超超临界凝汽器运行与优化

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摘要：超超临界凝汽器运行过程中，超超临界凝汽器水位的正常与否直接关系到汽轮机能否整体安全运行，本文主要超超临界凝汽器的设计要点、凝汽装置真空偏低的原因分析和提升超超临界凝汽器真空的措施探讨了超超临界凝汽器运行与优化。

关键词：超超临界；凝汽器；

中图分类号：TK269.+1 文献标识码：A 文章编号：

一、超超临界凝汽器的设计要点

本凝汽主要部件有： 高、 低排汽接管； 高、低压侧接颈； 高、 低压侧壳体； 前进水室， 前出水室； 后水室； 高、 低压疏水扩容器； 减温减压器； 死点座； 滑动撑座； 凝结水集水箱及超超临界凝汽器附件。 排汽接管采用膨胀节， 以补偿超超临界凝汽器高度方向的热膨胀差值。 接颈安装于排汽接管下面，连接着后汽缸排汽接管与壳体。

1.1布管形式与特点

冷却管束是超超临界凝汽器的重要组成部分， 管束布置的合理与否， 将直接影响到超超临界凝汽器的性能及使用寿命。 本超超临界凝汽器采用带状山形布管方式， 此种布管方式有以下特点：(1) 每个壳体由 2 组管束组成 ， 对称均匀布置， 整体传热效果较好；(2) 具有合理的蒸汽通道， 汽流顺畅， 不易产生振动和局部管子的冲蚀， 汽阻较小， 使凝结水过冷度小。 使用西交大流场分析蒸汽流场见图 1；(3) 将抽空气管置于空冷区最顶端， 以便能充分冷凝蒸汽， 减少抽空气管中可凝结气体量， 且使抽出的汽气混合物有一定的过冷度， 提高换热效果；(4) 超超临界凝汽器管束最外侧一周受到高速湿蒸汽冲蚀， 为保证超超临界凝汽器的整体使用寿命， 本超超临界凝汽器设计时将该部分冷却管采用 0.7 mm 厚壁管。

1.2接颈

接颈是汽轮机排汽进入超超临界凝汽器的通道， 并接收各种流体， 如减温减压器排汽、 小机排汽、 疏水扩容器排汽等。 接颈结构上承担大气压力， 要保证一定的刚度， 本接颈采用十字交叉形式的钢管支撑， 最下一排撑管与壳体隔板连为一体， 增强超超临界凝汽器整体刚度。 为方便支撑管安装， 本超超临界凝汽器撑管间用连接板连接。本超超临界凝汽器高、 低压接颈内各放置一台低压加热器。 由于汽轮机排汽速度较高， 设计时注意了内置低压加热器及其它部件的合理布置， 以免增大排汽压损，降低机组的经济性， 及汽流经过低压加热器时产生的涡流冲蚀到冷却管。

1.3连接与支撑方式

超超临界凝汽器高、 低压侧接颈与后汽缸排汽口采用不锈钢制成的波纹补偿节相连接， 以补偿超超临界凝汽器与低压缸的膨胀量。 超超临界凝汽器刚性座落在水泥基础上， 高、 低压壳体板下部中心处均设有固定死点座， 周围有 8 个滑动支座， 超超临界凝汽器壳体允许以此点为中心向四周自由膨胀。在设计及购买补偿节时应注意超超临界凝汽器所配汽机厂家、 超超临界凝汽器补偿节横向位移是否满足要求。

二、凝汽装置真空偏低的原因分析

2． 1 进入冷凝器的蒸汽量过大

主机正车时，排到主冷凝器中的乏汽主要来自于低压汽轮机底部出口的蒸汽、乏汽总管中的蒸汽和汽轮循环水泵及汽轮发电机 2 台凝汽式辅机的排汽。①对于来自主汽轮机的蒸汽量增加可能的原因是旁通阀被提前开启，从而导致进入主冷凝器的蒸汽量增加; 或者主机通流部分效率降低导致发出相同功率的情况下所需要的蒸汽量增加。②对于来自于乏汽总管和凝汽式辅机的蒸汽量增加，可能的原因是乏汽压力调节器失灵，导致乏汽总管中的蒸汽大量进入到主冷凝器; 或者是通过相关管路和阀门漏入到主冷凝汽中的蒸汽。上述任意一种情况发生都会使进入到主冷凝器中的蒸汽量增加，从而降低主冷凝器真空。

2.2漏入冷凝器内的空气量增加

主冷凝器中空气量增多会导致其内蒸汽凝结压力 ( 真空) 下降。漏入主冷凝器内的空气主要有 2个来源: ①与主冷凝器连接的众多管路和阀门不严密，导致空气漏入; ②汽封压力平衡箱的压力调节器失灵会使汽封供汽系统的压力过低，导致空气从高、低压汽轮机转轴两端的汽封处漏入。上述 2 种情况任意一个发生都会使漏入到主冷凝器中的空气量增加，从而降低主冷凝器真空。由于该船低压汽轮机与冷凝器的连接采用焊接连接，可不考虑该部位的空气漏入。

2．3 冷凝器内的水位异常

主冷凝器凝水水位高过最下面一排管子以后，使冷凝器有效换热面积 S 减小。凝水水位过低使抽气器冷却器的冷却水量不足。凝水水位过高或过低的原因可能是汽轮给水机组凝水泵工作不正常或冷凝器水位调节器失灵。这两种情况都会导致主冷凝器真空降低。

三、提升超超临界凝汽器真空的措施

根据上述对汽轮机超超临界凝汽器真空形成和影响因素的分析，采用改变机组运行工况或增加冷却水量的方式可有效提升机组真空。但增大冷却水量的方式要求循环水泵的耗功也增大，可能会降低汽轮机运行的经济性；而采用改变机组运行工况的方式，则需要从技术角度由设备改造出发，可能需要增加设备资金投入。因此受实际运行条件限制，机组工况和超超临界凝汽器内冷却水流量一定时，提升超超临界凝汽器真空的主要方法就是增加超超临界凝汽器内的传热系数。一般地，增加超超临界凝汽器内的传热系数的措施有：

(1)在针对现象查找并消除原因的过程,严密监视真空变化情况,并及时向上级汇报,随时准备真空降到规定值后按规定减负荷或停机,在真空快速下降时这一点尤为重要。

(2)确认汽轮机真空下降后,应参考上述原因现象及排除方法的内容对汽轮机真空下降的可能原因进行检查分析并没法消除这些原因,对给水泵排汽入主超超临界凝汽器的机组,同时要检查汽动给水泵真空系统运行情况。

(3)真空继续下降至规定停机根限时,低真空停机保护未动作时,应进行不破坏真空事故停机。

(4)真空下降时,应注意低压缸的排汽温度,排汽缸温度升高至大于允许值时排汽缸喷水冷却装置应自动投放,否则应手动投用。

(5)加强水质监督和检查，设法提高水质以减少蒸汽中含有氧气等不可凝结气体对换热效果的降低；

(6)调整机组轴封压力，避免由冷空气带入超超临界凝汽器中造成换热系数的降低；

(7)机组运行一段时间后，采用反冲洗法、热烘干法和高压冲洗法等方法来祛除铜管内附着污泥等杂物，提高铜管的传热效果，保证超超临界凝汽器内良好的换热效果从而提高超超临界凝汽器真空；

(8)对年限较长的机组，应检修查找和消除汽轮机的低压侧或是超超临界凝汽器出现的漏点，提高机组真空严密性，增大超超临界凝汽器内换热系数。通过以上分析可知，超超临界凝汽器真空度受多种因素共同影响，采用合理可行的措施提高超超临界凝汽器的真空度关系着机组的安全、经济运行，而且对提高整个发电厂的经济效益有重要的现实意义。

参考文献：

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