浅谈汽轮机冷端优化节能运行分析

张路敬

摘要：目前，汽轮机组冷端系统运行性能达不到设计值，已成为国内机组运行中的突出问题,严重影响了机组的出力和煤耗。据估算凝汽器真空偏离最佳真空后,背压每升高1kPa,机组热耗率就增加1%，供电煤耗率也相应增加3g/kWh左右。因此,进行冷端系统优化,对提高凝汽器运行真空，实现电厂节能降耗有十分重要的意义。

关键词：电厂，汽轮机，节能降耗

目前对冷端系统优化的研究,基本上都是围绕着凝汽器最佳真空这一关键指标进行的。分析组成冷端系统的各个分支系统及设备，研究影响凝汽器真空的因素，找到合理的优化方案，提高机组经济性。

对于燃煤湿冷机组来说,冷端系统主要由汽轮机低压缸的末级、凝汽器、冷却塔、循环水泵、循环供水系统及空气抽出系统等组成内，

1.真空系统严密性

SD268-88《固定式发电用凝汽汽轮机技术条件》规定了机组真空严密性的验收标准:100MW及以上机组，真空下降速度不大于0.27kPa/min.真空下降速度每降低0.1kPa/min,其真空提高约0.12kPa。

由于机组真空系统庞大而复杂，影响真空的环节多，提高机组真空严密性一直是各电厂较为棘手的问题。严密性治理的唯一办法就是真空检漏，可采取停机灌水检漏。机组正常运行时，应定期做真空严密性试验，保证真空严密性合格，不合格应通过氦质谱检漏仪对真空负压系统不严密的地方进行查找，并及时处理。

2.凝汽器热负荷

凝汽器热负荷包括低压缸排汽、給水泵小汽轮机排汽以及其他各种进入凝汽器的汽、疏水带入的热量。

凝汽器热负荷增加主要有两种情况:

一是当汽轮机和小汽轮机的内效率下降或初参数降低的情况下，机组又要保持相同的负荷，此时排入凝汽器的蒸汽流量增加，造成凝汽器热负荷增大

二是疏水系统及低压旁路阀等内漏等其他附加流体不正常地排入凝汽器，造成凝汽器就负荷增大。

凝汽器热负荷的增加直接导致冷却水温升增大，传热端差增大，机组真空降低，是汽机冷端性能恶化的主要因素。

降低凝汽器热负荷途径:

选用合理的汽封结构，严格控制升、降负荷率，特别是控制启、停机过程中的负荷率以降低机组振动幅度，大修中合理调整汽封间隙，提高汽轮机通流效率，减少低压缸的排汽量;优化疏水系统，合并减少疏水阀门，合理利用有效能，减少泄漏点;加强疏水阀门的检修和运行管理，减少阀门内漏。提高汽动泵组运行效率，减小小汽机汽耗率;加强运行管理，维持额定蒸汽初参数，保证正常疏水渠道畅通。合理调整加热器水位保护和疏水调节阀定值，保证加热器正常疏水。

3.凝汽器清洁度

凝汽器冷却管清洁度降低是冷端性能恶化的另一主要原因。大型机组凝汽器设计清洁度一般为0.8~0.9，运行清洁度越低说明冷却管脏污越严重，清洁度低导致凝汽器冷却水管热阻增大，传热系数降低，凝汽器传热端差增大，引起凝汽器压力升高。

提高凝汽器清洁度的主要途径:

3.1.对于冷却管内壁钙垢层较厚的凝汽器进行酸洗。正常投入凝汽器胶球清洗装置。确保胶球清洗装置收球率，发现问题及时进行分析查找原因，并根据循环水水质、管束的脏污程度、凝汽器端差变化调整胶球清洗装置的投运周期。对于胶球清洗装置所选用胶球的直径、硬度和重度等参数应根据本厂凝汽器实际运行情况，并相关试验结果分析确定。

3.2.定期清理冷水塔杂物，循坏水一次、二次旋转滤网和凝汽器水室，由于循环水水质欠佳或者二次滤网运行质量的缺陷，造成凝汽器水室杂物堆积，杂物卡在冷却管内使胶球无法正常运行或者使冷却水流量降低。

3.3.加强化学监督，及时进行循环水浓缩倍率的调整。

4.冷却水流量

冷却水流量的大小，直接影响冷却水温升大小。大型机组凝汽器冷却水温升设计值一般在8~10℃。通常，当冷却水流量偏小15%时，凝汽器真空将下降约0.5kPa。冷却水流量不足主要有运行和设备两个方面的原因。

造成冷却水流量不足的运行原因:

凝汽器冷却水进出口蝶阀开度偏小，循环水管道阻力增加;冷却管堵塞或者脏污;吸入水位降低;动叶可调的循环水泵未根据运行工况及时调节叶片角度到合理位置。

提高冷却水流量的方法：

4.1.火电企业应通过试验确定各机组循环水泵与真空经济工况点，采取改变循环水泵运行台数、循环水泵配置高、低速切换电机或加装变频器的方式改进循环泵的运行方式，有效降低电能损耗。保证循环水满足机组在最佳真空下运行，提高机组运行的经济性。

4.2.提高凝汽器的清洁度。

5.抽气设备性能

大机组抽空气设备多为水环式真空泵，该类真空泵的设计工作液体温度一般为15℃，而电厂实际生产中温度变化范围很大，特别是在夏季有的真空泵工作液体温度达40℃。根据真空泵的工作特性可知，当凝汽器压力约为7kPa时，如果工作液体温度为35℃，则真空泵抽空气能力将下降50%。降低工作水温度是提高真空泵抽吸能力的主要举措。对于射水抽汽器性能影响外部因素有工作水压力和温度，提高射水泵射水压力和降低射水温度是提高射水抽气器抽吸性能的关键所在。对于射汽抽气器的冷却水温度、进气压力是影响其性能的外部因素，降低冷却水温度和提高射汽压力能有效的提高射汽抽气器的抽吸能力。

真空泵工作液体温度高的直接原因是真空泵冷却水温度高，而不少电厂真空泵冷却水直接取自凝汽器循环水。

真空泵冷却水系统改造方法:

5.1.增大真空泵冷却水流量;采用较低温度的工业水(或直接引出地下水)

5.2.某机组真空泵冷却水改用工业水后工业水温度较高时，应采用其他合适的低温水源，如采用深井水、中央空调制冷水或加装制冷机组等作为真空泵的备用冷却水，降低真空泵冷却水的温度，保证真空泵的抽真空能力。

5.3.真空泵补水采用温度较低的除盐水，用低温水置换高温水，从而维持或降低真空泵的冷却介质温度。

5.4.在现有的凝汽器抽空气管道的入口处加装一混合式冷却器，蒸汽空气混合物中的蒸汽在进入水环真空泵之前凝结，提高水环真空泵的工作能力。

6.冷却塔及循环水管路

6.1.循环水系统的一次滤网必须完好，网格不能选择过大。

6.2.循环水系统的二次滤网定期排污，检修期间必须撤离清理干净，最大限度地减少水阻，保证循环冷却水流量。

6.3.注意定期巡回检查冷却塔是否淋水均匀，保持良好的冷却效果。在大修时认真监督冷却塔填料及配水管、喷嘴等质量验收。

6.4.在两台机组的循环水泵出口管道安装联络阀;在冷却塔之间安装联通管道，便于控制冷却塔水位。有利于执行循环水泵经济运行方式。

6.5.定期清理冷水塔区域的杂物，防止杂物随风吹入集水池内，结合机组检修，彻底清理冷却塔和循环水泵进口前池的淤泥。

6.6.尽量将温度较低的循环冷却水补充水，由直接进入冷却塔，改至循环水泵进口，有效降低循环水温度。

6.7.冷却水塔热负荷大于90%额定负荷，夏季至少每月测试冷却塔出口水温和大气湿球温度之差不大于7℃，否则应查明原因。

结语：

本文针对电厂汽轮机冷端优化分析问题，从凝汽器和循环水泵的整体出发，对冷端系统的运行特性进行优化，从而能提高机组经济性，降低供电煤耗，节约发电厂成本。

参考文献：

[1]李秀云，严俊杰，林万超.火电厂冷端系统评价指标及诊断方法的研究[J].中国电机工程学报,2001,21(9):94~98.

[2]冀玉春.循环水泵运行方式优化方法试验分析[J].东北电力技术,2002(2):18~20.

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