调节汽轮机凝汽器真空提高机组运行效率_周麾

2 0 0 7 年 第 5 期 能 源 研 究 与 利 用 扬子石化热电厂 5 6机组均为C C 6 0 9 0 4 2 1 5型双抽凝汽式供热机组 配有N 3 0 0 0 型双分 双流程表面式凝汽器 其设计冷却面积为30 0 0m 2 循环水流量为73 5 0t h 冷却管根数为54 4 2根 2 台机组共用同一循环水母管及 3冷却水塔 长期 以来 5机组的真空同比 6机组一直偏低 夏季约 偏低2 3k P a 同比少发电约6 0 0k W 且有时出现 低真空报警而限制 5机组负荷 造成 5机组运行 效率低 能源消耗损失大和系统运行安全性低 本文运用汽轮机原理 凝汽器变工况计算 结合 5 6机组对比试验数据 掌握了 5机组凝汽器热 负荷 循环水流量 水侧阻力 换热系数等运行数据 与指标的实际情况 综合分析了造成 5机组真空低 的主要原因 为提高机组高效 经济和安全运行提供 了依据 1试验方法与数据 本次试验采用对比试验方法 对在同一循环水 管路系统上的 5 6机组进行对比测试 试验时通 过调整热 电负荷 尽量保持两台机组的 3级抽汽 压力基本相同 从而确保2台机组的排汽量 排汽热 负荷大致相等 另外 在试验时还需维持2台机组的 热力系统相同 并且均为正常运行方式 凝汽器循环 水进口联络门 出口联络门均要关闭 单台射水泵运 调节汽轮机凝汽器真空 提高机组运行效率 周麾 中国石化集团扬子石油化工有限责任公司热电厂 江苏 南京2 1 0 0 4 8 摘要 凝汽器真空是汽轮发电机组运行的最重要指标之一 真空低将明显提高热力循环的 冷源温度 降低循环效率 导致主蒸汽能源利用效率降低 同时 会引起排汽缸发生较大的热膨 胀 对机组的安全性产生不利影响 文中通过对扬子石化热电厂型号相同 在同一循环水管路上 的 5 6机组进行对比试验 计算出相关因素对机组真空的影响程度 分析出凝汽器铜管结垢严 重是 5机组真空低的主要原因 提出了改进 5机组真空低的有关措施与建议 关键词 汽轮机 凝汽器 真空 A b s t r a c t T h ev a c u u mo f c o n d e n s e r i s o n eo f t h em o s t i m p o r t a n t i n d i c e s o f u n i t s l o wv a c u u m o b v i o u s l yi m p r o v et h et e m p e r a t u r eo f t h ec o l ds o u r c e s r e d u c et h ec y c l ee f f i c i e n c y a n dr e d u c et h e m a i ns t e a me f f i c i e n c y I na d d i t i o n l o wv a c u u mw i l l c a u s e t h e r m a l e x p a n s i o no f t h e e x h a u s t c a s i n g w h i c hm a k e a b a de f f e c t o ns e c u r i t y o f u n i t s B y c o n t r a s t i n g a n da n a l y z i n g t h e Y a n g t z e p o w e r p l a n t s u n i t 5a n d6w h i c hi s o f t h es a m et y p ea n di nt h es a m ec y c l eo f w a t e r p i p es y s t e mf o r c o n d u c t i n g c o m p a r a t i v et e s t s C a l c u l a t et h ec o r r e l a t i v ef a c t o r s w h i c ha f f e c t s t h eu n i t s v a c u u m c o n c l u d ec o p p e r t u b e s S c a l i n g i nt h e c o n d e n s e r s e v e r e l y l e a dt o c o n d e n s e r s l o wc o e f f i c i e n t o f h e a t e x c h a n g e w h i c h i s t h em a i nc a u s eo f u n i t 5 s l o wv a c u u m p r o p o s et h er e l a t e d w a y s a n ds u g g e s t i o n s t oc h a n g et h e l o wv a c u u m K e yw o r d s s t e a mt u r b i n e c o n d e n s e r v a c u u m 中图分类号 2 1 2 4文献标志码 B文章编号 1 0 0 1 5 5 2 3 2 0 0 7 0 5 0 0 3 6 0 4 技术与产品 3 6 2 0 0 7 年 第 5 期 能 源 研 究 与 利 用 行 投运 2循环水泵房2台循环水泵 试验前将2台机组的 3级抽汽压力 排汽真空 表和循环水进出水压力表全部更换为0 2 5级精密 压力表或真空表 在数据处理时对循环水压力进行 表位修正 2台机组循环水流量采用C o n t r o l o t r o n 1 0 1 0 P型超声波流量计进行测量 其它热力参数数 值取常规运行监视表计或D C S显示数据 试验数据 及处理结果如表1所示 2试验数据分析 试验时 5 6机组排汽绝对压力分别为1 1 0 0 k P a 8 2 5k P a 两者相差2 7 5k P a 参考以前该型机组真 空变化特性试验结果可知 机组每降低1k P a真空 将损失约2 2 0k W的发电功率 因此 5机组将损失 约6 0 0k W的发电功率 说明在此运行工况下 机组 能源转换效率低 能源损失大 运行不经济 由于难以将机组排汽热负荷调整成一致 试验时 5机组的排汽热负荷相对较低 如果将 5机组的排 汽热负荷提高到与 6机组相同的水平 通过凝汽器 变工况计算可知 机组真空将进一步降低1 6 2k P a 此时发电功率损失将超过9 5 0k W 机组能源转换效 率更低 能源损失更大 5机组真空低的首要原因是其管内结垢严重 导 致凝汽器的传热系数相对很低 5 6机组凝汽器的 传热系数分别为1 9 5 8 k W m 2 和3 6 7 7 k W m 2 5机组在其它运行条件不变时 如果将其凝汽器传 热系数提高到与 6机组相同的水平 则通过凝汽器 变工况计算可知 机组真空将提高2 7 6 k P a 即真空 大致与 6机组相当 5机组能源转换效率将得到 大幅提高 试验时还发现 5机组凝汽器乙侧阻力 系数明显大于甲侧 经分析得知 其原因是 6机组 扩建前 5机组与 1 4机组合用一套循环水系 统 同比 1 4机组 循环水流量最低 且乙侧相对 于甲侧管路也略长一些 其用水口又处于循环水母 管最末端 而循环水中的杂物易在末端聚集 导致 5机组循环水流量低 流速低 杂物多 管内结垢的 自清能力低 虽然 5机组凝汽器装设了胶球清洗装 置 但由于收球率太低 已长期不用 造成 5机组凝 汽器铜管结垢严重 而结垢会加速铜管腐蚀 导致铜 管泄漏 造成机组能源转换效率低 能源损失严重 5机组真空低的第二个原因是其凝汽器的循 环水流量相对较低 5 6机组凝汽器的循环水流 量分别为77 2 7m 3 h和1 03 2 5 m 3 h 5机组比 6机 组低26 0 0m 3 h左右 5机组在其它运行条件不变 时 如果其凝汽器循环水流量提高到与 6机组相同 的水平 通过凝汽器变工况计算 机组真空将提高 0 6 5k P a 可提高机组能源转换效率 5机组真空低的第三个原因是其传热面积和 机组投运初期相比降低了1 1 0 m 2 在其它运行条件不 变时 如果其凝汽器传热面积恢复到30 0 0m 2 机组 真空将提高0 2 5k P a 通过凝汽器变工况计算可知 机组能源转换效率可得到一定的提高 如将 5机组的传热系数 循环水量 传热面积 均改变到 6机组的数值 而凝汽器热负荷保持不 变 综合上述计算结果可知 5机组真空将提高 3 6 6k P a 6机组在其它运行条件不变时 如果将凝 汽器热负荷降低到 5机组试验值 6机组真空将提 高0 6 7 k P a 6机组试验真空为3 4 2 k P a 与 3 6 6 k P a 之间相差0 2 4k P a 这主要是因为上述单因素凝汽 器变工况计算存在一定误差 即多因素变化时存在 着因素间的相互作用 3提高 5机组真空的主要措施 3 1减小 5机组的排汽热负荷 计算表明 在 5 机组试验条件下 如果其排汽热负荷分别降低 1 0 2 0 则真空将分别提高0 9 2k P a 1 7 7k P a 效果比较明显 在全厂热 电负荷一定的情况下 虽 然其它机组的真空会变差 经济性降低 但从凝汽器 变工况 汽轮机末级变工况特性等原理综合分析 5 机组的能源转换效率及经济效益的提高大于其它机 组损失的增加 因此 建议通过全厂热 电负荷调度 在条件许可的情况下 尽可能增大 5机组的供热流 量 减小排汽热负荷 3 2不建议增开循环水泵 虽然增开循环水泵 可 较大幅度提高循环水量 但 5机组的主要问题不是 水量不足 若大幅度提高循环水量 反而会造成循环 水泄漏的概率或泄漏量明显增大 造成机组的能源 转换效率降低 技术与产品 周麾 调节汽轮机凝汽器真空提高机组运行效率 3 7 2 0 0 7 年 第 5 期 能 源 研 究 与 利 用 参数名称5号机组6号机组偏差值相对偏差 发电机有功功率 M W5 7 0 35 7 1 50 1 20 2 主蒸汽总流量 t h 1 3 6 2 33 4 9 9 2 1 2 3 9 3 5 4 主蒸汽压力 M P a8 8 88 9 70 0 8 50 9 8 5 主蒸汽温度 5 3 1 15 3 2 4 51 30 2 4 5 中压供热蒸汽流量 t h 1 3 1 5 8 35 3 5 7 52 1 9 9 24 1 0 5 中压供热蒸汽压力 M P a3 7 1 44 1 9 50 4 8 11 1 4 7 中压供热蒸汽温度 4 2 0 34 4 0 52 0 14 5 7 低压供热蒸汽流量 t h 1 9 2 8 3 35 4 2 0 5 3 8 6 2 8 7 1 2 6 低压供热蒸汽压力 M P a1 3 2 61 2 9 5 0 0 3 1 2 3 9 低压供热蒸汽温度 3 1 9 33 3 0 01 0 73 2 5 3级抽汽压力 M P a0 7 5 00 7 6 70 0 1 72 1 7 大气压力 k P a1 0 0 51 0 0 5 排汽真空 k P a8 9 5 09 2 2 52 7 52 9 8 排汽绝对压力 k P a1 1 0 08 2 5 2 7 5 3 3 3 3 排汽绝对压力对应的饱和温度 4 7 7 14 2 1 2 5 5 9 1 3 2 7 平均进水温度 3 0 53 0 5 平均出水温度 3 8 5 43 7 4 8 1 0 6 2 8 3 平均循环水温升 8 0 46 9 8 1 0 6 1 5 2 平均凝汽器端差 9 1 74 6 4 4 5 3 9 7 7 1 对数传热温差 1 2 7 77 6 0 5 1 7 6 8 0 1 热井凝结水温度 4 9 9 84 4 1 1 5 8 7 1 3 3 凝汽器补充水流量 t h 1 1 1 5 5 31 0 5 5 1 1 0 0 3 9 5 1 凝结水流量 t h 1 2 5 1 7 32 2 5 8 5 2 5 8 8 1 1 4 6 甲侧循环水流量 m 3 h 1 39 9 0 350 9 5 511 0 5 22 1 6 9 乙侧循环水流量 m 3 h 1 37 3 6 952 2 9 114 9 2 22 8 5 4 总循环水流量 m 3 h 1 77 2 7 21 03 2 4 625 9 7 42 5 1 6 凝汽器热负荷 k W7 22 6 08 38 1 21 15 5 21 3 7 8 凝汽器传热系数 k W m 2 1 1 9 5 83 6 7 71 7 1 94 6 7 5 凝汽器甲侧堵管数 根7 80 7 8 凝汽器乙侧堵管数 根1 2 10 1 2 1 凝汽器堵管影响水量 m 3 h 1 2 9 3 实际换热面积 m 2 28 9 030 0 01 1 03 6 6 表位修正后甲侧循环水进水压力 M P a0 1 5 5 90 1 5 5 1 0 0 0 0 8 0 5 1 表位修正后乙侧循环水进水压力 M P a0 1 5 6 50 1 5 8 40 0 0 21 2 4 表位修正后甲侧循环水出水压力 M P a0 1 0 4 40 1 0 7 80 0 0 3 43 1 3 表位修正后乙侧循环水出水压力 M P a0 1 0 4 20 1 0 8 60 0 0 4 54 1 凝汽器甲侧水阻 m5 2 4 64 8 2 3 0 4 2 4 8 7 9 凝汽器乙侧水阻 m5 3 3 55 0 8 1 0 2 5 5 5 0 1 凝汽器平均水阻 m5 2 9 14 9 5 2 0 3 3 9 6 8 5 表1试验数据及其初步处理结果汇总表 注 1 偏差值 相对偏差 栏的数据均以 6 机组数据为基准计算 2 未经特别指明 压力均为表压力 3 由于凝汽器汽侧有大量喷水 再循环调节的凝结水回水 补充水等 排汽温度测量值不可靠 排汽绝对压力以0 2 5级 精密真空表的数据进行计算 4 凝汽器热负荷 是根据循环水流量 循环水温升进行计算 5 计算中循环水的密度取10 0 0k g m 3 循环水比热取4 1 8 7k J k g 6 试验时2台机组的主蒸汽流量 发电负荷比较接近 由于供热蒸汽流量有所差别 从而引起凝汽器热负荷有一定差别 技术与产品 周麾 调节汽轮机凝汽器真空提高机组运行效率 3 8 2 0 0 7 年 第 5 期 能 源 研 究 与 利 用 3 3如有条件 在低负荷时 组织对凝汽器实行单 边清洗 除垢 3 4增大 3冷却塔的换水 在循环水中合理添加 除垢剂 可有效缓解 5机组凝汽器继续结垢的速度 或减少结垢 从而提高机组运行效率及能源转换 效率 3 5 5机组凝汽器铜管结垢历来严重 胶球清洗装 置不能正常使用 是造成铜管结垢情况严重的主要 原因 要从根本上改进 5机组这方面的问题 最好 的办法是利用检修的机会更换全部或大多数凝汽器 铜管 并完善胶球清洗装置 使之能正常工作 若采 用此项措施 5机组凝汽器换热系数可达到 6机组 的水平 机组真空将提高2 7 6k P a 可增大发电功率 约6 0 0k W 夏季4个月将增加发电约1 7 5万k W h 考虑到其它季节 年增加发电量应超过2 5 0万k W h 3 6建议加强机组性能监测和试验 及时准确分析 存在的问题 从而确保机组高效 经济和安全稳定 运行 参考文献 1 沈士一 等 汽轮机原理 M 北京 水利电力出版社 1 9 9 2 2 曹祖庆 汽轮机变工况特性 M 北京 水利电力出版社 1 9 9 1 3 徐传海 表面式凝汽器的分区计算 J 电站辅机 2 0 0