电厂汽轮机真空降低的原因分析及处理

电厂汽轮机真空降低的原因分析及处理

张彤彤

福建大唐国际宁德发电有限责任公司 福建省宁德市 355006

摘要：探讨了汽轮机真空系统设备的运行管理，分析了对设备效率低的因素，研究了凝汽设备运行优化的相关措施。

关键词：火电厂汽轮机；真空系统；凝汽设备

1. 汽轮机真空系统凝汽设备概述

1.1汽轮机凝汽设备的工作原理

汽轮机机组的热效率受到许多因素的影响，如蒸汽初焓、排汽焓、给水焓和锅炉吸热量等。为了使机组热效率得到提升，必须要减少排汽焓，使蒸汽初焓提高。减少排汽焓，需要将排气压力降低，可以把蒸汽排放入密封的容器内，使蒸汽经过冷却后凝结成水，在将容器内的空气抽出，就形成了真空状态。持续保持对密封容器中空气的抽取，能够让容器一直保持良好的真空状态，而水汽凝结的水再次放入锅炉中^[1]。汽轮机凝汽设备的工作原理就是使凝结水循环使用，使汽轮机组热效率得到保持。

1.2汽轮机凝汽系统设备组成

汽轮机的凝汽设备包括凝汽器、凝结水泵、抽气器和循环水泵等。凝汽器是一个密闭的容器，水汽在这里凝结成水，然后凝结水经凝结水泵输送到锅炉中。抽气器可以将凝汽器中的空气抽出，使凝汽器持续保持高度真空状态。循环水泵则使锅炉中产生的水汽循环使用，保持汽轮机组内水的持续供应。

1.3汽轮机凝汽设备的作用

汽轮机凝结设备具有凝结作用，可以使输送来的水汽冷却凝结成水，经凝结水泵输送回锅炉循环使用。再通过抽气器将凝汽器内附带高热的空气抽出，维持凝汽器的高真空状态，热空气可以为汽轮机组提供高效热能，提升机组工作效率。凝汽器还附带除氧作用，将设备内的氧气抽走，降低了机组的氧化作用，提升机组设备的使用寿命。

1.4汽轮机运行对凝汽设备的要求

1. 凝汽器是水汽凝成水的主要场所，因此在其内部应该减少对蒸汽的阻力，使蒸汽能够顺利抽取。第二，凝汽器应该带有热能传导率高的冷却管，可以加快水汽凝成水的速度。第三，凝结水的清洁度要有所保证。第四，水汽凝成水后，温度要高于排气压力匹配的饱和温度，这有利于凝结水的收集和输送。

2. 汽轮机真空系统凝汽设备的运行管理

2.1对凝汽设备的运行监测

汽轮机的运行过程中，需要凝汽设备保持正常工作状态。因此要做好对凝汽设备的运行监测，让凝汽设备中的各个部分一直处于最佳工作状态，如凝汽器处于真空形态，保证冷凝水温度处于标准状态，抽气器能够将不凝气体及时抽出，维持凝汽器的高真空状态^[2]。

2.2对凝汽设备的清洗管理

为了保证凝结水的清洁度，需要对凝汽设备做清洁处理。通常使用化学清洗、机械清洗、水力清洗等清洁办法。很多电厂制定清洗周期，确保凝汽设备的清洁，避免污垢的积聚和残留。

2.3对凝汽设备运行故障的处理

在汽轮机运转过程中，凝汽设备经常会发生故障，如凝汽器真空度不足、抽气器故障、凝汽器水位高等。对于不同的故障，应采取相应的处理措施，如凝汽器真空度不足，应对压缸排气温度、凝结水温度、循环水进出口压力等进行排查。

3. 造成汽轮机凝气设备低效的因素

3.1对凝汽器中凝汽管道的排列不标准

在凝汽器中，凝汽管道可用于对凝结水的排放，其排布的方式对凝结水温度产生重要影响，而且关系到汽轮机组的运行效率。通常对凝汽器管道的排布方式有三角形排列、斜向正方形排列、辐向排列等，不同的排列方式会因为密度的不同而造成管道内汽阻大小的不同^[3]。凝汽管道需要保持正常的凝结水温度，减小汽阻，让管道内的热负荷保持均匀。

3.2凝汽器内的凝水温度过低

当凝汽器内凝结水的温度比入口蒸汽温度低时，就会导致设备凝水过冷，二者的温差就是过冷度。一旦凝水温度过低，就会造成吸热量提高，而且对煤炭的消耗也会增加，过冷度增加1℃，会增加0.1%的煤炭消耗。过冷度的增加还会提升凝结水中的氧量，容易造成设备的氧化作用，使设备更容易受到腐蚀而损坏。

3.3抽气器出现故障

在凝汽设备中，抽气器可以对凝汽器中的空气进行抽取，保持容器内的真空状态，从而让容器内的气压低于外界气压，保证了汽轮机的正常工作效率。抽气器还能够把凝汽器内不凝结的气体抽出，让凝汽器的真空状态得以维持，导热性能良好。但如果抽气器发生故障，无法有效抽汽，就会造成凝汽器内空气存留较多，无法维持真空状态^[4]。

3.4凝汽器内漏入氧气较多

通常情况下，凝汽器内的水汽经过冷却后凝结成水，抽气器将容器内的空气抽出，使容器保持高真空状态。但如果抽气不充分，导致容器内保留了较多的氧气，就会造成真空状态被破坏，还因为氧气较多而使管道阀门被腐蚀，威胁到汽轮机的安全运行。不仅如此，凝汽器内氧气含量多，还会导致凝结水温度低于标准，降低了汽轮机的工作效率。

4. 对汽轮机真空凝汽设备运行的优化措施

4.1对凝汽器凝汽管道进行合理排布

如果凝汽管道排布不合理，就会导致上下层管道相互影响，从而增大了管道内的汽阻，造成凝水过冷。为此，应做好凝汽管道的排布工作。通常，以中间集中、两侧疏松的形式排布管道，能够让第一排的气流速度降低，而且蒸汽和空气的混合物能够快速从抽气口排出。为了有效提升凝结管的热负荷强度，管道的两侧分别开通进汽和出汽的气流通道，进气通道直接深入管束内，使热负荷不被流失。降低蒸汽和外界空气的混合，保证传热系数维持正常标准，提升凝汽器的工作效率。

4.2保持凝汽器内正常的凝水温度

为了保证凝汽器的正常凝水温度，在布置凝水管道时应为蒸汽通道保留较大的空间。当输入蒸汽时，可以直接到达凝汽器的底部，与冷凝水充分接触，提升了冷凝水的温度，从而避免冷凝水进入热井前温度过低。

4.3确保抽气器处于正常工作状态

在凝汽设备中，常用到的抽气器为射水抽气器。这种抽气器使容器内的水在压力下形成高速射流，从而将容器内的空气抽出，形成高度真空。当压力水在喷嘴处降压时，能够持续保持容器的真空状态。维持降压工作，使压力水的增速维持正常范围。抽气器还将容器内的不凝结气体抽出，和达到高速的水流碰撞而完成能量的互换^[5]。通过提升凝水射速使容器内的不凝结气体全部抽出，保证汽轮机的高效运行。

4.4清除容器内过多氧气

为了获得较高的除氧效果，应保证真空设备60%以上的负荷。当汽轮机组刚刚启动或低负荷运行时，除氧效果较差，无法使凝结水在进入热井前回热。此时，可以加入鼓泡除氧设备，一旦汽轮机组处于刚启动或低负荷状态，就可以打开鼓泡除氧设备，使加入的蒸汽同凝结水混合，提升凝结水的温度，同时还能将不凝结气体排出。
结语：

在汽轮机中，真空系统凝结设备能够为汽轮机的正常运行提供保障。凝结设备中包含多个部分，每个部分都彼此联系是不可分割的。为了提高汽轮机的工作效率，就要对凝结设备中的各个部分进行改善，采取有效的措施进行优化，从而使汽轮机凝汽设备提供更有效的服务，保障汽轮机持续高效地运行。
参考文献：

[1]张永海,谷伟伟,曾立飞,姚强,支德胜,管志伟,张振虎,张晓峰,史志刚.某电厂给水泵汽轮机第3级动叶片断裂原因分析[J].汽轮机技术,2020,62(06):455-458+461.

[2]王雷.汽轮机运行中的常见故障与对策[J].冶金与材料,2020,40(06):175-176.

[3]李戈,景岗呈,朱海宝,乔立捷,王鲁.电厂汽轮机低压转子末级叶片水蚀防护分析[J].黑龙江电力,2020,42(05):453-456.

[4]王文斌,王永明,王波,曹渊.探索电厂集控运行中的汽轮机运行优化策略[J].科技与创新,2020(19):122-123.

[5]高伟.电厂汽轮机运行中的故障及其处理对策探析[J].现代工业经济和信息化,2020,10(09):130-131.