軸封冷卻器疏水回收系統(tǒng)對汽輪發(fā)電機(jī)組真空度的影響分析

　　該文結(jié)合生產(chǎn)實踐，分析生物質(zhì)發(fā)電分公司15mW抽汽凝氣式機(jī)組真空系統(tǒng)真空度下降的原因，探討并著重分析了通過軸加疏水改造提高真空度的可行性，提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益。

1、真空系統(tǒng)對汽輪發(fā)電機(jī)組的影響

　　真空系統(tǒng)是汽輪發(fā)電機(jī)組的一個重要組成部分，其嚴(yán)密性與穩(wěn)定性直接影響整個設(shè)備運(yùn)行的熱經(jīng)濟(jì)性和安全性。國家電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性要求非常嚴(yán)格，正常情況下凝汽器的真空度應(yīng)保持在94kPa左右。

　　凝汽器內(nèi)真空度下降后，若保持機(jī)組負(fù)荷不變，汽輪機(jī)進(jìn)汽量勢必增大，使軸向推力增大以及葉片過負(fù)荷，且汽輪機(jī)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(jī)組重心偏移，使機(jī)組的振動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(jī)組在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)真空下降時除按規(guī)定減負(fù)荷外，必須查明原因及時處理。

2、真空系統(tǒng)對汽輪汽耗的影響

　　凝汽器真空度的下降對汽輪機(jī)的汽耗有著重要影響：當(dāng)機(jī)組汽耗量不變時，真空降低1%(大約1kPa)，將引起汽輪機(jī)的功率(汽輪機(jī)出力)降低約為額定容量的1.0%～1.2%。當(dāng)汽輪機(jī)的負(fù)荷不變時，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(jī)的本體及機(jī)組負(fù)壓系統(tǒng)存在密封性能差;低壓加熱器長期無水位運(yùn)行;夏季射水式抽氣器水箱水溫高，導(dǎo)致射水式抽氣器效率下降;夏季循環(huán)水溫度高，凝汽器內(nèi)熱交換不足;凝汽器銅管結(jié)垢，降低了傳熱效果，從而導(dǎo)致真空大幅度降低等等。除了改善運(yùn)行環(huán)境和消除設(shè)備缺陷外，軸封冷卻器疏水回收系統(tǒng)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(jī)組原設(shè)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(yùn)行后多級水封一直運(yùn)行不穩(wěn)定，水封筒內(nèi)水封屢被破壞，經(jīng)運(yùn)行反復(fù)調(diào)整(增大回水阻力等)，均無明顯收效。多級水封工作原理就是使用多個U型實行增大密封水回水的阻力。

　　從理論上說密封水回水經(jīng)過多級水封然后再有一定的高度回到凝汽器汽側(cè)，流動阻力加上高差剛好等于凝汽器的真空，這時候就是最正常的工況。但事實上本單位機(jī)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結(jié)果，一是回水不暢(流動阻力大時)，二是漏真空(回水阻力小時)，(多級水封并不是只能通過水不能通過汽，凝汽器真空太高了把回水拉空自然就會拉空氣進(jìn)去也自然就會掉真空了)。根據(jù)以往其他機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)驗，目前國內(nèi)設(shè)計軸加疏水水封不論是單級還是多級水封均存在運(yùn)行不穩(wěn)定問題，多級水封運(yùn)行中易發(fā)生水封破壞現(xiàn)象，導(dǎo)致軸封冷卻器的無水位運(yùn)行，從而降低機(jī)組真空。

圖1 汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)簡圖

　　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(nèi)浮球式。本單位采用內(nèi)浮球式，即低位水箱的水位由自動控制水位的浮球閥控制。在出口處加裝調(diào)節(jié)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影響真空。

　　在上述改造后，由于低位水箱進(jìn)口側(cè)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(jī)工作負(fù)壓為-1～-3kPa，正常運(yùn)行中不會影響軸加疏水排出。但在負(fù)荷變化等因素導(dǎo)致浮球閥控制低位水箱水位過低時，使水箱進(jìn)水管管口露出水箱水面后，因軸加抽風(fēng)機(jī)作用，導(dǎo)致軸加疏水不能及時排出，發(fā)生滿水，水位過高時造成軸加電機(jī)跳閘，嚴(yán)重時疏水會沿著軸封排汽管道經(jīng)汽輪機(jī)高、低壓汽封進(jìn)入汽輪機(jī)，這樣將會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

　　該問題通過進(jìn)一步改進(jìn)低位水箱進(jìn)水口設(shè)計，同時在運(yùn)行中采取加強(qiáng)參數(shù)調(diào)節(jié)，加強(qiáng)監(jiān)控水平，一旦發(fā)生滿水，通過調(diào)節(jié)汽封壓力，停運(yùn)軸加風(fēng)機(jī)等措施加以處理，均未造成嚴(yán)重后果。

圖2 多級水封改造成低位水箱后系統(tǒng)示意圖

4、改造后的節(jié)能效果

　　通過改造，生物質(zhì)發(fā)電分公司1、2#機(jī)組真空平均提了高2～3kPa。若按節(jié)能計算，提高2kPa，降低煤耗11g/kW·h，以每日總發(fā)電量約60萬kW·h，年發(fā)電小時數(shù)以5000h計算，則每年發(fā)電為12500萬kW·h，可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1375t。

　　若按增加發(fā)電量計算，當(dāng)機(jī)組汽耗量不變時，真空降低1%(大約1kPa)，將引起汽輪機(jī)的功率(汽輪機(jī)出力)降低約為額定容量的1.0%～1.2%，以每日發(fā)電約60萬kW·h(兩臺機(jī)組)，年發(fā)電小時數(shù)以5000h計，60÷24×5000=12500萬kW·h;12500×1.0～1.2%=125～150萬kW·h;按每度電0.8元計算，每年可增加收入100～120萬元。為了維持發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行，真空降低勢必犧牲發(fā)電機(jī)負(fù)荷出力，從上述數(shù)據(jù)分析，提高真空參數(shù)對經(jīng)濟(jì)效益有明顯的提高。

5、結(jié)語

　　通過對軸封冷卻器疏水系統(tǒng)的改造后，提高了生物質(zhì)發(fā)電分公司1、2#機(jī)組的凝汽器真空，發(fā)電機(jī)出力得到提高，經(jīng)濟(jì)效益顯著提高。但也存在一些不足，只要運(yùn)行人員加強(qiáng)參數(shù)調(diào)節(jié)，加強(qiáng)監(jiān)控水平，是可以避免不必要事故的發(fā)生。