劉 冰

(許昌龍崗發(fā)電有限責(zé)任公司，河南 許昌 461000)

0 引言

凝汽器真空是火力發(fā)電廠監(jiān)視的重要參數(shù)，真空的高低直接關(guān)系到整個(gè)電廠的安全性和經(jīng)濟(jì)性。以660 MW超超臨界機(jī)組為例，真空下降1 kPa影響煤耗約2.35 g/kW·h，影響熱耗率約0.25%，在當(dāng)前節(jié)能降耗的嚴(yán)峻形勢(shì)下，足見真空這一指標(biāo)對(duì)電廠熱經(jīng)濟(jì)性及電廠效益的重要性。另一方面，真空下降也會(huì)引起汽輪機(jī)軸向位移增大，推力瓦過負(fù)荷，排氣溫度升高，氣缸中心線變化引起機(jī)組振動(dòng)，蒸汽流量增大，機(jī)組葉片過負(fù)荷等異常，對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因而，無論從經(jīng)濟(jì)性還是安全性，探討如何解決真空偏低的問題，使機(jī)組處于最佳真空狀態(tài)，對(duì)于火電廠運(yùn)行具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 真空的影響因素

凝汽器中的壓力，理想情況下應(yīng)為蒸汽的飽和壓力，而飽和壓力又由飽和蒸汽溫度ts決定[1]：

ts=tw1+Δt+δt

(1)

通過式(1)可知影響凝汽器真空的因素有：冷卻水入口溫度tw1、冷卻水溫升Δt及凝汽器端差δt。此外，真空系統(tǒng)存在漏點(diǎn)，也是真空偏低的常見因素。

1.1 冷卻水入口溫度tw1

冷卻水溫度受氣候、季節(jié)、大氣溫度及環(huán)境相對(duì)濕度影響外，還取決于循環(huán)水冷卻設(shè)備運(yùn)行的好壞，如自然通風(fēng)冷卻塔內(nèi)的塔芯填料的塌陷、噴嘴的堵塞、及冬季水塔結(jié)冰等都將造成淋雨密度不均勻，影響循環(huán)水在塔中的散熱。

1.2 冷卻水溫升Δt

冷卻水溫升取決于冷卻倍率，即凝汽器循環(huán)冷卻水量與排汽量的比值。當(dāng)排入凝汽器蒸汽量一定時(shí)，冷卻水溫升升高，說明冷卻水不足。冷卻水量不足的原因主要是循環(huán)水泵出力不足或凝汽器銅管堵塞等原因引起水阻增加。

1.3 凝汽器端差δt

端差與凝汽器銅管表面清潔度以及凝汽器內(nèi)部積聚的空氣量等因素有關(guān)。另外，凝汽器水位過高，淹沒部分冷卻銅管，使冷卻面積減少，也會(huì)影響真空。

1.4 真空系統(tǒng)存在漏點(diǎn)

真空系統(tǒng)管道或閥門零件發(fā)生損壞時(shí)會(huì)引起空氣漏入凝汽器，造成真空下降，通常表現(xiàn)為同一負(fù)荷下的真空值較正常時(shí)低，如汽泵密封水回水不足、汽輪機(jī)低壓缸防爆膜破損、加熱器汽側(cè)放水門誤開等。

2 機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中造成真空下降的原因

真空下降在機(jī)組日常運(yùn)行中為常見故障，其中又可分為緩慢下降和急劇下降兩種表現(xiàn)形式[2-3]。

運(yùn)行中造成凝汽器真空緩慢下降的因素主要有：①循環(huán)水入口溫度升高。②凝汽器水位過高。③大機(jī)或小機(jī)軸封供汽壓力不足。④水封閥密封水門運(yùn)行中誤關(guān)。⑤凝汽器熱負(fù)荷過大。⑥加熱器或除氧器事故疏水閥誤開。⑦凝結(jié)水收集水箱水位過低(根據(jù)系統(tǒng)供水布置情況而定)。⑧真空系統(tǒng)少量泄漏。

造成凝汽器真空急劇下降的因素主要有：①循環(huán)水中斷或水量不足。②真空系統(tǒng)大量泄漏。③凝汽器滿水。④大機(jī)或小機(jī)軸封供汽中斷。⑤機(jī)械真空泵故障。⑥真空系統(tǒng)閥門操作不當(dāng)或誤操作。⑦真空破壞門誤開。⑧低壓缸安全門薄膜破損或小機(jī)排汽缸安全門薄膜破損。⑨汽輪機(jī)旁路誤開。

3 真空低的若干案例

造成機(jī)組真空低的很重要的原因之一是真空泄露，而真空系統(tǒng)查漏通常有以下6種方法：灌水查漏、氦質(zhì)譜儀查漏、超聲波查漏、火燭法、涂抹肥皂泡、鹵素檢測(cè)等。這6種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，但真空系統(tǒng)包含大量的設(shè)備及系統(tǒng)，連接的動(dòng)靜密封點(diǎn)多，在輕微漏空氣的情況下很難發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)，且許多漏點(diǎn)需要半邊隔離，甚至停機(jī)后才能查漏。機(jī)組根據(jù)日常運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，大多真空系統(tǒng)泄露能夠在運(yùn)行中進(jìn)行分析排查，本文主要從運(yùn)行機(jī)組系統(tǒng)排查的角度進(jìn)行分析。

3.1 案例一

某廠10月份，3、4號(hào)機(jī)均為低速泵運(yùn)行，因膠球系統(tǒng)異常，發(fā)現(xiàn)4號(hào)機(jī)真空值較3號(hào)機(jī)明顯偏低，以530 MW相同負(fù)荷下為例，4號(hào)機(jī)真空-91.75/-94.05 kPa，3號(hào)機(jī)真空-92.79/-94.79 kPa，差值1.04/0.74 kPa，3、4號(hào)機(jī)循環(huán)水出水溫度偏差2℃，4號(hào)機(jī)A、B側(cè)循環(huán)水出水溫度差值為2℃。而且4號(hào)機(jī)真空仍有惡化的趨勢(shì)。原因分析：因膠球系統(tǒng)異常(A/B側(cè)收球網(wǎng)電動(dòng)頭頻繁故障。A側(cè)問題不能根除，B側(cè)電動(dòng)頭無備件)，造成凝汽器端差增大，降低真空，影響經(jīng)濟(jì)性。秋季來臨，特別是9月中旬后水庫來水中有機(jī)物含量上升，來水濁度大于30 NTU、硬度均超標(biāo)嚴(yán)重，(濁度正常小于20 NTU，鈣硬度小于860 mg/L)經(jīng)中水處理后效果不明顯，循泵前池濾網(wǎng)經(jīng)常堵塞，循環(huán)水水質(zhì)持續(xù)下降。

3.2 案例二

某廠12月某日監(jiān)盤發(fā)現(xiàn)高背壓凝汽器真空快速降低，就地檢查發(fā)現(xiàn)電泵暖管管路爆開。原因分析：電泵暖管管路管徑較小，管壁較薄，而電泵暖泵用水取至高溫的除氧器，暖泵回水至高背壓凝汽器，回水在暖管管路中處于汽化高速流動(dòng)的狀態(tài)，對(duì)管壁(接近高背壓凝汽器的部分)沖刷較厲害，日積月累造成暖管管路泄漏、爆管。

3.3 案例三

某廠2018年2月5號(hào)至今發(fā)現(xiàn)1號(hào)機(jī)循環(huán)水凝汽器出口兩側(cè)溫度時(shí)常出現(xiàn)偏差大(2.5℃)，且真空偏低，進(jìn)行原因排查。原因分析：①低壓軸封進(jìn)口濾網(wǎng)(3瓦側(cè))輕微堵塞。②DCS只有進(jìn)口母管壓力顯示，軸封回汽手動(dòng)門實(shí)際開度不一致，實(shí)際大軸兩端壓力偏差較大，造成汽缸低壓段兩側(cè)軸封壓力不一致。

4 真空下降查漏及處理方法

1)若發(fā)現(xiàn)真空下降時(shí)，要派盤前人員快速就地檢查真空泵及開啟高、低背壓聯(lián)絡(luò)門，為恢復(fù)真空爭取時(shí)間。

2)由于真空泵一般接帶不同凝汽器，值班人員要必須清楚每臺(tái)真空泵所接帶凝汽器，建議在接班運(yùn)行日志中體現(xiàn)，規(guī)范運(yùn)行值班管理，做到“交接班五清楚”。

3)提高除鹽水壓力，因?yàn)榻?jīng)常影響到真空下降的幾個(gè)因素，例如汽泵密封水回水、軸加疏水回水、凝泵密封水失去及除鹽水管道突然失壓等，都可經(jīng)過提高除鹽水壓力消除漏真空。建議正常運(yùn)行時(shí)，保持與真空相關(guān)的各用戶供水手動(dòng)門有一定的開度。

4)若出現(xiàn)凝汽器真空下降，應(yīng)首先考慮是否有影響到真空的缺陷或檢修工作，派巡檢就地檢查相關(guān)作業(yè)面，盡快確認(rèn)泄漏點(diǎn)。

6)若出現(xiàn)單個(gè)高(或低)背壓凝汽器真空降低，可以排除循環(huán)水系統(tǒng)出現(xiàn)故障，應(yīng)重點(diǎn)檢查與該背壓凝汽器相連接的管道或閥門。

7)若漏真空時(shí)，由于冷空氣進(jìn)入凝汽器，可能會(huì)引發(fā)凝汽器內(nèi)部響動(dòng)，可通過聲音判斷漏點(diǎn)部位。

8)若有影響到凝汽器真空下降的缺陷及檢修工作時(shí)，可以改變備用真空泵的運(yùn)行方式，當(dāng)出現(xiàn)真空下降時(shí)能夠及時(shí)啟動(dòng)有效的備用真空泵。

9)注意凝汽器真空變化對(duì)凝汽器水位的影響，并從水位變化初步判斷泄露點(diǎn)位置。

10)機(jī)組檢修后，由于低壓凝汽器殼側(cè)放空氣與放水閥門較多，且位置隱蔽，往往由于檢修誤開和恢復(fù)措施執(zhí)行不到位，造成啟動(dòng)后漏真空，需要重點(diǎn)關(guān)注。

11)此外應(yīng)根據(jù)漏真空情況，按規(guī)程要求降低機(jī)組負(fù)荷運(yùn)行。

5 結(jié)語

機(jī)組真空監(jiān)視與事故處理是火力發(fā)電廠運(yùn)行管理的重要組成部分，根據(jù)本廠設(shè)備管道布置和過往經(jīng)驗(yàn)，梳理符合機(jī)組實(shí)際的影響真空因素，查找路線和簡明有效的處理方法是快速解決問題的關(guān)鍵，這樣不僅能節(jié)約大量的人力物力，也能在關(guān)鍵時(shí)刻保證機(jī)組安全運(yùn)行。