影响真空的因素分析
从热力循环的角度看,提高循环热效率的主要方法之一是提高工质的初参数和降低工质的终参数,要实现降低工质的终参数的目的,就是想办法在汽轮机的排汽口建立并维持真空。
凝汽器真空的建立,在机组启动阶段与正常运行中的机理是不同的,在机组启动时,凝汽器真空的建立依赖于抽气器将凝汽器中的空气抽出,而机组正常运行中的真空的形成是因为排汽进入凝汽器后,受到冷却介质(循环水)的冷却而凝结成水,气体凝结成水后,其体积成千上万倍的缩小,原来由蒸汽充满的容器空间就形成了真空,在理想工况下,只要进入凝汽器的冷却介质不中断,则凝汽器内的真空便可维持在一定水平上,但实际上,汽轮机组排汽总带有一些不可凝结的气体,处于高度真空状态下的凝汽器和其它设备也不可能做到完全密封,总有一些空气通过不严密处漏入真空系统中,这些气体的存在,影响凝汽器的传热,使凝汽器的端差增大,进而影响凝汽器的真空。
所以说,必须靠抽汽器将不凝结气体不间断的抽出来,使这些气体不至于在凝汽器中积累而造成真空破坏。
凝汽式汽轮机维持较高的真空可以使蒸汽的热能更多地转化为机械能,当进入汽轮机的主汽流量不变时,凝汽器真空提高100Pa,就会使汽轮机的负荷增加2%的额定负荷,正因为,凝汽式机组通常维持高真空运行,但过高的真空使循环水泵耗电量增大,因而要确定最佳真空,所谓的最佳真空是提高真空使汽轮发电机增加的负荷与循环水泵多消耗的电功率之差为最大时的真空,确定最佳真空有两种方法,一种是试验的方法,另一种是理论计算的方法,对于长春二热的200MW的机组来说,最佳真空为96Kpa,运行中保持经济真空是汽机获得较好经济性的关键。
过高的真空不仅在运行经济上不合理,而使排汽湿度增大,加剧末级叶片的水蚀,从而影响汽轮机的安全运行。
凝汽器真空太高了不好,那么低了更不行了,除了影响经济性以外,对安全性有什么影响呢?真空降低,排汽温度升高,会使机组低压部分部件膨胀增大,可能导致机组中心改变,轴封间隙减小,引起机组振动,另外,真空降低,排汽温度升高,容易使凝汽器铜管的胀口泄漏,恶化凝结水品质。
结合我厂的200MW机组和本人多年的实际工作经验,提出一些提高真空的方法:
一、保证循环水系统正常。
循环每降低1度,真空可提高0.3%,可节约燃料0.3~
0.5%,所以高负荷时,要保持两台循环水泵运行。
循环水泵跳闸及循环水前
池水位过低都将使真空急剧下降,还有一个原因不是很常见的,就是循环水泵
出口门自动关闭,造成循环水中断,真空保护动作停机,这样的事在我厂2号
机组发生过。
二、消除真空系统泄漏。
真空系统包括的设备、管道太多太杂,另外真空系统是向
里漏空气,在检查是不直观,不易察觉,这些原因导致真空系统查漏成为
200MW机组的一大难题,困难是有的,但细心查找,还是有收获的,举例来
说,我厂的1号机组,200MW凝汽式机组,一段时期以来,一直需要运行2
台射水泵方可维持真空,运行1台时,真空将下降4Kpa,经查找,发现1
号射水泵出口管与热网的连接管道有一弯头撕裂,向里漏空气,后经处理后不
漏,真空恢复了正常,另外本人在1号机组事故处理中遇到真空下降的情况,
当时的情况是发电机失磁使厂用6KV电源跳闸,备用电源联动成功,但由于
冲击作用使化学的除盐水泵跳闸,使凝汽器补水中断,当补水管内压力降至零
时,使凝汽器真空下降,所以,在事故处理时,遇到真空下降,要考虑到凝汽
器补水是否正常,这一点在我们规程当中及各种专业书中都没具体说明,只是
泛泛的提到了真空下降的一个原因是真空系统不严密,但真空系统太大,况且
凝汽器补水平时又正压运行,不容易让人想到。
三、保证轴封系统运行正常。
机组正常运行中,如果低压轴封供汽中断,凝汽器真
空将急剧下降。
轴封中断的原因大多数是自动调节门失灵,但也有特殊的情况,
例如我厂1号机组,有一次低压轴封供汽调节门门体脱落,使低压轴封供汽压
力下降,由于就地门的位置很高,操作旁路门很不方便,使真空下降至84K
pa,运行人员克服困难,开启了旁路门,恢复了正常供汽,避免了一次事故,
后来加装了操作平台。
另外,在事故处理中,如果没有轴封备用汽源(如单机
运行),要注意保持除氧气器内的压力,禁止向除氧器内上冷水,以保持除氧
器的蓄热量,保证正常的轴封供汽,一般来说,负荷突然到零后,除氧器内的
压力可以维持30分钟没问题。
另外可以暖投轴封自供汽系统。
四、保证射水抽气系统运行正常。
射水池水温对对射水抽汽器的效率有影响,尤其
是射水池水温较高时,射水抽汽器的效率将恶化,从而影响真空。
因此要及时
开大射水池补水,保证射水池处于溢流状态,从而降低射水池水温,射水池补
水通常有两路,一路是工业水,一路是源水,平时正常运行时一般用源水这一
路,存在的问题是:有时由于水厂供水压力低,或者开大了前池补水以及启动
了生水泵等原因使源水压力下降至零,甚至负压这样相当于射水池补水中断,
使射水池水温升高很快,从而影响真空,所以正常运行时要加强对源水压力及
射水池水温的监视,另外射水池水位下降过多,甚至打空了,将使真空急剧下
降,以前我厂就发生了一起由于射水池水位过低,引起真空下降,使保护动作
停机的事故,原因是射水泵注水门(由工业水母管来)在启动射水泵后没有及
时关闭。
在启动射水泵后,由于当时的工业水母管压力低,使射水池里的水被
打到工业水中。
事故原因一方面是运行人员在启动射水泵后没有及时关闭注水
门,另一方面是系统本身存在着隐患,系统改造后(注水由射水泵出口改至入
口),将这一隐患彻底消除。
五、保证凝汽器铜管清洁。
凝汽器循环水中含有各种杂质,悬浮物及微生物,时间
长了,会造成凝汽器铜管结垢和堵塞,影响凝汽器传热效果,使凝汽器端差增
大,进而使凝汽器真空下降,影响发电机组的安全经济运行,当端差增大到一
定值时(我厂200MW机组规定为4~8度),就必须对凝汽器水管进行清洗,
一般正常运行中采用的是胶球冲洗,该清洗系统是利用胶球来对凝汽器进行清
洗该系统主要由收球网、胶球收集器、胶球泵、控制单元及相应的管路阀门组
成。
脏污比较严重或者铜管入口堵塞时,可在减负荷后停止单台凝汽器进行处
理。