汽轮机凝汽器的节能措施

汽轮机凝汽器的节能措施

杨银娟

大唐陕西发电有限公司渭河热电厂  陕西 西咸新区  712000

摘要    凝汽器是汽轮机组的一个重要附属设备，其作用是使汽轮机排汽受冷却凝结成水，形成高度真空，使汽机内的蒸汽能膨胀到低于大气压力，多做功。其运行工况的正常与否，直接影响到整个机组的安全和经济运行。操作人员应了解设备运行特性，做好运行监视、维护工作。保持凝汽器良好运行工况，保证达到最有利的真空度也是电厂节能的重要内容。

关键词  汽轮机  节能   凝汽器

前言

    据经验数据估算，汽轮机凝汽器排汽压力每下降1Kpa，影响煤耗下降约3.2g/kwh，影响机组热耗率下降约0.94%。以一台300MW机组，每年运行5000h计，每年可节约标煤4800t。

    大唐陕西发电有限公司渭河热电厂对已投入运行的机组采取以下措施来降低凝汽器排汽压力，提高其真空度。

    1.降低凝汽器热负荷

    目前汽轮机大部分是采用表面换热式凝汽器。由于有传热热阻存在，冷却水温总是比凝结水温要低，热经济性差。由传热原理可知排汽量越大则蒸汽凝结放出的热量就越多，冷却介质需带走的热量越多，然而冷却水量、传热面积、循环水温度是受生产成本所限制的，为了减轻凝汽器热负荷，提高机组热效率，可在冷凝器喉部增加一套雾化式喷头，通过接触式传热，吸收部分蒸汽凝结热，使部分补充的除盐水在凝汽器内形成一个混合式凝汽器，从而减轻了表面式凝汽器的热负荷，提高了真空度。该装置改装简单，运行无需维护，投资少，经济效益显著，煤耗最多可下降2g/（kwh）。这套装置的关键是选好喷嘴，确保喷射后的雾化水空间充满度要大，压差要小，其次需合理设置喷嘴间的相互位置。喷嘴减温虽然效果好，但由于已形成的凝结水在管束上粘附形成水膜，不利于管束传热。同时凝结水在自上而下滴落的过程中会遇到冷却水管的再冷却而造成凝结水的过冷度，从而影响整个机组的经济性，所以并不是喷入的冷却水流量越大，越有利于真空度提高，经济性越好。在机组启动过程需大量补水时不宜使用，在机组正常运行后补水量稳定时作用显著。

    2.提高真空系统的严密性

    定期进行机组真空严密性试验，如若不合格立即组织进行真空系统查漏，通过运行调整及漏点查找及消除，在保证真空严密性在合格范围。若漏点运行中无法消除，应安排停机时对喉部以下凝汽器汽侧和真空系统进行罐水检漏，消除喉部、管道接头、水位计连通接头、凝结水泵轴端密封装置等处的漏汽点；检查清理喷嘴，保证其抽汽效率。运行中根据负荷的变化，经常调整汽轮机轴封，不使其中断；经常检查负压系统的阀门；加强真空泵的运行监视，保证其工作正常；进行氦气查漏，对轴封端部、低压缸大气安全膜等不严密部位进行抹专用胶封堵。

    3.清洗受热面

    当需要强化一个传热过程时，首先判断哪一个传热环节的分热阻最大。在冷凝器中，由于管壁两侧的热阻都比较小，因此不能忽略管壁本身的热阻。管壁污垢热阻有时会成为传热过程的主要热阻，须给予足够的重视，一般管壁两侧的对流换热热阻均在2×104m2℃/W以下，而经过处理的冷却水垢可达2×104m2℃/W，针对这个分热阻采取强化措施，收效最显著。我厂运行中对循环冷却水水质连续监测，发现水质不合格及时排放换水，保证循环水质合格。每天定期投入胶球清洗系统，保证冷却水管壁的清洁。同时合理安排清洗周期，停机时采用高压水冲洗来对管壁进行彻底清洗。

     当凝汽器不锈钢管结有硬垢，真空度下降已无法维持正常运行时，则需进行酸洗。针对水垢以碳酸盐为主，夹杂硅酸盐、硫酸盐、污泥混合在一起，可选用有机酸（氨基磺酸）作为主洗剂，浓度5%，它能缓和地对不锈钢管进行清洗，腐蚀速率小于标准值〔1g/（m2?h）〕。清洗时加0.5%的酸缓蚀剂和缓蚀剂，适量渗透剂， 0.2%氢氟酸，水温在40℃左右，流速0.1m/s，循环清洗，当酸度连续两次测定含量一致时结束。然后用高位冷却塔水源大流量反洗，加工业磷酸三钠循环中和排放。由于循环水的含盐量较低，故运行一段时间后不锈钢管表面可生成一层致密Cu（OH）2保护膜，使表面与水隔离抑制腐蚀。清洗后可大大提高管壁传热系数，安全性及经济性大为提高，真空度可提高8%。

 4.降低冷却水温

    冷却水温越低，冷却水从凝汽器中带走的热量越多。据测算，水温下降5℃，凝汽器真空度可提高1%左右，而水温冷却主要取决于冷却塔的工作状况，通常进水量应与冷却塔型号相适应，过大达不到预定冷效，过小配水不均影响冷效。冷却塔中水流与空气通过逆流热交换而水温下降，当循环水量低于塔的铭牌参数时，冷却塔的淋水密度减小而风量基本未变，冷却后的水温就比铭牌参数低。

    由于风吹及蒸发损失，冷却补充用水是较大的，及时补充冷水是保持冷却塔有效降温的重要措施。应定时检查冷却塔内的分配管是否正常旋转，出水是否均匀顺畅，填料层是否有破损，启闭机是否开启到位等等，这些因素都直接影响水的再分布均匀性及其散热大小。我厂通过每年对填料进行检查，对破损的进行更换，真空度可恢复2%-3%。因此，降低凝汽器进口冷却水温是提高真空度的有效途径，它比提高循环水量更有效。

    5.循环水泵的经济调度

    改变冷却水量，可改变吸热量，虽然随着水量的增加，真空度可逐步提高，但同时水泵的耗电量也增加了，因而需通过试验确定其经济水量。我厂安装时配置了1台定速循环水泵和一台双速循环水泵，根据冷却循环倍率以及低压缸排气量的大小调整运行方式，夏季环境温度升高，2台高速泵运行，冬季供热抽汽模式下1台低速泵运行，根据不同季节和机组运行方式调节水量，利用可切换的高低速循环水泵的出力可达到节电效果。

结束语：

凝汽器的运行情况、状态和真空系统的严密程度决定了凝汽器的真空度。减小凝汽器换热面的蒸汽负荷、循环水的进口温度，提高循环水量，保持冷却表面的清洁程度和真空系统的严密性，可降低排汽压力，提高真空度，增加蒸汽在汽机内的有效焓降，有利于机组经济运行，从而收到较好经济效益。

参考文献：

1、王鹏，王进仕.330MW机组凝汽器改造及其经济性分析（J）汽轮机技术2010.02：71-73

2、王咏虹，王俊有.凝汽器真空度低的原因分析及节能改造（J）电力科学与工程2008.02：33-36

3、赵庆贺 .凝汽器循环水系统节能节水优化改造（J）工程技术 2017.06（3）：55-56