长电四号机凝汽器真空低的原因分析

长电四号机凝汽器真空低的原因分析

张威

浙江浙能长兴发电有限公司

摘要：

凝汽器是将汽轮机排汽冷凝成水的一种换热器，又称复水器。我厂#4机组凝汽器真空在同样工况下较邻机低，高负荷情况下，凝汽器真空低成为限制#4机组出力的主要原因，本文就#4凝汽器真空低的几种原因进行分析，主要分析了凝汽器循环水管道堵塞导致冷却水流量不足的原因。

关键词：进出口差压 冷却水流量 凝汽器真空

一．凝汽器的作用

凝汽器是将汽轮机排汽冷凝成水的一种换热器，又称复水器。凝汽器主要用于汽轮机动力装置中，分为水冷凝汽器和空冷凝汽器两种。凝汽器除将汽轮机的排汽冷凝成水供锅炉重新使用外，还能在汽轮机排汽处建立真空和维持真空。按蒸汽凝结方式的不同凝汽器可分为表面式(也称间壁式)和混合式(也称接触式)两类。在表面式凝汽器中，与冷却介质隔开的蒸汽在冷却壁面上(通常为金属管子)被冷凝成液体。冷却介质可以是水或空气。水冷表面式凝汽器按冷却水的流动方式分为单流程、双流程两种。

图1.凝汽器在热力循环中的作用

二．凝汽器的真空低的原因

凝汽器真空过低会严重影响电厂机组的安全经济运行,造成凝汽器真空低的主要原因有：轴封蒸汽压力过低、轴加满水或无水位运行、循环水量过低及水温过高、凝汽器铜管泄漏或结垢、低压加热器空气系统不严密等。

针对凝汽器铜管易泄露的问题，我厂已经将铜管全面更换成不锈钢管，已经大大降低了出现凝汽器管道泄露的问题。公司引进的CQM公司的胶球清洗装置也能够很大程度上保证凝汽器管道的清洁。

图2.双流程凝汽器

凝汽器真空是利用循环水冷却排汽形成的，循环水量及温度对凝汽器真空的影响较大。在相同负荷下，循环水量大，或循环水温度低，通过凝汽器铜管换热加强，冷却排汽的效果越好。如果循环水量小，或循环水温度偏高，将造成凝汽器铜管换热减弱，冷却排汽的效果较差，最终将导致真空下降。循环水温度主要受季节的影响，一般冬季与春季循环水温度较低。而循环水量减少的原因有：（1）循环水泵故障或循环泵内有异物影响循环泵的正常行，此时真空将会急剧下降；（2）凝汽器循环水进水管道大量漏水；（3）凝汽器的循环水进水管路水流不畅，如凝汽器铜管堵塞或胶球清洗时清洗装置的收球网堵塞，使得凝汽器进水量大量减少，造成真空下降。

我厂每台机组配备两台循环水泵，且单一集控室内的两台机组的循环水系统通过管道联通，两台机组在运行时可以根据机组真空情况选择启动两台、三台、四台循环水泵运行。所以，同一集控室的两台机组循环水系统的运行情况基本相同，然而近日，在高负荷运行情况下#4机真空较邻机#3机低1kPa左右。

通过比对发现#4机组B侧循环水进水压力较#3机组B侧循环水进水压力高了近6kPa，而#4机组B侧循环水回水压力比#3机组B侧循环水回水压力低了近6kPa。在凝汽器循环水进水温度相近的情况下#4机凝汽器循环水回水温度比#3机凝汽器循环水回水温度高了2℃多。由此可见相同情况下#4机组循环水量比#3机组循环水量少，这也可能是导致#4机组凝汽器真空低的主要原因。

我厂循环水主要来来自城市中水和河流中的水，所以水中含有大量离子、杂质和生物，这很容易让凝汽器水管结垢，结构后的水管不仅影响换热效率还影响机组安全运行。针对上述问题我厂安装了胶球清洗装置，该装置可以在凝汽器正常投运时不间断的对凝汽器水管清洗以保持凝汽器水管的清洁。为达到清洗效果，胶球的的直径略大于凝汽器循环水管道的直径，所以胶球可能会导致凝汽器循环水管道的堵塞。

管道中的液体流量与压力的关系公式如下：

                            （1）    

其中Q表示管道中的液体的流量；P表示管道两端压力差；ρ表示管道中的液体的密度；g表示重力加速度；S表示管道的摩阻；L表示管道的长度。

其中：

                              （2）

n为糙率，d为管道直径。

图5.我厂凝汽器部分参数

由于我厂凝汽器循环水管道已经全部更换为不锈钢管所以n取值为0.012，即n=0.012，查阅规程可知d=27mm。由图3可知#3机B侧循环水管道两端压力差为92.84kPa，由图4可知#4机B侧循环水压力管道压力差为104.35kPa。假设#3机循环水流量与#4机循环水流量相等，就可以计算出#3机凝汽器循环水通流面积与#4机凝汽器循环水通流面积的关系。将公式（2）带入公式（1）中可得：

                          (3)

令可得；

令可得：,代入得；所以。

由上述可知机#4机组凝汽器循环水通流面积为#3机组凝汽器循环水通流面积的95.7%。

三．总结

由于胶球本身直径较大有可能在清洗过程中将凝汽器循环水管道堵塞，也有可能因为循环水水质的原因导致长期运行的#4机部分管道结垢甚至堵死，从而导致#4机凝汽器循环水通流面积减小，相同情况下循环水流量也就减少，导致凝汽器循环水回水温度比#3机更高，这与实际观测到的情况也相符，所以凝汽器循环水管道堵塞可能是#4组凝汽器真空低的主要原因，应择机进行凝汽器循环水管道疏通，以保证#4机能够维持较好的真空。