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，提高了機組的經(jīng)濟效益。

1、真空系統(tǒng)對汽輪發(fā)電機組的影響

　　真空系統(tǒng)是汽輪發(fā)電機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)備運行的熱經(jīng)濟性和安全性。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，若保持機組負(fù)荷不變，汽輪機進汽量勢必增大，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(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的汽耗有著重要影響：當(dāng)機組汽耗量不變時，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(dāng)汽輪機的負(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，如汽輪機的本體及機組負(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)運行后多級水封一直運行不穩(wěn)定，水封筒內(nèi)水封屢被破壞，經(jīng)運行反復(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去也自然就會掉真空了)。根據(jù)以往其他機組的運行經(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行不穩(wěn)定問題，多級水封運行中易發(fā)生水封破壞現(xiàn)象，導(dǎo)致軸封冷卻器的無水位運行，從而降低機組真空。

圖1 汽輪機熱力系統(tǒng)簡圖

　　本公司于2012年5月對軸加疏水水封進行改進，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)機工作負(fù)壓為-1～-3kPa，正常運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，使水箱進水管管口露出水箱水面后，因軸加抽風(fēng)機作用，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跳閘，嚴(yán)重時疏水會沿著軸封排汽管道經(jīng)汽輪機高、低壓汽封進入汽輪機，這樣將會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，影響機組的安全經(jīng)濟運行。

　　該問題通過進一步改進低位水箱進水口設(shè)計，同時在運行中采取加強參數(shù)調(diào)節(jié)，加強監(jiān)控水平，一旦發(fā)生滿水，通過調(diào)節(jié)汽封壓力，停運軸加風(fēng)機等措施加以處理，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)機組汽耗量不變時，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kW·h(兩臺機組)，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)電機組正常運行，真空降低勢必犧牲發(fā)電機負(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#機組的凝汽器真空，發(fā)電機出力得到提高，經(jīng)濟效益顯著提高。但也存在一些不足，只要運行人員加強參數(shù)調(diào)節(jié)，加強監(jiān)控水平，是可以避免不必要事故的發(fā)生。