300MW间接空冷机组给水泵汽轮机凝汽器改造分析

摘 要：本文对300MW间接空冷机组给水泵汽轮机凝汽器改造进行了分析，阐述了凝汽器改造的必要性，并从技术角度进行了可行性分析，同时简述改造技术路线。

关键词：凝汽器；给水泵汽轮机；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.151

0 前言

本次是在2×300MW亚临界机组上改造，其给水泵布置采用1×100%汽动给水泵+1×25%电动定速给水泵方式，给水泵汽轮机（小机）和主机共用一台凝汽器，即小机乏汽排入主机凝汽器中。

1 改造的必要性

凝汽器作为一个重要的汽轮机组辅机，是影响火力发电机组安全经济运行的一个重要因素，因此如何有效的提高凝汽器的工作效率，是提高汽轮机组工作效率的关键问题，保持凝汽器良好运行工况，保证达到最有利的真空是电厂节能的重要内容。

目前冷却系统采用表凝式间接空冷系统，两机一台即良台机组公用一座间接空冷塔，在夏季高温季节，环境温度对机组真空影响较大，给水泵汽轮机乏汽排入主凝汽器，增加了凝汽器的热负荷，使机组真空降低，影响机组运行经济性，已经不能满足国家政策要求。从可节能降耗角度分析，降低煤耗对于企业的长期发展和生存有重要意义，因此发电厂实给水泵汽轮机凝汽器改造是十分必要的。

2 项目的可行性

空冷机组汽轮机的冷却系统（凝汽器系统）有两种布置方式，一种布置方式为给水泵汽轮机和主机共用一台凝汽器，给水泵汽轮机做功后的乏汽直接排入主机凝汽器，共同冷却，主机真空和给水泵汽轮机具有相同的真空值。另一种布置方式，给水泵汽轮机和主机凝汽器（排汽系统）分开布置，给水泵汽轮机采用单独的凝结水系统，布置凝汽器、循环水泵和凝结水泵，循环水冷却采用机力通风塔。

单独设置给水泵凝汽器，减轻了主机凝汽器的热负荷，等同于一部分乏汽分流至给水泵汽轮机凝汽器，也可以提高机组运行的真空。

3 从理论情况来分析

机组正常运行中，汽轮机排汽进入凝汽器，受到冷却介质（循环水）的冷却而凝结成水，蒸汽凝结成水后，其体积成千上万倍的缩小，原来由蒸汽充满的容器空间就形成了真空，在理想工况下，只要进入凝汽器的冷却介质不中断，则凝汽器内的真空便可维持在一定水平上，但实际上，汽轮机组排汽总带有一些不可凝结的气体，处于高度真空状态下的凝汽器和其他设备也不可能做到完全封闭，总有一些空气通过不严密处漏入真空系统中，这些气体的存在，影响凝汽器的传热，使凝汽器的端差增大，进而影响凝汽器的真空。

通过对凝汽器换热过程及真空形成原因分析，凝汽器真空主要有以下几种影响因素：

1）凝汽器冷却水量不足或中断；2）凝汽器换热面积不足，排入凝汽器内的热量不能及时带走；3）真空系统泄漏；4） 真空泵系统工作失常； 5）轴封系统工作失常；6）凝汽器水位控制失常，凝汽器满水。

4 凝汽器改造的技术可行性分析

为使夏季主机凝汽器真空得到改善，有以下两种方案：

方案一：新增加 1 台给水泵汽轮机凝汽器，安装在主机凝汽器北侧，将小机排汽单独排入新增凝汽器，有效降低了主机凝汽器的热负荷。循环水冷却采用机力通风塔，两台机组共用，并增加 2 台真空泵，便于维持新增凝汽器的真空度。

方案二：新增 1 台冷却面积较大的凝汽器，用于给水泵汽轮机的排汽和部分主机排汽，为使主机凝汽器和新增凝汽器能安全稳定的运行，新增 2 台真空泵，用于维持新增凝汽器的真空度。

5 凝汽器换热面积的确定

从凝汽器传热学角度来分析：蒸汽凝结放热 Q1=凝汽器热量传递 Q2=冷却水吸收热量 Q3。

Q1=（hc-hc1） Gc ；Q2=KF △tm；Q3=cm （tw2-tw1）。

注：hc---排汽焓（KJ/KG）；hc1---凝结水焓（KJ/KG）；Gc---排汽量（KJ/s）；△tm---对数平均温度（℃）；K---换热系数；F---传热面积（m2） ；C---比热容（ KJ/（Kg. ℃） ）；m---质量流量（kg/s） ；tw1---冷却水进口温度（℃） ；tw2---冷却水出口温度（℃）。

6 机组的主要热力工况

汽机在调节阀全开，额定的主蒸汽参数及再热蒸汽温度、回热蒸汽系统及启动给水泵正常投运、背压14kPa，补给水率为0%，进汽量不小于105%的铭牌工况进汽量，此工况称为阀门全开工况（VWO工况）。

汽机在额定的主蒸汽参数及再热蒸汽温度、进汽量为VWO工况进汽量、汽动给水泵正常投运、背压14kPa，补给水率为0%，采暖抽汽压力为0.4MPa，采暖抽气量为550t/h，100%回水按104℃补入除氧器，此工况称为最大采暖抽汽工况。

7 凝汽器设计原则

本凝汽器按汽輪机 VWO 工况设计，当循环水进口温度 38℃，循环倍率为 50时，凝汽器压力的设计值为14kPa（a）；凝汽器具有在夏季工况和循环水进口温度 55.5℃下连续运行能力，保证除氧要求，能满足汽轮机各种工况安全运行的要求。本凝汽器为单壳体，对分双流程，表面式，安装时呈横向布置。接颈由钢板焊接而成，其内部采用钢管交错支撑，以承受内外压差，保证接颈的整体强度和钢度，侧板上设有人孔，当检修时，人能十分方便进入接颈检查壳体和管束。在接颈上设置一只 100%给水泵汽轮机的排汽接管（即小汽轮机排汽接管）和汽轮机旁路系统的减温减压装置（多级膨胀式一次喷水降温结构）。

8 结论

本次改造后，既能减小主机凝汽器热负荷，降低循环水水温度，还可以降低机组背压，提高机组的经济性。

作者简介：邱寅晨（1990-），男，河北保定人，本科，助理工程师，研究方向：电气工程及其自动化。