軸封冷卻器疏水回收系統對汽輪發(fā)電機組真空度的影響分析

　　該文結合生產(chǎn)實(shí)踐，分析生物質(zhì)發(fā)電分公司15mW抽汽凝氣式機組真空系統真空度下降的原因，探討并著(zhù)重分析了通過(guò)軸加疏水改造提高真空度的可行性，提高了機組的經(jīng)濟效益。

1、真空系統對汽輪發(fā)電機組的影響

　　真空系統是汽輪發(fā)電機組的一個(gè)重要組成部分，其嚴密性與穩定性直接影響整個(gè)設備運行的熱經(jīng)濟性和安全性。國家電力行業(yè)標準對真空系統的嚴密性要求非常嚴格，正常情況下凝汽器的真空度應保持在94kPa左右。

　　凝汽器內真空度下降后，若保持機組負荷不變，汽輪機進(jìn)汽量勢必增大，使軸向推力增大以及葉片過(guò)負荷，且汽輪機的汽耗率升高，發(fā)電效率下降、能耗增加;甚至由于真空下降，使排汽溫度升高，從而引起排汽缸變形，機組重心偏移，使機組的振動(dòng)增加及凝汽器銅管受熱膨脹產(chǎn)生松弛、變形甚至斷裂。故機組在運行中發(fā)現真空下降時(shí)除按規定減負荷外，必須查明原因及時(shí)處理。

2、真空系統對汽輪汽耗的影響

　　凝汽器真空度的下降對汽輪機的汽耗有著(zhù)重要影響：當機組汽耗量不變時(shí)，真空降低1%(大約1kPa)，將引起汽輪機的功率(汽輪機出力)降低約為額定容量的1.0%～1.2%。當汽輪機的負荷不變時(shí)，真空降低1%(大約1kPa)，汽耗增加1.0%～1.5%。

3、引起真空下降的原因及采取的措施

　　引起真空下降的原因很多，如汽輪機的本體及機組負壓系統存在密封性能差;低壓加熱器長(cháng)期無(wú)水位運行;夏季射水式抽氣器水箱水溫高，導致射水式抽氣器效率下降;夏季循環(huán)水溫度高，凝汽器內熱交換不足;凝汽器銅管結垢，降低了傳熱效果，從而導致真空大幅度降低等等。除了改善運行環(huán)境和消除設備缺陷外，軸封冷卻器疏水回收系統技術(shù)改造大大提高了凝汽器真空度(圖1)。

　　以生物質(zhì)發(fā)電分公司為例，1、2#機組原設計上軸封冷卻器疏水水封采用多級水封方式圖1，水封總高度10.35m。投產(chǎn)運行后多級水封一直運行不穩定，水封筒內水封屢被破壞，經(jīng)運行反復調整(增大回水阻力等)，均無(wú)明顯收效。多級水封工作原理就是使用多個(gè)U型實(shí)行增大密封水回水的阻力。

　　從理論上說(shuō)密封水回水經(jīng)過(guò)多級水封然后再有一定的高度回到凝汽器汽側，流動(dòng)阻力加上高差剛好等于凝汽器的真空，這時(shí)候就是最正常的工況。但事實(shí)上本單位機組的工況經(jīng)常在變，凝汽器的真空也不是一成不變的，所以多級水封一般很容易造成兩個(gè)結果，一是回水不暢(流動(dòng)阻力大時(shí))，二是漏真空(回水阻力小時(shí))，(多級水封并不是只能通過(guò)水不能通過(guò)汽，凝汽器真空太高了把回水拉空自然就會(huì )拉空氣進(jìn)去也自然就會(huì )掉真空了)。根據以往其他機組的運行經(jīng)驗，目前國內設計軸加疏水水封不論是單級還是多級水封均存在運行不穩定問(wèn)題，多級水封運行中易發(fā)生水封破壞現象，導致軸封冷卻器的無(wú)水位運行，從而降低機組真空。

圖1 汽輪機熱力系統簡(jiǎn)圖

　　本公司于2012年5月對軸加疏水水封進(jìn)行改進(jìn)，改為低位水箱式圖2。低位水箱式分為疏水式和內浮球式。本單位采用內浮球式，即低位水箱的水位由自動(dòng)控制水位的浮球閥控制。在出口處加裝調節閥，目的是起到增大沿程阻力和局部阻力的作用，這樣就做到了既回收了軸封冷卻器疏水又不會(huì )影響真空。

　　在上述改造后，由于低位水箱進(jìn)口側與凝汽器不再直接連接，其至軸封冷卻器疏水水面高度為2.5m左右，而軸封冷卻器抽風(fēng)機工作負壓為-1～-3kPa，正常運行中不會(huì )影響軸加疏水排出。但在負荷變化等因素導致浮球閥控制低位水箱水位過(guò)低時(shí)，使水箱進(jìn)水管管口露出水箱水面后，因軸加抽風(fēng)機作用，導致軸加疏水不能及時(shí)排出，發(fā)生滿(mǎn)水，水位過(guò)高時(shí)造成軸加電機跳閘，嚴重時(shí)疏水會(huì )沿著(zhù)軸封排汽管道經(jīng)汽輪機高、低壓汽封進(jìn)入汽輪機，這樣將會(huì )產(chǎn)生嚴重的后果，影響機組的安全經(jīng)濟運行。

　　該問(wèn)題通過(guò)進(jìn)一步改進(jìn)低位水箱進(jìn)水口設計，同時(shí)在運行中采取加強參數調節，加強監控水平，一旦發(fā)生滿(mǎn)水，通過(guò)調節汽封壓力，停運軸加風(fēng)機等措施加以處理，均未造成嚴重后果。

圖2 多級水封改造成低位水箱后系統示意圖

4、改造后的節能效果

　　通過(guò)改造，生物質(zhì)發(fā)電分公司1、2#機組真空平均提了高2～3kPa。若按節能計算，提高2kPa，降低煤耗11g/kW·h，以每日總發(fā)電量約60萬(wàn)kW·h，年發(fā)電小時(shí)數以5000h計算，則每年發(fā)電為12500萬(wàn)kW·h，可節約標準煤1375t。

　　若按增加發(fā)電量計算，當機組汽耗量不變時(shí)，真空降低1%(大約1kPa)，將引起汽輪機的功率(汽輪機出力)降低約為額定容量的1.0%～1.2%，以每日發(fā)電約60萬(wàn)kW·h(兩臺機組)，年發(fā)電小時(shí)數以5000h計，60÷24×5000=12500萬(wàn)kW·h;12500×1.0～1.2%=125～150萬(wàn)kW·h;按每度電0.8元計算，每年可增加收入100～120萬(wàn)元。為了維持發(fā)電機組正常運行，真空降低勢必犧牲發(fā)電機負荷出力，從上述數據分析，提高真空參數對經(jīng)濟效益有明顯的提高。

5、結語(yǔ)

　　通過(guò)對軸封冷卻器疏水系統的改造后，提高了生物質(zhì)發(fā)電分公司1、2#機組的凝汽器真空，發(fā)電機出力得到提高，經(jīng)濟效益顯著(zhù)提高。但也存在一些不足，只要運行人員加強參數調節，加強監控水平，是可以避免不必要事故的發(fā)生。