浅谈火力发电厂凝汽器真空系统原理及故障处理

浅谈火力发电厂凝汽器真空系统原理及故障处理

发表时间：2016-12-07T15:00:13.553Z 来源：《科学教育前沿》2016年11期作者：李永强

[导读] 主要原因是由于汽轮机的排汽被冷却成凝结水，其比容急剧缩小。如蒸汽在绝对压力4Kpa时蒸汽的体积比水的体积达3万多倍。（大唐国际张家口发电厂河北张家口 075133）

【摘要】汽轮发电机组真空系统运行是否正常直接影响着汽轮机组的热经济性和安全性，及时发现和处理凝汽器真空泄露是十分必要的。

【关键词】凝汽器；真空；泄露

中图分类号：TM621 文献标识码：Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2016）11-0076-02 一、汽轮机真空抽气系统的工作原理

1主要原因是由于汽轮机的排汽被冷却成凝结水，其比容急剧缩小。如蒸汽在绝对压力4Kpa时蒸汽的体积比水的体积达3万多倍。当排汽凝结成水后，体积就大为缩小，使凝汽器内形成高度真空。

2真空的形成和维持必须具备三个条件：

1）凝汽器钛管必须通过一定的冷却水量。

2）凝结水泵必须不断地把凝结水抽走，避免水位升高，影响蒸汽的凝结。

3）抽气器必须把漏入的空气和排气中的其它气体抽走。

对于凝汽式汽轮机组，需要在汽轮机的汽缸内和凝汽器中建立一定的真空，正常运行时也需要不断地将由不同途径漏入的不凝结气体从汽轮机及凝汽器内抽出。真空系统就是用来建立和维持汽轮机组的低背压和凝汽器的真空。低压部分的轴封和低压加热器也依靠真空抽气系统的正常工作才能建立相应的负压或真空。

二、抽真空系统的作用和形式

在机组启动过程中，除氧器加热凝结水后，就可能会有热水进入凝汽器，待到锅炉点火汽轮机进汽暖机时，将有更多的蒸汽进入凝汽器。如果凝汽器内没有建立一定的真空，汽水进入凝汽器就会使凝汽器形成正压，损坏设备。凝汽器建立真空更是汽轮机冲转必不可少的条件。凝汽器及一些低压设备（如凝结水泵、疏水泵及部分低压加热器等）在正常运行时，内部处于真空状态，由于管道和壳体不严密，空气就会漏人，从而破坏凝汽器真空，危及汽轮机的安全经济运行。同时，空气在凝汽器中的分压力增加，致使凝结水的溶氧量增加，从而加剧对热力设备及管道的腐蚀。空气的存在还增大凝汽器中的传热热阻，影响循环冷却水对汽轮机排汽的冷却，增加厂用电消耗。因此，在凝汽器运行时，必须不断地抽出其中的空气。

总之，抽真空系统的作用是：①在机组启动初期建立凝汽器真空；②在机组正常运行中保持凝汽器真空，确保机组的安全经济运行。凝汽器的抽真空设备主要有抽气器和真空泵。抽气器抽真空系统，由于其系统简单、工作可靠，所以被广泛地应用于国产大、中型机组上。

真空泵抽真空系统具有以下优点：①运行经济。在启动工况下，低真空的抽吸能力远远大于射水抽气器在同样吸人压力的抽吸能力，大大缩短了机组的启动时间。在持续运行工况下，真空泵的耗功仅为射水抽气器的2301-3301。②汽水损失较小。③泵组运行自动化程度高，操作安全、简便。另外，还有噪声小，结构紧凑等。其缺点是一次性投资大。但由于其明显的优越性，真空泵的抽真空系统被普遍应用于引进型机组。

三、影响凝汽器真空的因素

真空系统范围较大，所有处于低于大气压力运行的设备、管道和阀门等不严密处都可能漏入空气，如果漏入的空气量较大，而抽气设备又无法及时地将其排出，则凝汽器汽侧的空气和其它非凝结气体会在凝汽器管束周围表面形成气膜，使热阻增加，传热系数降低，会严重影响凝汽器的传热性能，导致凝汽器传热端差增大，真空降低，从而降低了循环效率。同时，凝汽器中非凝结气休积聚，使凝结水过冷度上升，影响低压加热器回热效率，对机组整体热效率不利。

汽轮发电机组真空系统漏泄直接影响着汽轮机组的热经济性和安全性，一是影响机组热经济性，一般真空值每降低1 ，汽耗约增高1.5%--2.5 %左右，传热端差每升高1°C，供电煤耗约增加1.5%--2.5%左右，所以真空值的高低对汽轮机的热经济性有很大影响；二是影响二次除氧效果，加剧低压设备管道腐蚀，对机组的安全运行非常不利；三是影响蒸汽凝结及热交换性能，增大过冷度和换热端差，增加真空泵的负担。

影响真空系统的严密性的因素有：

（1）凝汽器热井、低加热器玻璃管水位计处漏点、缺陷，漏入空气，造成严密性下降。

（2）轴封加热器就地无水位计，导致水位偏低，水封无法建立，导致空气漏入。

（3）低压缸安全、凝汽器入孔门等也经常由于密封不严，导致空气漏入。

（5）汽封间隙的大小、汽封的完好程度也是造成轴封泄漏的重要因素。

（6）凝结水泵进口法兰、凝泵水泵空气门处。

（7）管道安装过程中，压力管道均未进行水压试验，真空管道均未进行灌水试验，由于法兰，阀门盘根等原因导致泄漏的情况较小。（8）部分低压管道上的疏水阀、排汽阀，关闭不严，导致真空泄漏。

真空查漏解决的办法：

（1）目前需要检漏的方法：真空高位灌水试验，汽轮机需停运，将水灌满凝汽器蒸汽空间直至低压缸汽封洼窝处，并使处于真空状态下的所有设备和管道充水，从而检查有水渗漏的地点，来确定其不严密处。

（2）在机组运行时查漏，使用氦质谱检漏仪进行真空检漏。

下面简单介绍下真空系统灌水查漏技术方案

1灌水目的检查机组真空系统有无漏点，以便在检修中及时消除，提高机组真空系统的严密性。

2灌水时间机组大小修时真空系统检修完工，凝结水系统恢复运行前，凝汽器灌满水维持24小时。

3灌水高度灌水高度为低压缸与凝汽器排汽接管连接处约300mmm，检修单位应在灌水目标高度做好明显标记。

4组织措施

4.1技术方案须经总工程师批准。

4.2查漏由安生部主任主持。

4.3查漏由大修试运组组长组织，安生部、发电部、检修部汽机专工、大修单位汽机专工、施工负责人及班组相关人员参加。

4.4现场指挥由当值值长负责，运行人员负责操作。

5技术措施：

5.1真空系统管道、阀门和与该系统有关设备的检修工作已经毕。

5.2凝汽器灌水对汽轮机本体检修没有影响。

5.3检修人员应做好如下措施：

5.3.1在A、B小机排汽蝶阀膨胀节两端装设枕木并垫实。

5.3.2装设不低于13.7m的临时水位计，并在灌水高度终点做好明显标记。

5.4试验中关闭以下阀门：

5.4.1凝结水系统阀门

5.4.2主、再热蒸汽及汽机本体疏水阀门：

5.4.3主、小机轴封系统疏水阀门

5.4.4辅汽联箱系统疏水阀门

5.4.5高、低系统疏水阀门

5.4.6真空系统阀门

5.4.7开启以下阀门：低背压凝汽器左侧抽空气门、右侧抽空气门；高背压凝汽器左侧抽空气门、右侧抽空气门。

5.4.8一般原则：对于本方案中没有列入的阀门，请运行人员依据"与真空系统连接的管道阀门均应关闭，与真空系统相连接的容器，且容器标高低于灌水高度的均要隔离"的原则操作。

6灌水步骤

6.1灌水条件满足并检查无异后，运行人员启动一台凝补水泵向凝汽器上水，控制上水流量在100m3/h左右。

6.2凝汽器水位超过就地水位计最高限后，检修单位施工负责人或其指定人员应每小时检查临时水位计一次；凝汽器灌水高度超过6.9m 后，检修人员应每隔20分钟检查临时水位计一次；灌水高度达到8.0m后，检修人员应连续监视凝汽器水位。

6.3凝汽器灌水高度达8.0m后，运行人员应控制凝汽器上水流量不超过50m3/h，防止灌水高度过限。

6.4凝汽器灌水过程中，安生部、发电部、检修部、施工单位汽机专工以及检修、发电运行人员应定期对真空系统进行检查，发现异常应停止灌水，待问题查清并消除后，方可重新灌水。

6.5凝汽器灌水到指定高度后，停止凝汽器上水。

6.6凝汽器灌水时间24小时，在此期间如水位发生下降，运行人员应将水位补充到原高度。

7查漏及处理

7.1灌水24小时后，由安生部汽机专工组织，检修部、发电部、施工单位汽机专工以及检修和运行当班人员对真空系统进行全面检查。

7.2与真空系统相连的所有管道、阀门及其连接件均应进行检查，不能遗漏。重点对阀门盘根、法兰结合面、焊缝、接头等处进行仔细检查。

7.3检查中发现的漏点应做好标记及记录，待凝汽器放水后应及时处理。

7.4确认与真空系统相连的所有管道、阀门及相关设备检查完毕后，运行人员开启凝汽器底部放水门，对凝汽器进行放水消压。

7.5凝汽器放水过程中，运行人员应监视凝汽器泵坑水位，防止水淹泵坑。

四、火电厂凝汽器真空保持节能系统技术

由于凝汽器污垢问题未彻底解决，致使火力发电机组煤耗平均增加至少1%，由此每年造成的煤耗增加至少为1300万吨以上。

保持凝汽器真空是汽轮机节能的一项重要内容，措施是保持凝汽器内壁清洁，改善汽轮机凝汽器壳管的换热效率，提高机组性能，进而达到节约能源的效果。本技术利用胶球清洗，并能长期保持95%以上的收球率，能确保凝汽器所有的冷却管都能得到清洗，使凝汽器时刻保持最佳的清洁状况，彻底免除停机人工清洗。凝汽器真空保持系统依靠压缩空气作为动力，在微电脑控制程序的控制下，间歇地将清洁球瞬间同时一次性发射入凝汽器的入口，对凝汽器所有的冷却管进行擦拭清洗，清洗后的胶球由回收装置收回。