化工厂自备电厂凝汽器真空论述

2017-03-06白瑞先神华包头煤化工有限责任公司内蒙古包头014010

化工管理 2017年33期

关键词：凝结水真空泵凝汽器

白瑞先(神华包头煤化工有限责任公司，内蒙古包头014010)

化工厂自备电厂凝汽器真空论述

白瑞先(神华包头煤化工有限责任公司，内蒙古包头014010)

本文论述了化工厂中自备电厂CZK50-9.8/4.2高压单缸单抽冷凝式直接空冷汽轮机真空系统的构成工作原理及真空系统影响因素，通过分析影响真空系统原因从而采取措施提高机组经济性。

汽轮机;凝汽器;真空;优化运行

空冷机组的出现解决了一些地区煤资源丰富但缺乏水资源的问题该系统与常规水冷系统相比基本构造相同不同之处在于用空冷岛取代了水冷塔，整套系统具有系统简单、占地面积少、系统调节灵活、不需要水作为冷却介质、始末温差大等优点而成为未来发展的主流趋势。

凝汽器真空度是指凝汽器出口排汽压力与当地大气压的差值，汽轮机后气缸出口排汽压力，一般称做被压值真空降低将导致被压升高，汽轮机真空度过低一方面降低了机组的经济性，另一方面机组长时间低真空运行将导致气缸胀差发生变化，低压缸中心发生偏移，造成机组动静摩擦，影响机组运行。

1 真空系统的构成及工作原理

真空系统主要由凝汽器、水环式真空泵、空冷岛构成。

凝汽器作用：

①建立并保持真空。

②增大蒸汽在汽轮机的焓降，尽可能的降低排气压力，提高机组效率。

③将凝结的水储存到热井，通过凝结水泵打到除氧器，成为锅炉供水，减少热能损失和工质损失。

真空形成：

凝汽器真空的建立分为启动真空的建立和运行过程中真空的建立，在汽轮机启动过程中真空主要由两台水环式真空泵快速将凝汽器中空气抽出建立真空，达到起机条件，但真空泵的运行只能起到维持真空的作用，真空在运行中的建立主要靠空冷岛将蒸汽冷却，形成体积差建立真空。

水环式真空泵作用：

①启动时快速建立真空，在两台真空泵同时投入情况下，空冷凝汽器从当地大气压达到35Kpa的所用时间不得超过40min，空气泄漏量：35kg/h。

②运行过程中维持真空，每台真空泵抽出干空气量不小于35kg/h,额定情况下可以维持真空在8～36kpa。

空冷岛构造：

本厂空冷系统分为顺流区和逆流区由单排管束构成，翅片管采用碳钢，翅片采用铝质材料，整体采用A型布置夹角57°，顺流区配有6台风机，逆流区配有3台风机，9个冷却单元沿汽机房纵向排列成3行3列。

工作原理:

每台机组设置1套空冷凝汽器，汽轮机低压部分排气，由1根总管排出后分成3根直管，每根支管对应一列冷却单元，在汽轮机排气口下方设有排气装置，排气装置的底部设有凝结水收集器（热井），供机组正常启动和运行收集空冷凝汽器的凝结水。排气由顺流凝汽器单元顶部进入，其中大部分蒸汽凝结进入顺流凝汽器单元底部的凝结水收集管，经空冷平台上的凝结水收集母管汇合进入排气装置热井，少量的蒸汽和不凝结气体由底部进入逆流单元进一步冷却，不凝结气体由真空泵抽出排向大气。

2 真空系统影响因素及改善措施

凝汽器保持在合理的真空下运行是保障机组经济性降低发电成本的主要措施之一，汽轮机的负荷不变时，凝汽器内的真空每下降1%，将使汽轮机的汽耗量增加1%-2%。如果真空下降过多，还将导致机组负荷无法维持，甚至引起汽轮机及其相关设备发生安全隐患。

正常运行情况下，影响凝汽器运行因素有空冷岛设备系统自身安装调试、环境温度、风速、真空泵工作冷却水的温度等因素。

2.1 空冷岛设备系统自身安装调试对真空的影响

空冷岛系统庞大，安装过程中漏真空的可能性也随之增大，而真空系统的严密性对机组的安全稳定运行起着至关重要的作用。

冷却管

空冷岛设备中冷却管是空冷岛冷却蒸汽的主要冷却部件，对于冷却管自身来说泄露的可能性非常小，在使用寿命期内一般不会发生泄露，但是在安装过程中必须注意保护，防止坠物砸伤冷却管造成真空泄露。

联箱

空冷岛上下联箱的安装过程中焊接部位发生泄露的可能性是最高的，在设备调试过程中往往发生漏真空部位就是上下联箱焊口，因此在空冷岛安装验收环节必须严格按照相关规定进行焊口探伤检测，确保焊接质量。

排汽管道

排汽管是空冷岛和凝汽器连接的枢纽，管道布置于地面和空中，其次由于管径巨大，所以造成施工困难，质量难以保证，因此必须选取专业的焊工团队进行安装，并严格控制焊接质量。

抽真空管、凝结水管

在空冷岛运行过程中，抽真空管、凝结水管都为负压运行，一旦发生泄露对机组真空也将造成影响，所以在安装过程中应该严格控制焊口质量保证真空的严密性。

改善措施：提高设计水平使设计更为合理安装过程中提高安装质量加强焊缝检验避免施工过程中对设备的损伤，运行过程中怀疑真空系统不严密可以采用蜡烛检测泄露部位或者停机后请专业的查漏公司进行检测。

2.2 环境对真空的影响

温度的影响

空冷和循环冷却水冷机组最大的区别就是介质不同，循环冷却水受环境温度影响较小而空冷机组环境对真空的影响相当突出，环境温度升高将导致真空降低被压升高影响机组负荷，主要原因是环境温度升高将导致翅片的换热能力降低影响散热效果，冷却管束由于面积较大吸热相对较大造成排气温度和排气压力升高，机组长时间在高被压情况下运行一方面末级叶片无法在正常工况下运行受损比较严重容易出现排气缸温度超温,影响汽轮机运行，另一方面温度升高机组的主蒸汽流量增大热耗增加，机组调节级压力升高汽轮机功率下降，有可能造成调节级叶片过负荷机组轴向推力增加，影响机组寿命。

风速对机组真空的影响

对于空冷机组来说冷却介质是空气，空气受环境的影响是瞬息万变不可忽略的，并且很难控制的，每台风机冷却空冷岛翅片的区域是固定的，风速的变化将决定换热器空气流量的多少，风速低进入空冷岛系统的风量也将减少造成换热减少，从而造成空冷岛翅片冷却效果发生变化，影响机组真空。在已经投产的空冷机组中就曾出现过很多由于风速、风向改变而造成真空恶化急剧甩负荷甚至跳机的情况，尤其在内蒙地区夏季温度较高风向波动性强容易造成空冷散热器传热端差减小，在本来夏季就真空较低的情况下真空随着风速、风向波动更为明显。

改善措施：在空冷岛安装挡风墙稳定风源，在空冷岛上方设置环境温度、风速、风向检测仪，稳定运行被压及时根据现场情况进行调整，高温天气运行（夏季）启动两台真空泵运行，编制快速降负荷控制逻辑保证机组被压，而不发生跳机。