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技術(shù)支持
凝汽器的端差
第一部分
01
端差的定義
凝汽器壓力下的飽和水蒸氣溫度與凝汽器冷卻水出口溫度之差稱(chēng)為端差。
02
端差的影響因素:
對一定的凝汽器,端差的大小與凝汽器冷卻水入口溫度、凝汽器單位面積蒸汽負荷、凝汽器鈦管的表面潔凈度,凝汽器內的漏入空氣量以及冷卻水在管內的流速有關(guān)。一個(gè)潔凈的凝汽器,在一定的循環(huán)水溫度和循環(huán)水量及單位蒸汽負荷下就有一定的端差值指標,一般端差值指標是當循環(huán)水量增加,冷卻水出口溫度越低,端差越大,反之亦然:?jiǎn)挝徽羝摵稍酱,端差越大,反之亦然。?shí)際運行中,若端差值比端差指標值高的太多,則表明凝汽器冷卻表面鈦管污臟,致使導熱條件惡化。
端差增加的原因有:
①凝汽器鈦管水側或汽側結垢;
②凝汽器汽側漏入空氣;
③冷卻水管堵塞;
④冷卻水量增大;
⑤凝汽器的單位蒸汽負荷增大。
第二部分
01
汽輪機冷端及端差治理措施(1)
凝汽器端差超過(guò)集團公司《火力發(fā)電廠(chǎng)節能監督技術(shù)標準》規定時(shí),應通過(guò)凝汽器真空嚴密性、汽側真空泵工況(工作水溫、分離器水位、抽空氣/射氣/管道逆止閥等部件是否正常,必要時(shí)增開(kāi)真空泵判斷)、凝汽器水阻(循泵揚程)、凝汽器壓力、低壓缸排溫度等數據判斷原因并采取相應措施。
用于計算端差的凝汽器真空和循環(huán)水回水溫度測點(diǎn)安裝位置、儀表及變送器精度應符合DL/T1078《表面式凝汽器運行性能試驗規程》,以保證端差數據的準確。
1.降低凝汽器熱負荷
凝汽器熱負荷對真空度影響較大。凝汽器熱負荷升高,主要是由于高品質(zhì)蒸汽沒(méi)有做功,或其他高溫介質(zhì)直接進(jìn)入凝汽器,不僅造成能量和工質(zhì)損失,而且使凝汽器真空下降,是影響機組熱耗率的主要原因。影響凝汽器熱負荷的主要因素是閥門(mén)內漏,包括低旁泄漏、汽缸疏水,管道疏水、高加危急放水,低加至凝汽器疏水等。降低凝汽器熱負荷的主要措施是加強閥門(mén)內漏治理,通過(guò)閥門(mén)前后溫度對比找出漏點(diǎn),通過(guò)手動(dòng)隔離,或檢修時(shí)徹底處理。
2.真空系統嚴密性治理
真空系統嚴密性對汽輪機冷端及端差影響較大,應通過(guò)凝汽器真空系統優(yōu)化治理、消除漏點(diǎn),使真空嚴密性達到《華能優(yōu)秀節約環(huán)保型燃煤發(fā)電廠(chǎng)標準》的要求。
(1)查找凝汽器真空漏點(diǎn),主要易漏點(diǎn)有:a)低壓缸軸封;b)低壓缸水平中分面;c)低壓缸安全門(mén)、人孔門(mén);d)真空破壞門(mén)及其管路;e)凝汽器人孔門(mén)、預留管口堵板、汽側放水門(mén)、本體焊縫;f)軸封加熱器及給水泵密封水回水水封;g)低壓缸與凝汽器喉部連接處;h)汽動(dòng)給水泵汽輪機軸封;i)汽動(dòng)給水泵汽輪機排汽蝶閥前、后法蘭;j)負壓段抽汽管連接法蘭;k)低壓加熱器疏水管路;l)抽氣器至凝汽器管路;m)凝結水泵盤(pán)根;n)低加疏水泵盤(pán)根;o)熱井放水閥門(mén);p)冷卻管損傷或端口泄漏;q)低壓旁路隔離閥及法蘭;r)抽汽管道穿凝汽器結合面;s)負壓區加熱器排氣、疏水管道法蘭;t)汽動(dòng)給水泵汽輪機缸體疏水管法蘭;u)汽動(dòng)給水泵汽輪機缸體平衡管法蘭;v)汽動(dòng)給水泵汽輪機缸體與排氣罩法蘭;w)其它接至負壓區的管路系統。
(2)汽輪機低壓缸及給水泵汽輪機軸端汽封建議改為“王長(cháng)春”鐵素體汽封等接觸式汽封,未改接觸式汽封前可適當提高軸封供汽壓力,還要注意軸加真空不要控制太高,以免影響低壓缸軸封密封效果。
(3)軸加水封或給水泵密封水回水水封改進(jìn)。部分電廠(chǎng)水封高度不足或結構有誤,無(wú)法起到水封作用,致使真空嚴密性較差,該漏點(diǎn)難以發(fā)現,應引起足夠關(guān)注。
(4)負壓系統的放空氣門(mén)或放水門(mén)幾乎無(wú)放氣、放水功能,存在漏真空風(fēng)險,建議取消。
3.抽真空系統的優(yōu)化
應保持汽側真空泵良好的運行工況。真空泵工作水溫度控制見(jiàn)《燃煤電廠(chǎng)節能降耗技術(shù)推廣應用目錄》中“真空泵冷卻水系統改進(jìn)”的要求;加強汽側真空泵的運行維護,保證分離器水位和泵體各部件運行正常。除此之外,雙背壓凝汽器串聯(lián)布置方式下,由于設計階段空氣管路流動(dòng)阻力計算不符合實(shí)際情況,高、低壓凝汽器相互干擾,易造成抽氣量不均,影響凝汽器換熱,建議將抽真空管道串聯(lián)布置方式改為并聯(lián)布置方式。
雙背壓凝汽器抽氣系統串聯(lián)布置改并聯(lián)布置,除《燃煤電廠(chǎng)節能降耗技術(shù)推廣應用目錄》的規定外,在雙背壓凝汽器并聯(lián)抽空氣管道加裝調節閥,在凝汽器真空嚴密性?xún)?yōu)于100Pa/min和凝汽器汽側真空泵良好的工況下,通過(guò)調整高背壓凝汽器抽空氣調節閥的開(kāi)度,保持兩側凝汽器壓力不變,維持單臺汽側真空泵運行。
4.真空泵系統其它改造措施
(1)鄰機真空泵互連。部分電廠(chǎng)對相鄰機組的抽真空系統進(jìn)行互連,在機組真空嚴密性良好的情況下,兩臺機組只運行一臺真空泵,達到節電效果。
(2)水環(huán)式真空泵改造。目前新機組大多采用水環(huán)式真空泵,具有耗水量小、工作水密閉循環(huán)(水質(zhì)好,不易結垢)并便于加裝制冷裝置、不需設置啟動(dòng)抽氣器、運行可靠、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。南通電廠(chǎng)一期機組將原機械射水式真空泵改造為水環(huán)式真空泵,大大簡(jiǎn)化了系統,取消了啟動(dòng)射汽抽氣器,減少了循環(huán)水消耗,提高了真空度。
5.凝汽器清洗
根據《優(yōu)秀節約環(huán)保型燃煤發(fā)電廠(chǎng)標準》,凝汽器端差應≤3.5℃,當凝汽器端差上升時(shí),應按規定對凝汽器進(jìn)行清洗,并按要求投入膠球清洗裝置。對凝汽器要利用檢修機會(huì )進(jìn)行徹底清洗,或運行中進(jìn)行半側隔離沖洗,對膠球清洗裝置要定期維護,使膠球投入率、收球率在規定范圍內,控制凝汽器端差在要求范圍之內。
(1)凝汽器換熱管(含二次濾網(wǎng))臟污、結垢會(huì )引起凝汽器水阻的增加,當循泵出口壓力增加5kPa以上時(shí)(開(kāi)式冷卻機組要考慮潮位對循泵出口壓力的影響),要進(jìn)行凝汽器半側退出清洗。
(2)機組停運后,根據凝汽器換熱管結垢、臟污程度和垢的特性,合理選擇凝汽器高壓水射流沖洗、機械除垢、化學(xué)清洗的方式。
(3)凝汽器運行清潔系數小于0.6,且抽樣檢查確認清潔系數降低主要起因于冷卻管內的鹽類(lèi)水垢的,要進(jìn)行化學(xué)清洗;瘜W(xué)清洗要參照DL/T957《火力發(fā)電廠(chǎng)凝汽器化學(xué)清洗及成膜導則》進(jìn)行。
(4)要避免凝汽器長(cháng)期在低真空、低循環(huán)水流量(流速)工況下運行,以免加速傳熱管內結垢。冬季循環(huán)水流量低時(shí),要結合循環(huán)水泵和膠球清洗裝置投停定期工作,啟動(dòng)備用循環(huán)水泵對系統進(jìn)行大流量沖洗。
(5)部分開(kāi)式循環(huán)電廠(chǎng)設置了凝汽器循環(huán)水反沖洗管路系統,每周進(jìn)行一次循環(huán)水反沖洗,起到較好的效果。未加裝反沖洗系統的電廠(chǎng)可在調研后進(jìn)行加裝。
6.膠球系統及二次濾網(wǎng)正確投運和維護
保持膠球清洗系統正常投運是降低凝汽器端差的關(guān)鍵措施,目前部分海水冷卻或開(kāi)式冷卻機組未設置膠球清洗系統,部分機組膠球清洗裝置不能正常投運,導致凝汽器端差超標。未設置膠球清洗裝置的電廠(chǎng)應盡快加裝,同時(shí)通過(guò)加強運行維護和實(shí)施改造保持膠球裝置正常投運。
(1)凝汽器換熱管水側出現結垢、臟污現象的應裝設膠球清洗裝置,循環(huán)水系統要裝設循環(huán)水旋轉濾網(wǎng)或二次過(guò)濾裝置,設備選型、安裝應符合DL/T581《凝汽器膠球清洗裝置和循環(huán)水二次過(guò)濾裝置》要求。
(2)凝汽器二次濾網(wǎng)要設置在線(xiàn)反沖洗系統,出現不宜去除的藻類(lèi)、膜類(lèi)、細沙、碎貝殼等雜質(zhì)引起二次濾網(wǎng)堵塞時(shí),要加大在線(xiàn)反沖洗頻率。
(3)凝汽器采用開(kāi)式冷卻虹吸布置的膠球清洗裝置,應通過(guò)縮短膠球入口管道長(cháng)度、減少彎頭等措施降低管道阻力,膠球收球室應布置在靠近循環(huán)水回水管道收球網(wǎng)的位置。
(4)目前國內許多電廠(chǎng)膠球系統連續運行5天,周末進(jìn)行收球,并及時(shí)更換部分損壞的膠球后繼續運行,盡最大可能保證凝汽器冷卻管的連續清洗,建議其他電廠(chǎng)效仿這一做法,確保膠球清洗效果。
(5)膠球清洗系統的運行維護要求:收球網(wǎng)是膠球裝置的關(guān)鍵設備。收球網(wǎng)使用過(guò)程中應不逃球、不積球,并具有反沖洗功能。要消除凝汽器水室中的渦流區、隔板竄通縫隙及可能積球的窄縫。水室中除循環(huán)水管外,其余通往外部的管道及盲孔,要在水室內壁管口加裝孔徑不大于φ7mm的球面網(wǎng)罩。
對具有虹吸作用的凝汽器水室,在水室最高點(diǎn)裝設水室真空泵,水室真空泵根據進(jìn)口閥前、后壓差開(kāi)啟或者關(guān)閉,及時(shí)抽出水室中聚集的氣體;無(wú)虹吸作用的凝汽器水室啟動(dòng)時(shí),水室應充分排氣,運行中定期排氣(或節流連續排氣)。循環(huán)水如不能充滿(mǎn)凝汽器水室,必須選用濕態(tài)視相對密度大于循環(huán)水相對密度的膠球。
膠球質(zhì)量是影響膠球清洗效果的關(guān)鍵因素。應選用合格的膠質(zhì)硬球,濕態(tài)膠球視相對密度為1.00-1.15;在使用期限內及使用條件下,濕態(tài)膠球比凝汽器換熱管內徑大1-2mm;膠球膨脹率控制在0.5-1.0mm之內。部分電廠(chǎng)采用進(jìn)口膠球,有效提高了清洗效果。根據凝汽器換熱管的臟污程度及時(shí)調整裝置的投球量(一般為換熱管根數的7-13%)、清洗時(shí)間間隔和清洗持續時(shí)間,使用中的膠球直徑磨損到等于或小于冷卻管內徑時(shí),應及時(shí)更換(一般每周進(jìn)行一次收球和添加新球)。金剛砂球適用于清除沉積垢較多的管道,但對換熱管有傷害,特別是銅管應慎用,如采用金剛砂球清除冷卻管硬垢時(shí),濕態(tài)膠球直徑應比冷卻管內徑小1-2mm,當硬垢基本除凈后,應立即停用。
膠球清洗裝置收球率應不小于90%?赏ㄟ^(guò)提高投球時(shí)的循環(huán)水流速、延長(cháng)收球時(shí)間、根據循環(huán)水流速或換熱管結垢量更換小直徑膠球等方式提高收球率。
02
汽輪機冷端及端差治理措施(2)
1.循環(huán)水水質(zhì)控制
對循環(huán)水水質(zhì)應定期監督測量,根據水質(zhì)情況采取控制濃縮倍數,加入殺菌滅藻劑、阻垢劑、緩蝕劑等有效措施保證循環(huán)水品質(zhì)符合DL/T932《凝汽器與真空系統運行維護導則》中“不同材質(zhì)凝汽器冷卻管的水質(zhì)要求”。
2.超聲波(電子)除垢裝置
適應范圍:部分采用低真空供熱的小機組
技術(shù)原理及應用:呼倫貝爾公司部分小機組(如東海拉爾電廠(chǎng)、滿(mǎn)洲里熱電廠(chǎng)等)采用低真空供熱方式,冬季循環(huán)水為熱網(wǎng)循環(huán)水,在流速較低時(shí)不滿(mǎn)足膠球投運條件,且熱網(wǎng)水質(zhì)較差,易結垢。電廠(chǎng)采用裝設超音頻脈沖防垢、除垢設備,對防范結垢、降低端差起到較好效果。
3.凝汽器改造
對投產(chǎn)時(shí)間長(cháng)、設計性能落后引起端差超過(guò)《華能優(yōu)秀節約環(huán)保型燃煤發(fā)電廠(chǎng)標準》的凝汽器,或凝汽器換熱面積不足的,應根據《燃煤電廠(chǎng)節能降耗技術(shù)推廣應用目錄》中“凝汽器改造”的要求進(jìn)行改造。
4.循環(huán)水系統運行優(yōu)化
循環(huán)水系統運行優(yōu)化根據《燃煤電廠(chǎng)節能降耗技術(shù)推廣應用目錄》中“汽輪機冷端系統運行方式優(yōu)化”的要求。
5.應用冷端節能自動(dòng)控制系統
適應范圍:閉式循環(huán),循環(huán)水泵改變頻機組
技術(shù)原理及特點(diǎn):冷端節能自動(dòng)控制系統以實(shí)測循環(huán)水泵和凝汽器性能試驗的數據為基礎,建立科學(xué)準確的數學(xué)模型并編制冷端系統節能經(jīng)濟調度控制獨立模塊,在運行機組的DCS控制系統中完成冷端節能經(jīng)濟調度控制模塊的組態(tài)及試運行,在實(shí)現循環(huán)水泵變頻自動(dòng)控制的同時(shí),達到冷端系統節能經(jīng)濟調度控制的目的。
6.提高測量精確度
對低壓缸排汽壓力和溫度測點(diǎn)代表性進(jìn)行測試,利用機組檢修進(jìn)行檢查和完善,低壓缸排汽壓力測點(diǎn)要采用網(wǎng)籠探頭、絕壓變送器。測試凝汽器出口循環(huán)水溫分層對測點(diǎn)的影響,達到確保真空、凝汽器端差、凝結水過(guò)冷度指標的真實(shí)性。
7.冷卻水塔改造
為降低冷卻塔幅高,要按照“逢停必查”的原則,機組停運后對水塔填料噴嘴進(jìn)行檢查處理。夏季在90%以上額定熱負荷下,冷卻塔幅高大于7℃,要根據《燃煤電廠(chǎng)節能降耗技術(shù)推廣應用目錄》中“冷卻水塔改造”的要求進(jìn)行改造。其它典型案例如下:
(1)5000m2自然通風(fēng)冷卻塔空氣動(dòng)力渦流裝置
適應范圍:自然通風(fēng)雙曲線(xiàn)冷卻塔
技術(shù)原理及特點(diǎn):雙曲線(xiàn)冷卻塔本身具有上浮空氣抽力大,空氣分布相對均勻的特點(diǎn),但在空氣和循環(huán)水熱水交換的過(guò)程中,雙曲線(xiàn)冷卻塔內還存在渦流區間,這個(gè)區間約占水塔內部空間的1/3,渦流區的存在,明顯降低了冷卻塔的冷卻效率。冷卻水塔加裝空氣動(dòng)力渦流裝置可以提高冷卻塔效率,降低循環(huán)水的溫度,從而提高凝汽器真空度。
(2)其它降低冷卻塔幅高和冷端優(yōu)化措施
為降低冷卻塔幅高和進(jìn)一步優(yōu)化循環(huán)水運行方式,還可采取以下措施:
1)冷卻塔的補水管路應直接接至水池,排污管路應從凝汽器循環(huán)水出口管路接出,以進(jìn)一步降低循環(huán)水入口溫度(但注意當冷卻塔底部存在淤泥時(shí),要及時(shí)進(jìn)行底部排污。)
2)對有內、外圈供水方式的冷卻塔,如冬季為防凍需要停止內圈噴水,環(huán)境溫度回升后,要及時(shí)投運內圈噴水。機組單循泵運行,或在春夏秋季節采用低速運行時(shí),要經(jīng)常檢查配水情況,防止虹吸破壞;從設備維護、改造等方面采取水塔虹吸優(yōu)化措施,實(shí)現全塔淋水,防止出現內圈不淋水的情況。
3)冬季對冷卻塔加裝擋風(fēng)板防凍時(shí),要注意根據環(huán)境溫度合理調整擋風(fēng)板掛板數量,保持循環(huán)水溫度不高于10℃。伊敏電廠(chǎng)對水塔擋風(fēng)板進(jìn)行自動(dòng)調整改造,根據季節及時(shí)調整擋風(fēng)板開(kāi)度,起到較好效果。
4)應創(chuàng )造條件進(jìn)行循環(huán)水母管制改造,根據不同的季節和機組運行方式,實(shí)行冬季“兩機一塔”或夏季“一機兩塔”等運行方式,以降低冬季的循環(huán)水泵電耗和夏季的冷卻塔幅高。