【正文】 影響汽輪機冷端性能的原因最終會反映為真空下降，對汽輪機真空偏低的原因進行分析，尋找提高真空的措施進而改善汽輪機冷端性能。 汽輪機組真空系統(tǒng)比較龐大，真空問題的治理也較困難。本文從主要影響真空的系統(tǒng)及設備做了研究整理敘述，得到以下結(jié)論： ，及時消除漏空現(xiàn)象。 目前檢漏方式有鹵素檢漏法、超聲波檢漏法、真空灌水法和氦質(zhì)譜檢漏法，其中氦質(zhì)譜檢漏法是目前汽輪機真空系統(tǒng)檢漏的先進方法。 ；維持好軸封加熱器的正常水位；調(diào)整汽輪機軸端汽封間隙，減小軸端漏汽量；嚴格控制低壓汽封供汽壓力、溫度，遇到汽封系統(tǒng)運行不正常，應及時進行分析，負壓部位管道設計時，應充分考慮膨西安交通大學網(wǎng)絡教育學院論文 22 脹問題；應盡量避免劇烈工況出現(xiàn)；及時更換泄漏的閥門等方面改進真空的嚴密性；提高抽氣器效率。 ，減輕汽器銅管結(jié)垢，目前最有效的方法是膠球清洗。 。 ，加強運行維護，調(diào)整到最佳工況運行。 在實際生產(chǎn)中，應當堅持“以設備治理為基礎、通過運行方式的調(diào)整來克服季節(jié)因素帶來的不利影響”的原則，堅持以科學理論分析為依據(jù)、緊密結(jié)合生產(chǎn)實際、合理組織、統(tǒng)籌安排。要對設備系統(tǒng)全面分析、深入研究、逐步排查，找出影響系統(tǒng)性能的關鍵因素。在確保安全的前提下爭取最大的經(jīng)濟效益。 1 23 4 循環(huán)水系統(tǒng)影響機組性能的因素及其優(yōu)化措施 電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)根據(jù)冷卻水循環(huán)方式可分為開式 循環(huán)和閉式循環(huán)兩種。在火力發(fā)電站及核能發(fā)電站中，所謂的開式循環(huán)及閉式循環(huán)由于針對的對象不同有兩種含義：一是針對循環(huán)水而言，如果電廠的循環(huán)水（循環(huán)水即指海水、江水、河水等自然界中未經(jīng)化學處理的水源）的回水不回收直接排入江河湖海，稱為開式循環(huán)，如果經(jīng)過冷水塔冷卻回收稱為循環(huán)水的閉式循環(huán)。同樣在電廠中，冷卻水源如果采用循環(huán)水稱為開式循環(huán)水，如果冷卻水源為除鹽水那么稱為閉式循環(huán)水。開式循環(huán)的冷卻水源來自江、河、湖、海等大型水體，經(jīng)凝汽器換熱后的冷卻水吸熱后仍排至水體的下游，這樣在凝汽器、循環(huán)水泵和大型水體與連接的管道組成循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，由于大型水體中含有泥砂、水草及藻類、塑料薄膜等雜物，極易造成凝汽器銅管堵塞，從而引起真空度下降；閉式循環(huán)的冷卻水源為經(jīng)冷卻塔冷卻后重新由循環(huán)水泵供凝汽器冷卻用，但由于循環(huán)水中含鹽量的增加和微生物的滋生，極易在銅管內(nèi)壁結(jié)垢或腐蝕，導致銅管傳熱性能下降，引起真空度下降。然而循環(huán)水系統(tǒng)影響機組性能的因素遠不止這些。 循環(huán)冷卻水排水余熱量大 火、核電廠汽輪發(fā)電機組利用高溫高壓蒸汽經(jīng)汽輪機全部葉輪做功后，成為乏汽，進入汽機冷端 —— 凝汽器，乏汽溫度 25～ 45℃。在凝汽器這個非接觸式冷卻 器中，乏汽經(jīng)管壁傳熱至循環(huán)冷卻水，釋放凝結(jié)潛熱，變成凝結(jié)水后被重返鍋爐。凝汽式機組的主要熱損失是冷端損失，所失掉的熱量超過了汽機用于做功的熱能。因排汽凝結(jié)所造成的單位蒸汽流量的熱損失 (一般為 2303kJ/kg。如：對600MW機組，蒸汽量 2021t/h，凝汽失熱約 109kJ/h，折合標準煤 157t/h)對熱機生產(chǎn)過程是不可避免的，大型發(fā)電機組的發(fā)電效率為 40%左右?？紤]到鍋爐效率外，也就是說大約有 58%左右的熱量損失掉了，保證汽機冷端功效的是流經(jīng)凝汽器吸收乏汽凝結(jié)潛熱的循環(huán)冷卻，這些熱量由循環(huán)冷卻水 帶到了大氣和水系中。 大量的廢熱排放對環(huán)境造成影響 冷卻水有兩個來源：一是取至自然水域；二是來自電廠的冷卻塔。吸收乏汽余熱的冷卻水排放至江、河、湖、海等自然水域，經(jīng)與環(huán)境水體的摻混和對大氣的散熱，將大量的余熱棄置水域 (排水問題 )，自身得以冷卻；發(fā)電廠再自水域中盡可能少受該余熱影響的水區(qū)抽取新的、低溫循環(huán)冷卻水 (取水問題 )，以保障凝汽器的冷卻效果，這即是所謂的“水面冷卻”，或稱“一次循環(huán)冷卻”問題。如電廠所處地域水源匱乏，則必須采用冷卻塔來冷卻循環(huán)水，冷卻水攜帶的余熱經(jīng)冷卻塔釋放到大氣，冷卻后的循 環(huán)水再送入凝汽器冷卻乏汽，這是所謂的“冷卻塔冷卻”，或稱“二次循環(huán)冷卻”問題。發(fā)電機組不停止運行，循環(huán)冷卻水則一刻不停地將大量余熱棄置于環(huán)境，自然造成了能源的浪費和明顯的環(huán)境熱影響。 電廠冷卻水研究專業(yè)即致力于火、核電廠循環(huán)冷卻水的“水面冷卻”和“冷卻塔冷卻”。其研究宗旨：一是如何將循環(huán)冷卻水中攜帶的廢熱棄于環(huán)境又不致引起西安交通大學網(wǎng)絡教育學院論文 24 環(huán)境熱影響超標；二是如何抽取到更低溫的冷卻水，以提高冷卻效果。圍繞這兩個中心議題，需采用數(shù)值模擬計算和物理模型試驗等研究手段來預報電廠投產(chǎn)后的取水水溫、溫排水在環(huán)境水域中的輸移規(guī)律其及環(huán)境 影響。 高循環(huán)倍率條件下的循環(huán)冷卻水排污問題 火電廠循環(huán)水是耗水大項，減少循環(huán)水耗損的技術途徑是提高循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的濃縮倍率。早期循環(huán)水處理的濃縮倍率不大于 ，現(xiàn)在采用有機阻垢劑、緩蝕劑、殺菌滅藻劑手段，用綜合工藝可將循環(huán)水濃縮倍率提高到 4～ 8倍。 優(yōu)化措施 作為熱泵低溫熱源的循環(huán)冷卻水在凝汽器 1中吸收汽輪機排汽凝結(jié)放出的熱量后溫度升高，一部分從凝汽器出口經(jīng)輸水管道到達蒸發(fā)器 5，在蒸發(fā)器中放出熱量后回到循環(huán)水池；另一部分直接進入冷卻塔 2， 冷卻后回到循環(huán)水池。熱泵工質(zhì)在蒸發(fā)器 5中吸收循環(huán)冷卻水的熱量后，經(jīng)壓縮機 6升溫升壓，在冷凝器 7中將熱量放給供暖熱水，后經(jīng)節(jié)流閥 8降溫降壓，回到蒸發(fā)器中繼續(xù)吸熱，完成下一次循環(huán)。供暖熱水在冷凝器 7中吸收熱泵工質(zhì)放出的熱量，溫度升高后進人用戶端的散熱器散熱，然后回到冷凝器中繼續(xù)循環(huán)。 圖 41 供熱系統(tǒng)運行原理圖 熱泵蒸發(fā)溫度隨著凝汽器溫度的降低呈線性下降趨勢，熱泵實際制熱系數(shù)隨凝汽器溫度的降低呈非線性下降趨勢，且溫度越低，下降趨勢越緩，這是由所選熱泵工質(zhì)的自身特性決定的。由于制熱系數(shù)的降低，單位供熱量 的耗電量隨之升高，經(jīng)濟性也越來越差。因此，可以斷定，當凝汽器溫度下降到某一值時，熱泵供熱與其他一些供熱方式相比，將不再節(jié)能。 1 25 圖 42 凝汽器溫度對熱泵蒸發(fā)溫度和實際制熱系數(shù)的影響 經(jīng)估算，一臺300MW的發(fā)電機組，其循環(huán)冷卻水熱泵系統(tǒng)可供熱約 716萬平方米。 高濃縮倍率條件下的運行優(yōu)化 近年來，隨著缺水的形勢的日益嚴重和越來越嚴格的排污限制，再加上水價和排污費逐年提高，越來越多發(fā)電廠已經(jīng)開始考慮對循環(huán)水、排污水等高含鹽量廢水進行深度處理同用，向“零”排放的要求發(fā)展。因為水量大，水質(zhì)復雜 ，所以循環(huán)水排污水的處理難度大、成本高；要對其進行處理回用，首先要減少排污水的量，這就需要提高循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍率。但是，濃縮倍率受補充水的水質(zhì)，循環(huán)水處理方式等因素的限制，有一定的控制范圍。從化學阻垢的角度來講，碳酸鹽硬度的大小是水質(zhì)是否穩(wěn)定的一個重要因素。因為補充水的水質(zhì)不同，循環(huán)水的碳酸鹽硬度也不同，因此只用濃縮倍率的概念是不科學的。但從節(jié)水的角度來說，濃縮倍率是唯一控制的要素，因為濃縮倍率的高低直接決定著循環(huán)水系統(tǒng)補水量、排污量的大小。 在高濃縮倍率下運行時，必須要解決結(jié)垢、沉淀物和腐蝕三個問題。因 此首先要確定循環(huán)水系統(tǒng)的高濃縮倍率運行方案。 高濃縮倍率運行方案的內(nèi)容應該包括： (1)選擇合理的循環(huán)水處理方案 (包括循環(huán)水補充水 )； (2)進行水質(zhì)穩(wěn)定劑的篩選； (3)對循環(huán)水系統(tǒng)金屬和混凝土的腐蝕風險進行評估； (4)綜合考慮防垢、防腐和運行成本等因素，確定合理的濃縮倍率范圍。 循環(huán)水試驗是確定高濃縮倍率運行方案的必要手段。 循環(huán)水試驗包括靜態(tài)試驗和動態(tài)模擬試驗兩種。靜態(tài)試驗是通過對水樣進行持續(xù)的加熱濃縮 (濃縮溫度與循環(huán)水的、溫度接近 )，直至發(fā)生 CaCO3的沉淀為止，在濃縮的過程中，考察碳酸鹽濃度的 變化，找出發(fā)生 CaCO3的沉淀前最大的濃縮倍數(shù)，確定極限碳酸鹽硬度值。西安交通大學網(wǎng)絡教育學院論文 26 同時，通過分析腐蝕試片 (與換熱管、凝汽器管板等材質(zhì)相同 )在濃縮過中的腐蝕情況，判斷銅管或不銹鋼管的腐蝕風險，并由此確定是否需要向水中添加緩蝕劑。 動態(tài)模擬試驗是在靜態(tài)試驗的基礎上，近似地模擬循環(huán)水系統(tǒng)的動態(tài)運行條件，對靜態(tài)試驗得出的有關數(shù)據(jù)進行驗證，預測在該條件下運行，循環(huán)水系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問題。 對循環(huán)水進行處理是提高濃縮倍率的必要手段。 循環(huán)水的處理方式有兩種：一種是對循環(huán)水進行加藥處理，另一種是對循環(huán)水進行旁流處理。 為了盡量減少排污 量，就需要提高循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍率，因為濃縮倍率受補充水的水質(zhì)、循環(huán)水的處理方式及設備材質(zhì)等因素的影響，所以首先要通過靜態(tài)試驗和動態(tài)模擬試驗來確定高濃縮倍率運行方案，確定合適的濃縮倍率和循環(huán)水處理方式，使?jié)饪s倍率控制在高效節(jié)水區(qū)，減少循環(huán)水的補水量和排污量，從而提高循環(huán)水的使用率。 選擇合理的循環(huán)水泵運行方式 為了維持機組最佳真空，需隨工況變化合理調(diào)整循環(huán)水量，因此，循環(huán)水泵的設置通常為多臺，以便在不同工況及氣候條件下合理調(diào)度，節(jié)約循環(huán)水泵耗電量。目前對循環(huán)水泵加裝變頻調(diào)節(jié)裝置以及采用虹吸運行 是循環(huán)水泵運行方式優(yōu)化的主要措施。 1 27 5 凝結(jié)水系統(tǒng)影響機組性能的因素及其優(yōu)化措施 凝結(jié)水系統(tǒng)的作用是收集汽輪機排汽凝結(jié)成的水和低壓加熱器疏水，經(jīng)凝結(jié)水泵升壓后經(jīng)各低壓加熱器加熱送往除氧器除氧，與高加疏水和四段抽汽匯集到除氧水箱后供給給水泵。此外，凝結(jié)水系統(tǒng)還供給其它水泵的密封水、輔助系統(tǒng)的補充水和低壓系統(tǒng)的減溫水。 凝結(jié)水系統(tǒng)由凝汽器、熱井、凝結(jié)水泵、凝結(jié)水精處理裝置、軸封加熱器、和回熱加熱器、除氧器、最小流量再循環(huán)裝置、凝結(jié)水補水系統(tǒng)和系統(tǒng)的管道、閥門組成。 其中與真空系統(tǒng)相連部分如熱井、低加、凝結(jié)水精處理裝置、最小流量再循環(huán)裝置、凝結(jié)水補水系統(tǒng)以及管道連接處若發(fā)生泄漏，不但增加抽氣器負荷，嚴重時可能真空難以維持，影響機組正常運行。熱井水位若不能保持正常，凝汽器銅管被浸沒的話，會嚴重影響機組真空并導致停機。 凝汽器的水位控制優(yōu)化 凝汽器的水位由水位控制器自動控制補給水閥 CEX035VD和 CEX039VD來滿足水位的要求。 每臺冷凝器裝有一個水位計，由于三臺冷凝器的熱井由連通管相連。從整體看，冷凝器構成了一式三套水位測量裝置。每個水位計設有 4個水位開關 報警點，分別為高高水位、高水位、低水位、低低水位。冷凝器水位的實測值由三個水位計（ 004MN,008MN,012MN）的測量值經(jīng)平均后產(chǎn)生。一個水位計故障不影響冷凝器水位自動調(diào)節(jié)。 冷凝器的水位整定值由于手操器手動設定，在升降負荷式注意監(jiān)視冷凝器的水位變化，這是因為正常運行時，二回路的水容積是一定的，零負荷時蒸汽發(fā)生器內(nèi)盡管水位低，但水密度大，容納的水質(zhì)量相對較多，所以冷凝器中儲存的水較少，而高負荷時，蒸汽發(fā)生器內(nèi)水位雖高，但水中汽泡多，密度小，容納的水質(zhì)量相對較少，所以冷凝器中儲存的水較多，導致負荷變化 過程中冷凝器水位會有明顯的變化。 當實測水位與整定值水位有偏差時送 PI調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器的輸出控制小補給水調(diào)節(jié)閥 039VD和大補給水調(diào)節(jié)閥 035VD，向冷凝器補充除鹽水，使實測值等于整定值。冷凝器的初始充水也是經(jīng)補水閥來完成的。在自動調(diào)節(jié)不可用的情況下，由操縱員通過 RCM039RC或 RCM035RC手動直接控制補給水閥。在主控室有水位計錄儀 001EN和指示儀 023ID、 030ID，手操器上也可以顯示實測值和正定值。在正常運行時，維持冷凝器水位等于整定值。當達到高水位時，只觸發(fā)高水位報警，操縱員應分析原因并采取相 應措施。如果水位繼續(xù)上升，將觸發(fā)高高水位報警，操縱員應盡快使汽輪發(fā)電機減負荷并監(jiān)視冷凝器水位，如果水位沒有下降，快速停運汽輪發(fā)電機組。 造成冷凝器高水位的原因主要有： （ 1） 凝結(jié)水泵故障； （ 2） 除氧器水位控制系統(tǒng)或相應控制閥失靈； （ 3）冷凝器水位控制系統(tǒng)失靈； （ 4）冷凝器低水位觸發(fā)低水位報警，低低水位時，運行的凝結(jié)水泵自動脫扣，備用泵閉鎖啟動。 西安交通大學網(wǎng)絡教育學院論文 28 圖 51 凝汽器再循環(huán)閥控制原理圖 1 29 6 結(jié)論與展望 全文總結(jié) 冷端系統(tǒng) —— 作為電廠機組系統(tǒng)中的重要組成部 分，其效率直接影響了電廠的經(jīng)濟性和安全性 .而發(fā)電廠冷端系統(tǒng)中的主要設備之一，它不但直接影響發(fā)電機組的安全運行，在節(jié)能降耗方面也發(fā)揮了不可小覷的作用。 論文所開展的研究工作和得到的主要結(jié)論如下： （ 1）凝汽器及真空系統(tǒng)分析評價 影響汽輪機冷端性能的原因最終會反映為真空下降，對汽輪機真空偏低的原因進行分析，尋找提高真空的措施進而改善汽輪機冷端性能。 以科學理論分析為依據(jù)、緊密結(jié)合生產(chǎn)實際、合理組織、統(tǒng)籌安排。 （ 2）循環(huán)冷卻水系統(tǒng)分析評價 利用循環(huán)冷卻水水源熱泵進行供熱、在高濃縮倍率下運行時，必須要解決結(jié)垢、沉 淀物和腐蝕三個問題、對循環(huán)水泵加裝變頻調(diào)節(jié)裝置以及采用虹吸運行是循環(huán)水泵運行方式優(yōu)化。 （ 3）凝結(jié)水系統(tǒng)運行的自動化控制促進優(yōu)化 本文的研究結(jié)果，對于汽機冷端系統(tǒng)的進一步