崔海濤

（河鋼集團(tuán)宣鋼公司設(shè)備能源部，河北 張家口 075100）

在保持機(jī)組負(fù)荷不變的情況下，汽輪機(jī)凝汽器真空度決定著汽輪機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性。隨著真空度的下降，會(huì)增大汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，使得軸向推力增大，從而導(dǎo)致葉片負(fù)荷過(guò)大，影響汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，會(huì)引起排汽溫度的上升，從而使得排汽缸變形、機(jī)組重心偏移，導(dǎo)致機(jī)組的振動(dòng)增加、凝汽器銅管產(chǎn)生松弛、變形或斷裂，影響汽輪機(jī)的安全性。

1#汽輪鼓風(fēng)機(jī)凝汽器循環(huán)水在5#泵站循環(huán)水系統(tǒng)末端，循環(huán)水系統(tǒng)中的雜物大多流入1#汽輪鼓風(fēng)機(jī)凝汽器，其凝汽器銅管泥垢較多，特別是凝汽器南側(cè)銅管堵塞嚴(yán)重。通過(guò)對(duì)1#風(fēng)機(jī)凝汽器進(jìn)行檢查，凝汽器南側(cè)約30%的換熱管堵塞，影響凝汽器的換熱，端差增大，凝汽器真空下降至-0.083MPa。另外1#汽輪鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速汽閥閥桿漏汽嚴(yán)重，每天風(fēng)量按640萬(wàn)m3計(jì)算，每小時(shí)漏1t蒸汽，單耗提高0.0375t/萬(wàn)m3。鑒于以上原因，1#汽輪鼓風(fēng)機(jī)組蒸汽單耗優(yōu)化項(xiàng)目勢(shì)在必行。

1 凝汽器真空的影響因素分析

冷卻水溫、冷卻水量、真空系統(tǒng)嚴(yán)密性、管壁潔凈度、冷卻面積、總體傳熱系數(shù)是影響凝汽器真空的六大要因，詳細(xì)分析如下。

（1）循環(huán)冷卻水溫度的影響。循環(huán)冷卻水溫度是影響凝汽器真空和傳熱系數(shù)的重要因素，它會(huì)影響凝汽器的端差。在同等條件下，凝汽器的真空度與冷卻水溫度成反比例關(guān)系。

因此，合理調(diào)整間冷塔百葉窗開度，根據(jù)循環(huán)水入口溫度的上升，及時(shí)增大間冷塔百葉窗開度，開啟速率根據(jù)入口溫度升高速率調(diào)整，直至百葉窗全開。若間冷塔百葉窗全開時(shí)仍無(wú)法滿足機(jī)組負(fù)荷要求，可進(jìn)行間冷塔扇面沖洗操作，減小百葉窗熱阻，提高熱交換效率[1]。

圖1 冷卻水溫度和真空的關(guān)系

（2）循環(huán)冷卻水量因素。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，凝汽器內(nèi)部汽輪機(jī)低壓缸排氣冷卻主要依靠持續(xù)不斷的循環(huán)冷卻水來(lái)保證，夏季高溫期間正常運(yùn)行時(shí)若需多臺(tái)循環(huán)冷卻水泵來(lái)維持，當(dāng)一臺(tái)或多臺(tái)循環(huán)冷卻水泵跳閘或故障時(shí)，將使循環(huán)冷卻水量不足，導(dǎo)致凝汽器工作效率下降，真空下降[2]。

（3）真空系統(tǒng)嚴(yán)密性的影響。在真空條件下，如果凝汽器、低壓給水加熱系統(tǒng)、排汽缸等結(jié)構(gòu)不嚴(yán)密，凝汽器內(nèi)會(huì)漏入空氣。漏氣量受凝汽器的結(jié)構(gòu)、尺寸、工藝、質(zhì)量和運(yùn)行情況等因素影響，一般真空每下降1%，汽耗約增加1%。

汽輪機(jī)的真空程度的嚴(yán)密性較差的話，危害主要集中體現(xiàn)在：一旦真空嚴(yán)密性降低，那么就會(huì)有更多的空氣進(jìn)入到真空系統(tǒng)中去，如果這些空氣沒(méi)有及時(shí)的被真空泵抽走的話，汽輪機(jī)的機(jī)組壓力與排汽溫度數(shù)值就會(huì)不斷攀升，致使汽輪機(jī)工作效率降低，最終導(dǎo)致能源消耗的增加，嚴(yán)重的情況就會(huì)影響到汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。

真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性不良是造成機(jī)組真空低的主要原因，現(xiàn)從以下幾方面內(nèi)容進(jìn)行分析：①汽輪機(jī)低壓缸防爆門、小機(jī)排汽缸防爆門、凝汽器入口管板、凝汽器人孔門等破裂開縫導(dǎo)致空氣漏入。②凝汽器、軸封加熱器、低壓加熱器水位計(jì)出現(xiàn)漏點(diǎn)，導(dǎo)致空氣漏入。③負(fù)壓閥門關(guān)閉不嚴(yán)或法蘭泄漏導(dǎo)致空氣漏入。④軸封蒸汽壓力過(guò)低，導(dǎo)致外部空氣竄入。⑤正常運(yùn)行時(shí)真空破壞閥未關(guān)嚴(yán)或誤開導(dǎo)致空氣漏入。⑥凝結(jié)水泵入口法蘭或管道泄漏、凝結(jié)水泵密封水中斷導(dǎo)致的溶氧超標(biāo)。⑦真空泵密封水中斷，抽真空管道、閥門、法蘭泄漏導(dǎo)致空氣漏入。⑧低壓缸排氣溫度、壓力測(cè)點(diǎn)泄漏，導(dǎo)致空氣漏入。

（4）管壁潔凈度的影響。判斷凝汽器銅管的臟污程度和水側(cè)的傳熱性能直接指標(biāo)是清潔系數(shù)，隨著清潔系數(shù)的減小，會(huì)使得冷卻水與水管的溫差增大、傳熱端差增大、真空降低，從而使汽輪機(jī)出力下降。

銅管內(nèi)部結(jié)垢是造成凝汽器管束換熱效果劣化的重要因素。蒸汽的熱量很難穿過(guò)水垢?jìng)鹘o冷卻水，使得凝汽器端差增大、真空降低，機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性降低。嚴(yán)重時(shí)傳熱管內(nèi)壁結(jié)垢會(huì)引起銅管垢下腐蝕，導(dǎo)致銅管穿孔破裂出現(xiàn)泄漏。

圖2 凝汽器銅管對(duì)比圖

（5）冷卻面積的影響。冷卻面積減少會(huì)增大循環(huán)水流速，從而改變傳熱系數(shù)。當(dāng)銅管出現(xiàn)泄漏時(shí)，如果堵管，會(huì)減少冷卻面積，從而影響到內(nèi)部蒸汽的傳熱量。

（6）總體傳熱系數(shù)?？傮w傳熱系數(shù)是衡量凝汽器傳熱強(qiáng)弱的主要參數(shù)，若用K表示總體傳熱系數(shù)，R表示凝汽器總熱阻，K與R成倒數(shù)關(guān)系，即：K=1/R。若由于冷卻水管內(nèi)管壁結(jié)垢導(dǎo)致總熱阻增大、機(jī)組真空系統(tǒng)不嚴(yán)密使凝汽器內(nèi)空氣量增加、冷卻水Dw降低均使傳熱系數(shù)K降低，傳熱減弱，凝汽器傳熱端差δt增大，凝汽器真空降低；反之，在凝汽器冷卻水管嚴(yán)重結(jié)垢進(jìn)行清洗處理后、機(jī)組真空嚴(yán)密性增加、冷卻水Dw增加均使傳熱系數(shù)K升高，傳熱增強(qiáng)，凝汽器傳熱端差δt減小，凝汽器真空升高。

2 問(wèn)題排查方法

2.1 汽側(cè)灌熱水查漏法

若機(jī)組停機(jī)后具備汽側(cè)灌水條件，則可以采用汽側(cè)灌熱水查漏的方法查找泄漏的銅管。具體操作如下：

①凝汽器汽側(cè)設(shè)置玻璃管水位計(jì)或透明塑料軟管，用于監(jiān)視汽側(cè)水位；②打開所有凝汽器檢修人孔，在凝汽器底部彈簧位置加設(shè)臨時(shí)支撐；③通過(guò)凝汽器補(bǔ)水門補(bǔ)進(jìn)冷水，再通過(guò)低加出口門和凝結(jié)水再循環(huán)門補(bǔ)進(jìn)熱水，監(jiān)控凝汽器內(nèi)汽側(cè)水溫不得高于50℃，進(jìn)水高度以剛好淹沒(méi)所有銅管為宜；④在凝汽器銅管一端的所有人孔架設(shè)鼓風(fēng)機(jī)，另一端排空，注意排出的水蒸汽不得飄向電氣設(shè)施；⑤等待數(shù)小時(shí)后，觀察排空側(cè)人孔門有無(wú)水汽飄出，若基本無(wú)水汽飄出，說(shuō)明銅管內(nèi)的殘水已蒸發(fā)，此時(shí)可以拆除鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行查漏；⑥銅管管口有水漏出的為泄漏銅管。上述方法可以避免以往汽側(cè)灌水查漏時(shí)誤堵銅管的情況。以往汽側(cè)灌水，因水側(cè)銅管管口有水流而不能準(zhǔn)確判斷銅管是否泄漏，經(jīng)常會(huì)將疑似漏點(diǎn)悶堵，造成誤堵銅管較多。采用上述方法后，可以實(shí)現(xiàn)快速查漏，精準(zhǔn)查漏，甚至能夠發(fā)現(xiàn)被異物堵塞的銅管。

2.2 紅外線測(cè)溫儀測(cè)漏法

紅外線測(cè)溫儀測(cè)漏法的工作原理是通過(guò)對(duì)與凝汽器連接的所有閥門進(jìn)行逐一測(cè)量，從而診斷閥門是否存在泄漏。對(duì)于溫度較高的閥門，如果熱緊后溫度仍居高不下，就說(shuō)明閥門存在泄漏，需及時(shí)修復(fù)。從疏水到凝汽器的管路，如有調(diào)門、氣動(dòng)門的，也可以用此方法診斷排查并修復(fù)。

3 優(yōu)化措施的實(shí)施

通過(guò)對(duì)1#汽輪鼓風(fēng)機(jī)組進(jìn)行檢查和分析，發(fā)現(xiàn)蒸汽單耗高的主要原因是凝汽器南側(cè)銅管堵塞嚴(yán)重，且排汽缸與凝汽器連接處有漏點(diǎn)。因此，維修團(tuán)隊(duì)利用機(jī)組停機(jī)同步檢修機(jī)會(huì)，處理鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速汽閥閥桿漏汽問(wèn)題，并更換凝汽器南側(cè)堵塞的銅管。

（1）施工人員進(jìn)入凝汽器內(nèi)部拆除舊銅管，同時(shí)兩端將舊銅管拔出。

（2）舊銅管拆除后，清理凝汽器內(nèi)部臟污，對(duì)管板、管板孔清掃，清除管孔泥垢、銹垢，并清掃打磨干凈，不得有毛刺、劃痕、銹皮等現(xiàn)象。

（3）換熱管的檢查：查看搬運(yùn)過(guò)程中有無(wú)損壞損傷，毛刺凹陷、壓扁，管內(nèi)部無(wú)雜物和堵塞，搬運(yùn)時(shí)應(yīng)輕拿輕放。

（4）測(cè)量管板孔與換熱管的公差，管長(zhǎng)和外徑，在管板四周及中間用5根～7根同樣長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)管檢查，查看管板是否變形和有無(wú)不平行等情況。

（5）穿管順序自下而上，為防止穿錯(cuò)隔板孔，應(yīng)派人進(jìn)入氣側(cè)，穿管時(shí)應(yīng)輕推輕拉，防止劃傷。

（6）脹管由技術(shù)熟練的操作工進(jìn)行脹接，脹口應(yīng)符合要求，脹力要均勻，不得有過(guò)脹、欠脹。脹管深度為管板厚度的75%～90%，擴(kuò)脹系數(shù)為8%～11%，脹后進(jìn)行檢查，看有無(wú)漏脹。

（7）兩端管口露出管板1.5mm～2mm，脹口及翻邊處應(yīng)平滑光潔，無(wú)裂和明顯切痕，進(jìn)水口翻邊角度12°～15°左右。

（8）進(jìn)行水壓試驗(yàn)，無(wú)滲漏為合格。

4 優(yōu)化措施實(shí)施效果

項(xiàng)目?jī)?yōu)化后，汽輪鼓風(fēng)機(jī)凝汽器的冷卻面積得到有效擴(kuò)大，汽輪機(jī)做功環(huán)境得到有效改善，真空度得到有效提升，1#汽輪機(jī)鼓風(fēng)機(jī)組真空由-0.083Mpa提高到-0.087Mpa，降低了排汽溫度和端差，運(yùn)行蒸汽單耗明顯降低。

按照全年供風(fēng)220000萬(wàn)m3計(jì)算，項(xiàng)目?jī)?yōu)化后，機(jī)組蒸汽單耗約下降0.08t/萬(wàn)m3，蒸汽費(fèi)用按163元/t計(jì)算，則年節(jié)約蒸汽費(fèi)用：

220000＊0.08＊163/10000=286.88（萬(wàn)元）

按5年期折舊，則年節(jié)約效益：

286.88-60÷5=274.88（萬(wàn)元）

5 總結(jié)

影響汽輪鼓風(fēng)機(jī)的真空度的原因是很多的，需要全面的問(wèn)題排查方法。提高汽輪鼓風(fēng)機(jī)的真空度，可以有效提高汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、安全性和穩(wěn)定性。通過(guò)對(duì)凝汽器的排查和維護(hù)，有效地提高了汽輪鼓風(fēng)機(jī)的工作效率，降低了蒸汽單耗，節(jié)能效果顯著。