600 MW双背压机组真空低分析及改进
2014-11-27 21:49雷朝晖
科技与创新 2014年21期
雷朝晖
摘 要：通过分析大唐韩城第二发电有限责任公司一期2×600 MW机组的真空系统，找出了影响双背压机组低压凝汽器真空的主要因素，并提出了解决方法。
关键词：真空系统；双背压机组；抽气量；背压值
中图分类号：TM621.3 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）21-0042-02
1 设备简介
在大唐韩城第二发电有限责任公司一期2×600 MW汽轮机组的抽真空系统中，各配备了3台50%容量的水环式机械真空泵。2台凝汽器各自有2个抽汽口，机组凝汽器抽真空系统管道的设置方式为：A，B凝汽器的4根抽空气管道分别从各自凝汽器内部的空气冷凝区引出，经过1个手动截止阀连接在同一根抽空气母管上，再经过3台50%水环式的机械真空泵后，在汽水分离箱内进行汽水分离，将抽出的不凝结气体排至大气。每台真空泵均设有手动门和气动门。在机组启动期间，一般有3台真空泵同时投运，以缩短机组启动的真空时间，加快机组的启动速度。机组在正常运行的情况下，投运2台真空泵即可满足要求。在各机组的A，B凝汽器上分别安装了真空破坏阀。真空破坏阀均配有滤网和水封，以保证机组正常运行中真空破坏阀的严密性。
2 改造前的系统
在机组正常运行的过程中，如果其真空严密性较差，则可通过增大抽汽量提高真空严密性，即增转真空泵。如果在机组真空严密性较好的情况下增大抽汽量，则不会对2个凝汽器的真空产生较大的影响。在增大韩二公司一期的2台600 MW机组的抽汽量后，B凝汽器的真空严密性没有受到影响，但A凝汽器的真空严密性明显提高，这是由于韩二一期机组2台凝汽器之间的抽真空管路存在不合理之处。在改造前，由于真空泵入口母管的压力相同，导致2台凝汽器的4根抽空气出口母管的压力也相同，虽然A，B凝汽器冷却水的温度不同，但排气量相同，造成A凝汽器中一部分未凝结的汽气混合物受到B凝汽器汽气混合物的排挤，无法被完全抽出，进而导致2台凝汽器的真空基本相近，无法充分体现双背压凝汽器的优越性。
双背压凝汽器属于多压凝汽器的一种，它可以使汽轮机在多种不同的背压值下运行。在一定的条件下，多压凝汽器的经济性优于单压凝汽器，特别是在大容量机组中，其经济性更为明显。如果与汽轮机每一排汽口相连接的是独立壳体的凝汽器，或将单壳凝汽器的汽侧分割成与汽轮机排汽数目相同的独立汽室，则可让冷却水依次流过每个独立壳体或每个独立汽室内的冷却水管，使各壳体或汽室在不同压力下运行，形成所谓的“多压凝汽器”，其具有2个壳体或2个汽室凝汽器构成的双背压凝汽器，冷却水将依次流过冷却面积基本相等的2个独立汽室。冷却水在各个汽室吸热后温度升高，2个汽室内各自的传热过程与单压凝汽器类似。冷却水先经过蒸汽温度和相应的蒸汽压力较低的低压凝汽器，后经过蒸汽的压力和温度相对较高的高压凝汽器。在此情况下，在双压凝汽器中，由于沿冷凝管长度方向的放热量和单位冷却表面的热负荷趋于均匀，使换热面被充分利用，而且在单压运行时，冷却水的温升曲线与抛物线类似；当分割成2个汽室时，冷却水的温升曲线便接近直线，使每个压力区的冷却水在较小的温差下进行热交换，从而减小热量的损失。当换热量恒定时，双背压凝汽器内蒸汽的平均温度将低于单压凝汽器内的蒸汽温度，即蒸汽在双压凝汽器内凝结的平均压力比在单压凝汽器内的凝结压力低。
3 未实现双背压的原因
影响凝汽器工作效率的因素有很多。双背压机组与单背压机组唯一的不同之处在于抽真空系统，这也是对机组经济性影响最大的方面之一。如果抽真空系统的设置不合理，则会大幅削弱双背压的性能。即使在真空严密性良好、换热面清洁和循环水量正常的情况下，抽真空系统中的问题仍然会对机组的真空造成非常大的影响。此外，2台凝汽器的端差很大，一期机组满负荷时，A，B凝汽器的端差超过7 ℃，除了进入A，B凝汽器的循环水温度对端差有一定影响之外，最大的影响因素就是2台凝汽器不凝结气体的质量不同。目前，由于B凝汽器的抽气节流效果严重不足，导致B凝汽器抽出的大量蒸汽被浪费，而A凝汽器中大量的不凝结气体无法被抽出，这会对端差产生极为不利的影响，加之水环式机械真空泵还具有恒体体积流量的工作特性。因此，就必须在有限的体积流量中，将不凝结气体有效抽出，这就需要对B凝汽器抽空气管道的节流程度进行调整。
2号机组增开1台真空泵之后，A凝汽器的真空提高了大约1 kPa，这对机组经济性的影响非常明显。这是由于增大了抽真空的能力后，原先A凝汽器中无法抽出的不凝结气体被抽出，从而使凝汽器的端差由7.57 ℃下降至5.67 ℃，下降幅度接近2 ℃，效果非常明显。
4 改造后的系统
要想从根本上解决上述问题，最好的方式是将2台凝汽器的抽真空系统分离，独立布置抽空气管道，独立配置2台凝汽器单置真空泵，使其互不影响，这样不仅能克服循环水量变化和机组负荷变动的工况，还可以消除在机组运行过程中因2台凝汽器对应负压真空严密性不同而产生的负面影响，从而最大程度地提高机组的经济性。系统按上述方案修改后，减少了A，B凝汽器间相互影响的因素，实现了凝汽器双背压的目的。
5 改造后的效果
2008-10-06，1号、2号机组经过了凝汽器抽真空系统的改造试验。表1为试验的相关数据。
在整个试验过程中，1号机组B凝汽器的真空基本保持稳定，A凝汽器的真空从91.8 kPa持续上升至93.4 kPa，升高了1.6 kPa；2号机组A凝汽器的真空最高，由92.38 kPa上升至93.9 kPa，升高了1.52 kPa。从试验结果看，凝汽器的端差下降比较明显。按照真空度每提高1%、煤耗下降1%计算，在此工况下，2号机组供电煤耗为314.667 g/kW·h（西北电力设计院数据），可降低供电煤耗1.303 g/kW·h。如果按一期2台600 MW机组日平均供电量为19 200 MW（每台机组400 MW/h）、年发电量7×109 kW·h计算，可节省标准煤10 000 t，厂用电率、循环水补水量和锅炉烟气排放量都会相应降低，从而以微小的代价取得较大的经济效益。
表1 凝汽器抽真空系统改造试验的相关数据
1号机组试验数据
改造之前的凝汽器抽空气系统
时间、功率 循环水入口/℃ 循环水出口/℃ 排汽温度/℃ 真空/kPa 端差/℃
2008-10-06T13：36、500 MW A凝汽器 19.3/19.3 25.9/26.63 35.4/35.64 -91.8 9.45/8.83
B凝汽器 25.96/26.63 30.63/28.23 35.74/35.67 -91.6 5.11/7.44
改造之后的凝汽器抽空气系统
2008-10-06T14：36、500 MW A凝汽器 19.8/19.8 26.2/26.88 33.6/34.06 -93.4 7.4/7.98
B凝汽器 26.2/26.88 30.63/28.36 34.2/34 -91.7 3.57/5.64
2号机组试验数据
改造之前的凝汽器抽空气系统
时间、功率 循环水入口/℃ 循环水出口/℃ 排汽温度/℃ 真空/kPa 端差/℃
2008-10-06T14：10、500 MW A凝汽器 19.3/19.3 24.83/23.58 33.32/33.86 -92.38 8.49/10.28
B凝汽器 24.83/23.58 30.25/29.75 35.26/33.79 -92.39 5.01/4.04
改造之后的凝汽器抽空气系统
2008-10-06T14：30、500 MW A凝汽器 19.3/19.3 24.46/23.58 32/32.32 -93.4 7.54/8.74
B凝汽器 24.46/23.58 29.62/29.24 34/32.5 -92.39 4.38/3.26
〔编辑：张思楠〕
600 MW Backpressure Units Dual Low Vacuum Analysis and Improvement
Lei Zhaohui
Abstract： By analyzing the vacuum system Datang Power Generation Co. Ltd. Hancheng second Phase 2 × 600 MW units to identify the effects of back-pressure unit double major factor in the low-pressure condenser vacuum and proposed solutions.
Key words： vacuum system； double backpressure unit； exhaust volume； backpressure value
表1 凝汽器抽真空系统改造试验的相关数据
1号机组试验数据
改造之前的凝汽器抽空气系统
时间、功率 循环水入口/℃ 循环水出口/℃ 排汽温度/℃ 真空/kPa 端差/℃
2008-10-06T13：36、500 MW A凝汽器 19.3/19.3 25.9/26.63 35.4/35.64 -91.8 9.45/8.83
B凝汽器 25.96/26.63 30.63/28.23 35.74/35.67 -91.6 5.11/7.44
改造之后的凝汽器抽空气系统
2008-10-06T14：36、500 MW A凝汽器 19.8/19.8 26.2/26.88 33.6/34.06 -93.4 7.4/7.98
B凝汽器 26.2/26.88 30.63/28.36 34.2/34 -91.7 3.57/5.64
2号机组试验数据
改造之前的凝汽器抽空气系统
时间、功率 循环水入口/℃ 循环水出口/℃ 排汽温度/℃ 真空/kPa 端差/℃
2008-10-06T14：10、500 MW A凝汽器 19.3/19.3 24.83/23.58 33.32/33.86 -92.38 8.49/10.28
B凝汽器 24.83/23.58 30.25/29.75 35.26/33.79 -92.39 5.01/4.04
改造之后的凝汽器抽空气系统
2008-10-06T14：30、500 MW A凝汽器 19.3/19.3 24.46/23.58 32/32.32 -93.4 7.54/8.74
B凝汽器 24.46/23.58 29.62/29.24 34/32.5 -92.39 4.38/3.26
〔编辑：张思楠〕
600 MW Backpressure Units Dual Low Vacuum Analysis and Improvement
Lei Zhaohui
Abstract： By analyzing the vacuum system Datang Power Generation Co. Ltd. Hancheng second Phase 2 × 600 MW units to identify the effects of back-pressure unit double major factor in the low-pressure condenser vacuum and proposed solutions.
Key words： vacuum system； double backpressure unit； exhaust volume； backpressure value
表1 凝汽器抽真空系统改造试验的相关数据
1号机组试验数据
改造之前的凝汽器抽空气系统
时间、功率 循环水入口/℃ 循环水出口/℃ 排汽温度/℃ 真空/kPa 端差/℃
2008-10-06T13：36、500 MW A凝汽器 19.3/19.3 25.9/26.63 35.4/35.64 -91.8 9.45/8.83
B凝汽器 25.96/26.63 30.63/28.23 35.74/35.67 -91.6 5.11/7.44
改造之后的凝汽器抽空气系统
2008-10-06T14：36、500 MW A凝汽器 19.8/19.8 26.2/26.88 33.6/34.06 -93.4 7.4/7.98
B凝汽器 26.2/26.88 30.63/28.36 34.2/34 -91.7 3.57/5.64
2号机组试验数据
改造之前的凝汽器抽空气系统
时间、功率 循环水入口/℃ 循环水出口/℃ 排汽温度/℃ 真空/kPa 端差/℃
2008-10-06T14：10、500 MW A凝汽器 19.3/19.3 24.83/23.58 33.32/33.86 -92.38 8.49/10.28
B凝汽器 24.83/23.58 30.25/29.75 35.26/33.79 -92.39 5.01/4.04
改造之后的凝汽器抽空气系统
2008-10-06T14：30、500 MW A凝汽器 19.3/19.3 24.46/23.58 32/32.32 -93.4 7.54/8.74
B凝汽器 24.46/23.58 29.62/29.24 34/32.5 -92.39 4.38/3.26
〔编辑：张思楠〕
600 MW Backpressure Units Dual Low Vacuum Analysis and Improvement
Lei Zhaohui
Abstract： By analyzing the vacuum system Datang Power Generation Co. Ltd. Hancheng second Phase 2 × 600 MW units to identify the effects of back-pressure unit double major factor in the low-pressure condenser vacuum and proposed solutions.
Key words： vacuum system； double backpressure unit； exhaust volume； backpressure value
