凝汽器真空影响因素分析及处理措施
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摘要：凝汽设备是凝汽式汽轮机装置的一个重要组成部分，在整个热力系统中起着冷源的作用。凝汽器真空作为火力发电机组汽机侧一项重要的经济指标对整个机组的热经济性起着至关重要的作用。本文从冷端系统角度分别研究凝汽器端差，循环水温升，循环水进口温度等对机组真空的影响，并提出了一系列真空下降的解决方法和处理措施，为全国凝汽式汽轮机组解决真空降低问题提供了一定的依据。
关键词：真空 冷端系统 端差 循环水温升 循环水进口温度 处理措施
0 引言
凝汽设备在电厂凝汽式汽轮机组的热力系统中的功能主要体现在将汽轮机的排汽凝结成水。除此之外，作为整个热力循环中的冷源，凝汽设备还要在汽轮机排汽口建立并维持一定的真空。凝汽器真空是衡量机组热经济性的重要指标，真空过高或过低不仅对汽轮机装置的效率产生重大的影响，而且会影响汽轮机组的安全。因此研究凝汽器真空对提高整个汽轮机组的热经济性有着重大而积极的影响。本文从汽轮机冷端系统角度分析，将影响机组真空的原因进行了系统分析。
1 影响真空的因素具体包括以下三个方面
①凝汽器传热端差因素。②冷却水温升因素。③冷却水进口温度因素。
2 运行中影响凝汽器端差的因素
凝汽器排汽温度与冷却水出口温度之间的差值，就是凝汽器的传热端差。
2.1 凝汽器的冷却面积的影响因素。一般设计时凝汽器的冷却面积已经确定，但是在实际运行过程中凝汽器水位会影响凝汽器实际的换热面积。
凝汽器水位过高会带来两种后果：一是会造成汽轮机低压缸排汽空间的减少，从而导致换热面积减少，低压缸排汽温度升高，真空降低；二是会造成凝结水过冷，从而降低机组经济性。
2.2 传热系数的影响因素。影响凝汽器传热系数的因素比较复杂，主要包括凝汽器传热性能、热负荷、清洁系数、空气量等。
2.2.1 凝汽器热负荷。机组负荷升高，相应的汽轮机排汽量增大，凝汽器热负荷越高，会导致凝汽器真空下降。当真空下降到某一数值，要进行限制出力，使凝汽器热负荷降低，维持机组真空。如果汽轮机组的高、低压加热器退出运行，这部分抽汽就会进入凝汽器，使凝汽器热负荷增大，从而使真空下降。
2.2.2 凝汽器漏入空气量的原因。由于空气导热性不好，且不凝结，当空气漏入后，将降低凝汽器换热效果。另外，因为有许多与凝汽器相连接的管道、加热器，再加上凝汽器面积很大，这就增大了凝汽器及其系统空气漏入的几率。从理论上讲，那些与凝汽器相通的容器、管道，其压力高于凝汽器真空又低于大气压，这些都可能是凝汽器漏入空气的原因。但实际运行过程中，某些容器管道内压力又不是一成不变的，例如本厂热网加热器内压力负荷高时为正压，负荷低时为负压，某些低压加热器也会出现这种现象。
2.2.3 凝汽器内清洁度。从来源看，凝汽器内的污染有两种：外部污染和内部结垢。在凝汽器冷却表面和凝汽器钢管内积存的污物和结垢，不仅会对循环水的流量造成影响，而且还影响其导热的效果。而在凝汽器传热面的污染会降低传热效果，导致凝汽器端差增大，真空下降。
2.2.4 凝汽器的传热性能。当凝汽器正常工作时，其排汽压力与排汽温度的关系与饱和蒸汽的压力与温度的关系相同，即饱和蒸汽温度决定了凝汽器的排汽压力，而饱和蒸汽的温度与循环冷却水的热交换程度有关。
①蒸汽在管子外壁的凝结换热。当蒸汽冷却时，会在管子外壁凝结成一层液膜，凝结放出的热量要传到冷却面，必须要穿过液膜，因此液膜层就成为换热的主要热 阻。从运行角度看，对凝结换热造成影响的因素主要是不凝结气体。②蒸汽在管子内外壁的导热。对于干净清洁的钢管来说，其热阻很小，导热系数由材质和结构尺寸决定。但是当冷凝器经过一段时间的运行后，会有污泥、水垢等污物覆盖在换热面上。这些覆盖物成为了新的热阻，导致导热系数减小，换热性能下降。③对流换热。影响流动的因素及影响对流换热热量传递的因素，是对流换热系数造成影响的主要因素。其中，影响流动的因素包括流速、特征尺寸及物性参数；影响对流换热热量传递的因素则决定于物性参数。
3 运行中影响冷却水温升的因素
冷却水温升所反映的是凝汽器的换热能力。凝汽器中，上升到出口处的冷却水温度与其在进口处的温度之间的差值，即温度升高值就是冷却水温升。
当进入凝汽器的蒸汽量恒定不变，则冷却水温升主要取决于冷却水量。冷却水量减少，导致冷却水温增大，真空降低。这时候，循环水泵即循环水量决定了冷却水量。因此，从根本上讲，对循环水温升的研究还要从循环水泵运行方式的研究入手。
汽轮机的微增出力与循环水泵耗功之间的关系，在一定程度上影响了循环水泵运行方式的效果。只有当循环水泵耗功与微增出力之差为最佳值时，循环水泵的运行方式才是合理的。
4 循环水进口温度的影响
特定地域的季节和气候因素决定了冷却水的进口温度。为了达到理想的进口温度，我们只能利用冷却塔来实现。作为火电厂的辅助生产设备，冷却塔的作用就是通过空气与水接触，进行热、质传递，将水冷却。冷却塔的性能与填料的选择、填料的高度设计、塔的阻力、喷溅装置的性能及安装等因素有关。相关资料显示，冷却塔性能下降会对机组经济性造成不小的影响。对于300MW机组而言，冷却塔出口水温升高1℃，效率降低0.23%，煤耗增加0.798g/KW.h，热耗增加23.39KJ/KW.h。因此，应该采取各种措施以保持冷却塔良好的性能，如对设备进行适时的改造，对相关参数进行调整；强化对冷却塔的检查维护和性能检测等。这些都会有力保障机组的安全经济运行。
5 真空下降的一些解决方法及措施
5.1 降低凝汽器中空气量的措施。降低空气量主要从真空严密性和真空泵的工作性能考虑。
5.2 调整汽轮机轴封压力
5.3 凝汽器水位及冷却效果。对凝汽器水位的调节，主要通过凝汽器补水来实现。在凝汽器补水调节阀出现故障的情况下，则应对调节阀的旁路阀进行手动调节。
5.4 针对进入凝汽器的各个水封的影响。应保证进入凝汽器的各个水封的水位处于适当的位置。对于水位过低的情况，应该打开注水门注水。如果效果不佳，则应暂时将其隔离，检查是否因高度不足导致漏空气，待水位稳定后再投入。
我公司原水封筒由于水柱高度不足，在真空较高情况下，水封筒的水易被抽空导致空气进入凝汽器，水封筒至凝汽器回水门只能开一至两扣，否则最高能影响真空2Kpa，经过改造增加了3米水柱高度，现水封筒至凝汽器回水门全开，水封筒的空气门保持开启，且不漏真空。
5.5 高、低加疏水对真空的影响。通过水位计调节仪的调节动作，高、低加疏水对真空产生影响。在实际运行中，应加强巡回检查高、低加水位，精心监视高、低加的压力、温度、疏水温度、加热器端差、水位等参数，及时发现异常情况联系维护人员进行解决。
5.6 循环水流量及温度。循环水温度受气候，外界环境的影响很大，这是我们无法改变的。但是我们可以通过改变冷却塔、循环水泵的运行方式来调节。在夏天，我们可以增开循环水泵，增大循环水量来降低循环水温度，用冷却塔全塔配水来增大散热面积，降低循环水温。在冬天，真空很高时，减少循环水泵运行台数，节约厂用电。调节冷却塔直通门来调节水温。具体的循环水泵的经济运行方式还要进一步摸索。
6 总结
综上，真空下降现象是对影响汽轮机冷端性能的原因的最终表现。本文从主要影响真空的系统及设备做了研究整理叙述，以期寻找提高真空的措施、改善汽轮机冷端性能：
6.1 进行真空严密性检漏，及时消除漏空气现象。
6.2 维持轴封系统及水封的正常工作；维持好轴封加热器的正常水位；调整汽轮机轴端汽封间隙，减小轴端漏汽量；严格控制低压汽封供汽压力、温度；及时更换泄漏的阀门等方面改进真空的严密性。
6.3 通过胶球清洗的方法，保持凝汽器管壁和水侧的清洁度。
6.4 循环水泵经济运行方式的合理调整。
6.5 检查冷却塔热力性能，加强运行维护。
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