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凝汽器真空低的原因分析及防范措施

文章出處:網(wǎng)責任編輯:作者:人氣:-發(fā)表時(shí)間:2023-01-06 16:28:00

真空是影響汽輪機帶負荷和效率的一個(gè)重要指標,據估算中小型汽輪機真空每提高1%,機組功率可增加1%,煤耗下降1%。汽輪機真空的形成和維持是靠凝汽設備來(lái)完成的,凝汽設備工作的好壞直接關(guān)系著(zhù)電廠(chǎng)的熱經(jīng)濟性和安全性。

 
某熱電廠(chǎng)汽輪機,凝汽設備主要凝汽器、射水抽氣器循環(huán)泵、逆流式自然通風(fēng)冷卻塔組成。機組于2005年投入運行,隨著(zhù)運行時(shí)間的延長(cháng),機組真空日趨降低,甚至降負荷運行,機組的安全性和經(jīng)濟性面臨著(zhù)巨大的挑戰。運行調整、真空嚴密性試驗未見(jiàn)異常,停機檢查發(fā)現凝汽設備的大面積結垢。
 
凝汽器真空低的主要原因
 
凝汽器是汽輪發(fā)電機組的重要組成部分,其作用是將汽輪機的排汽冷卻凝結成水并形成高度真空。正常運行時(shí)凝汽器的排汽壓力與排汽溫度的關(guān)系是飽和壓力與飽和溫度的關(guān)系,也就是說(shuō)凝汽器的排汽壓力是由相應的飽和溫度來(lái)決定的,而飽和溫度與外界冷卻介質(zhì)的熱交換程度有關(guān),在凝汽器中蒸汽冷卻發(fā)生相變,相變時(shí)凝結水在主凝結區換熱面上保持飽和溫度ts,蒸汽凝結時(shí)放出的熱量被循環(huán)水吸收,凝汽器內飽和溫度ts的變化:
 
s=tw1+σt+△t
 
據此分析結垢對循環(huán)水入口溫度tw1、循環(huán)水溫升△t、凝汽器端差σt的影響便可找出真空低的原因。
 
 
結垢對循環(huán)水出水溫度的影響
 
循環(huán)水入口溫度受所在地氣候和季節的影響,相同氣候條件下循環(huán)水入口溫度主要決定于冷卻塔的工作狀況。停機檢查發(fā)現冷卻塔淋水填料中下部積泥、結垢嚴重,泥垢導致冷卻塔淋水密度減小、通風(fēng)阻力增加,冷卻塔逆流熱交換變弱,循環(huán)水出水溫度升高,從而機組真空下降。據測算,循環(huán)溫度下降5℃,凝汽器真空可提高1%,循環(huán)水溫升高是凝汽器真空低的主要原因。
 
 
 
結垢對凝汽器端差的影響
 
凝汽器傳熱系數K是影響凝汽器端差的主要因素。傳熱系數K主要取決于凝結換熱系數a1、導熱系數a2、對流換熱系數a3,下面分別對三個(gè)過(guò)程進(jìn)行分析:
 
1.蒸汽在銅管外壁的凝結換熱
 
蒸汽冷卻凝結時(shí)管壁被一層液膜覆蓋,凝結時(shí)放出的熱量必須穿過(guò)液膜才能傳到冷卻面,影響凝結換熱的主要因素從運行角度看是不凝結氣體(空氣),對凝結換熱產(chǎn)生十分不利的影響,在靠近液膜表面的蒸汽側,隨著(zhù)蒸汽的凝結,蒸汽的分壓力減小,不凝結氣體的分壓力增大,蒸汽在抵達液膜表面進(jìn)行凝結前必須以擴散方式穿過(guò)聚集在界面附近的不凝結氣體層。
 
此外,蒸汽分壓力的下降,使相應的飽和溫度下降,減小了凝結的驅動(dòng)力。不凝結氣體的聚集主要取決于抽氣器的效率。運行中由于射水抽氣器內結垢導致擴壓管直徑變小發(fā)生排水阻塞現象,使排水管水壓升高,影響到混合室抽氣壓力升高,導致真空下降。另外結垢導致射水抽氣器通流變小、水流阻力增大,摩擦導致進(jìn)入混合室的工作水溫度升高,混合室內抽氣壓力升高,真空降低。
 
2.結垢對銅管內外壁導熱的影響
 
潔凈銅管的導熱系數是很小的,然而銅管內壁附著(zhù)的泥垢、水垢表現為附加熱阻,使導熱系數急劇下降。
 
3.結垢對對流換熱的影響
 
對流換熱系數與循環(huán)水流速的0.8次方成正比,提高流速對換熱十分顯著(zhù)。然而循環(huán)泵的結垢導致循環(huán)泵的出力下降、流速降低、換熱減弱、真空降低。
 
針對凝汽設備大面積結垢的情況,我們推薦使用掃頻電子除垢儀設備。采用該設備進(jìn)行清洗后,可使凝汽設備的工作狀況大為改觀(guān),機組的真空明顯提高。相同負荷下,真空度將提高到約-0.083 MPa左右的范圍,對于機組的安穩運行以及安全性大為改觀(guān)。
 
凝汽設備結垢是一個(gè)相對緩慢的過(guò)程,運行中應加強化學(xué)監督,保持良好的循環(huán)水品質(zhì),定期分析循環(huán)水入口溫度、循環(huán)水溫升、凝汽器端差等參數的變化情況,及時(shí)發(fā)現凝汽設備運行過(guò)程中存在的問(wèn)題,并采取相應的消除措施,保持機組良好的真空工況,保證電廠(chǎng)的經(jīng)濟穩定運行。

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