某厂300MW纯凝汽式汽轮机凝汽器改造简述

某厂300MW纯凝汽式汽轮机凝汽器改造简述摘要:针对某厂凝汽器端差大、真空度偏低的问题,对凝汽器进行了相应改造,将铜管更换为不锈钢管,同时降低管壁厚度,提高换热系数,同时增加流通面积,提高换热容积。

关键词:凝汽器真空不锈钢管
1 该厂汽轮机凝汽器存在的问题
该厂凝汽器为单壳体、双流程、表面式凝汽器,参数见表1。

根据#3机组的运行数据分析,凝汽器端差经常在4～7℃,与改造后的#2机比较,直接影响真空1kPa。

凝汽器性能的好坏直接影响到电厂的经济效益。

提高机组真空度,减小端差,降低煤耗,达到降低发电成本,凝汽器将起到至关重要的作用。

随着环境水质的恶化和凝汽器铜管运行年限的增加,铜管的腐蚀泄漏会加快,泄漏会严重影响锅炉的安全运行,往往是锅炉腐蚀的起因,所以必须及时采取措施。

该厂#3机组运行时间在5年以上,为了保证机组安全、经济运行,防止凝汽器突然出现大面积铜管泄漏、危及主机系统安全,计划#3机在停运检修中,对凝汽器进行全面技术改造。

2 器改造方案的确定
2.1 整体改造的内容及步骤
在保留原凝汽器外壳侧板及其支撑方式不变,低压缸排汽口的连接形式不变条件下,采用以下方案。

(1)更换凝汽器内部全部管束、中间支撑板、内部连接件等。

(2)冷却管由铜管(HSn70-1材质的Ф25×1)更换为TP304材质的Ф22×0.5(0.7)不锈钢管,适当缩小了冷却管的直径及壁厚。

(3)采用不锈钢复合管板(TP304+Q235B 5+40mm)。

(4)冷却水管和端板间采用胀接＋氩弧焊连接的方式。

(5)加长凝汽器壳体,前后水室端各加长1000mm,最终凝汽器换热管有效长度为11400mm。

(6)换热面积由17000m2增加到18000m2,并预留汽轮机通流改造后增加的热负荷。

(7)重新设计制造前后弧形水室,保证水室的断面流速并无水流死区。

2.2 凝汽器改造后设计参数
经过方案对比计算分析,最终采用设计参数。

3 改造后的凝汽器热力试验
3.1 试验内容和工况
3.1.1 真空严密性试验
在机组80%额定负荷以上,进行真空严密性试验,凝汽器性能试验
工况见表3。

3.2 具体试验情况
3.2.1 真空严密性试验
在凝汽器性能试验前,由该厂运行人员按规定进行了真空严密性试验,凝汽器真空下降率均低于100Pa/min,机组真空严密性达到优秀水平。

3.2.2 凝结水溶解氧浓度试验
在额定工况试验时,由该厂化学分析人员按规定进行凝结水溶氧浓度测定,试验期间凝结水溶氧浓度为20μg/L。

3.2.3 凝汽器冷却水流量及水阻试验数据和计算结果
#3机组凝汽器冷却水流量及水阻试验数据和计算结果见表4。

由上表可以看出,在两台循环水泵并联运行、凝汽器两侧冷却水进/出口门全开,#3机组凝汽器冷却水总流量为32010.1m3/h,即31914.4t/h,接近于设计流量(32600t/h)。

凝汽器A侧水阻为69.47kPa,凝汽器B侧水阻为68.67kPa,平均水阻为69.07kPa,低于改造目标值(70kPa)。

在单台循环水泵运行、凝汽器两侧冷却水进/出口门全开,#3机组
凝汽器冷却水总流量为20188m3/h,凝汽器A侧水阻为18.02kPa,凝汽器B侧水阻为17.86kPa,平均水阻为17.94kPa。

3.2.4 凝汽器性能试验数据和计算结果
该机组凝汽器性能试验数据和计算结果见表5。

在机组两台循环水泵运行时,凝汽器冷却水流量为32010m3/h;在机组单台循环水泵运行时,凝汽器冷却水流量为20188m3/h。

在额定工况下,机组负荷为304.13MW,凝汽器冷却水进口温度为20.87℃、冷却水流量为32010m3/h、凝汽器热负荷为378.3MW、凝汽器传热端差为4.778℃、凝汽器总体传热系数为2.353kW/(m2·K)、凝汽器运行清洁系数为0.633,凝汽器过冷度为0.02℃。

220MW工况下,机组负荷为220.2MW,凝汽器冷却水进口温度为27.82℃、冷却水流量为20188m3/h、凝汽器热负荷为299.8MW、凝汽器传热端差为2.064℃、凝汽器总体传热系数为2.561kW/(m2·K)、凝汽器运行清洁系数为0.824,凝汽器过冷度为0.49℃。

在额定工况下的试验结果修正到设计冷却水流量32600t/h、进水温度20℃和清洁系数0.90条件下,凝汽器传热端差为2.554℃,凝汽器压力为4.911kPa。

4 试验结论
#3机组经技术改造后的N-18000型凝汽器在额定工况下的试验结果修正到设计条件(冷却水流量32600t/h、冷却水进口温度20℃和清洁系数0.90)下,凝汽器平均压力为 4.911kPa,凝汽器设计压力(5.00kPa)与其差值为0.089kPa,大于0;修正后的凝汽器传热端差为2.554℃,低于设计值(3.71℃),凝汽器性能达到设计规范要求。

#3机组配套的凝汽器在额定工况下的试验结果修正到设计条件下,凝汽器平均压力为4.911kPa,达到设计规范保证值(5.00kPa)。

凝汽器真空下降率小于100Pa/min,机组真空严密性达到优秀水平。

在#3机组两台循环水泵运行时,凝汽器冷却水流量为31914.4t/h,接近于设计流量的98%。

参考文献
[1]沈士一.汽轮机原理[M].北京:中国电力出版社.
[2]邵和春.汽轮机运行[M].北京:中国电力出版社.
[3]国家发展和改革委员会.凝汽器与真空系统运行维护导则[M].北京:中国电力出版社.。