝汽器總壓力實際上是凝汽器中蒸汽分壓和不凝結氣體分壓之和,抽氣器的作用就是抽出不凝結氣體降低不凝結氣體的分壓,同時減小換熱端差。真空的低限是蒸汽冷凝時的飽和壓力。
提高機組真空的途徑主要是盡量減小凝汽器中不凝結氣體和降低蒸汽冷凝溫度。
   3 凝汽器真空低的原因分析
   3.1 組真空系統空氣滲漏
空氣通過兩個渠道漏入凝汽器:一是通過機組真空系統的不嚴密處漏入,另一個是隨同蒸汽一起進入凝汽器。由於鍋爐給水經過多重除氧,所以後者數量不多,約佔從凝汽器抽空氣總量的百分之幾。因此,抽出的空氣主要是通過機組負壓狀態部件的不嚴密處漏入。除了凝汽器自身的嚴密性外,真空系統的氣密性,它們包括給水加熱器、低壓氣缸、汽軸封、向空排氣的管道等。空氣大量漏入凝汽器,將造成凝汽器傳熱惡化,使抽氣設備過載,凝結水過冷度及含氧量急劇增加,破壞凝汽器真空度,使凝汽器設備無法正常工作。
低壓缸及軸封套結合面泄漏。特別是軸封套在大修時經常發現有沖蝕痕迹,需進行補焊處理。
排汽缸及凝汽器壁泄漏。#5機組曾檢查出排汽缸與軸承座夾層處有3個加工孔焊縫未焊滿,而凝汽器靠近中壓側壁因熱負荷較大,經常發現有裂縫。
疏水擴容器、高加抽空氣管、凝泵、疏水泵等至凝汽器的空氣管及疏水管,特別是接入凝汽器喉部的管道如發生裂縫將直接影響機組的真空。
運行時因防止軸封冒汽有可能使低壓軸封汽壓力過低,造成空氣漏入。軸封進汽管與軸封套結合處因平時無法檢查,在大修時要特別注意。此處的泄漏也會引起軸封汽壓力低造成真空惡化。
以上一些泄漏點按正常的檢查方式均能查到,而一些特殊地方檢查及處理都比較困難。機組末級及次末級抽汽管與汽缸下部是靠法蘭連接,產生的泄漏不易發現且較難徹底處理。次末級抽汽壓力在高負荷時為微正壓,此時泄漏點不會漏入空氣,而在低負荷時變為微負壓就會影響真空。機組如在低負荷時真空低,而負荷增加真空改善的現象就很有可能是這方面引起的。
高中壓汽加熱系統泄漏。汽加熱系統只在機組啟停時用,而正常運行中進汽關閉,回汽集箱保持微負壓與凝汽器喉部聯通。但因汽缸兩側的法蘭加熱汽櫃裂縫會使空氣漏入凝汽器,集汽箱不得不正壓運行。
   3.2 循環水系統
由公式 可以知道,凝汽器真空除了漏入空氣,還與循環水流量、進水溫度及傳熱效果等有關。[3]
   3.2.1 冷卻水進口溫度 。
在其它條件相同, 冷卻倍率不變時,  越低, 排汽溫度 也越低。即凝汽器真空就越高。鎮海電廠循環水為開式系統,取水口在甬江上游,排水口在下游。由於兩者距離較近,甬江又是一條漲、退潮河流,使循環迴流在狹窄的甬江段產生熱污染,即排水溫度影響了取水口的水溫(實測月平均進水溫度比甬江水的自然水溫度高出2℃),惡化了凝汽器的運行條件。
   3.2..2 當汽機負荷、冷卻水溫度 不變時, 增加冷即水量, 冷卻水溫升必然減小。冷卻水溫升的大小反映冷卻水量是否足夠。當其溫差大於8℃~12℃時, 應增加冷卻水量。
   3.2.3 汽器端差δt的影響。
端差是反映凝汽器熱交換狀況的指標,相同條件下,端差增大,說明凝汽器汽側存了較多空氣,防礙了傳熱管的熱水交換, 更主要說明凝汽器傳熱管內側表面臟污,造成熱交換性能差。由於甬江水體污染日益嚴重,塑料垃圾水草增多,原有已運行多年的正面進水旋轉濾網因故障頻繁且無法徹底沖洗乾淨而不能完全有效地清除和隔斷進入循環水系統的污物,從而影響了凝汽器冷卻效果。故要求對循泵房清污系統的重要設備-旋轉濾網進行改造。原濾網採用了無框架正面進水旋轉濾網,定期人工啟動沖洗。由於濾網結構原因,循環水中雜物多,濾網無法沖洗乾淨。在濾網運轉時,滯留於網上的污物被帶到循泵入口,從而進入冷卻水系統,導致二次濾網及凝汽器鈦管堵塞,真空度下降,影響機組出力,尤其隨著循環水質的日益惡化,由此引起的危害也日益加重。
   3.2.4 虹吸被破壞,吸水高度瞬間上升,使供水量立即下降,造成冷卻水量減少, 冷卻水出口溫度上升,從而使凝汽器里的傳熱效果變差,凝汽器真空度下降。
   3.3 水抽氣器能力不足[2]
(1) 抽氣器工作水壓力低、水量不足或增加過多,反映到抽氣器抽吸能力的下降,引起凝汽器真空的降低。對一定的抽氣壓力而言,工作水壓力pw 越小,抽氣量越少,從而不能滿足凝汽器中所需的抽氣要求,使凝汽器真空下降。同時,工作水量不足,吸入室中因沒有足夠的工作水而壓力升高,抽吸能力下降。工作水量增加過多時,在擴壓管出口處發生排水堵塞現象, 造成排水管水壓升高,吸入室壓力增加,抽吸能力也下降。因此必須對抽氣器工作水壓力和流量進行合理控制,以維持正常的抽吸能力。
(2) 如果採取閉式循環方式,並且停止向射水池補充水,不向射水池外溢水,則工作水溫度將不斷升高。工作水溫度升高的原因是: a射水泵與工作介質的摩擦產生能量消耗轉變為熱量;b抽空氣管道內空氣在工作水中放熱;c水蒸汽因為有凝結過程而放出的汽化潛熱。所有這些都對射水抽氣器工作水有加熱作用。對於射水抽氣器,當工作水溫超過30℃時,每升高5℃,吸入室的壓力就提高1.96 kPa ,對凝汽器真空的影響相當大。這主要因為當工作水溫升高至一定程度后,在高度真空的噴管喉部,部分工作水汽化,體積突然膨大,而使抽吸能力下降。所以工作水溫對抽真空裝置的抽吸能力及凝汽器真空的影響也相當大。
   4 改善機組真空的措施
(1) 按規程規定進行真空嚴密性試驗,加強對凝汽器進、出口水溫、端差、真空、過冷度等運行參數的綜合分析,找出影響機組真空的主要原因,制定處理措施。
(2) 採用氦質譜檢漏、灌水等方法認真做好真空系統查漏工作,對漏點及時徹底處理。
(3) 通過設備改造,提高機組真空。#6機組循環水進水在母管制管線末端,管線長、阻力大,容易造成搶水。在夏季工況,只能減負荷運行。通過對#8循泵的改造,使流量達到9m3/s,機組真空提高1~2kPa。並且進口旋轉濾網由原先的正面進水改為XWC(C)型側水進水濾網后,解決了循環水中雜物多;二次濾網容易發生堵塞壓差大、齒輪卡澀等問題。大大改善了凝汽器熱交換性能。
(4) 對容易漏空氣的設備如高低壓擴容器及管道進行整治改造。高壓缸兩側汽加熱櫃由原先的6?碳鋼板改為8?不鏽鋼板,解決了原先變截面處容易產生裂紋的問題。而中壓缸汽櫃因與中壓汽門靠得較近改造難度較大,在大修中對裂紋進行修補。中壓汽櫃一般只在機組啟停時用,因此為避免中汽櫃在正常運行中影響真空,建議對中壓汽櫃回汽設置閥門,這樣在不用時可與真空系統隔離。
(5 ) 甬江水質接近海水,含泥量較大,容易在鈦管內表面積泥垢,應加強對凝汽器膠球清洗系統的維護管理,提高清洗效果。一般選擇合適的軟質膠球的校準是直徑比鈦管內徑大1~2?,密度與循環水接近。因甬江上遊河道放水使水質變化較大,加上循環水流量的影響,凝汽器上部鈦管泥垢較難去除。這樣就需在機組停運時對水室及鈦管進行及時的沖洗清理。在運行時也可單側隔離進行沖洗或用乾燥法去除泥垢。
(6) 軸封系統:特別是低壓軸封原設計二路φ57進汽、一路φ57回汽,回汽管明顯不夠,造成軸封冒汽。在大修時對軸封系統進行改造,使低壓軸封回汽放大到φ76。改造后運行情況較好,不會因為保證軸封汽不外冒,將低壓軸封汽壓力調整得較低,造成低壓軸封處泄漏。
(7) 對於射水抽氣器,平時要加強監視工作水溫度的變化,定期或連續補充冷水,溢出高溫水,防止工作水溫度過分升高。合理布置出水口的位置,當射水抽氣器出水口在射水池水面以下時,如果出水口淹得太深,由於水池中的水溫比射水管中的水溫低、比重大,排水管外的壓力過大阻礙抽氣器工作水的排出,從而導致射水抽氣器的抽氣能力下降。當射水抽氣器的出水口在射水池水面以上時,如果射水泵發生故障,無法射水或射水量急劇下降,外界空氣將大量漏入凝汽器中,造成真空急劇下降的嚴重事故。
   5 結束語
   浙江鎮海發電有限責任公司經過這幾年的設備改造和整治,機組真空得到較大的改善。但影響真空的因素很多,特別是老機組給檢查、處理帶來較多困難,這條路任重道遠。以上僅是個人的一點經驗,以供他人參考。
[參考文獻]
[1] 翦天聰 汽輪機原理。水利電力出版社,1989年
[2] 張明智 凝汽器真空度下降的分析與處理。電力科學與工程2003年
[3] 齊復東、賈樹本、馬義偉 電站凝汽設備和冷卻系統。水利電力出版社1990年

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