【正文】 影響汽輪機(jī)冷端性能的原因最終會(huì)反映為真空下降，對(duì)汽輪機(jī)真空偏低的原因進(jìn)行分析，尋找提高真空的措施進(jìn)而改善汽輪機(jī)冷端性能。 汽輪機(jī)組真空系統(tǒng)比較龐大，真空問(wèn)題的治理也較困難。本文從主要影響真空的系統(tǒng)及設(shè)備做了研究整理敘述，得到以下結(jié)論： ，及時(shí)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(jī)真空系統(tǒng)檢漏的先進(jìn)方法。 ；維持好軸封加熱器的正常水位；調(diào)整汽輪機(jī)軸端汽封間隙，減小軸端漏汽量；嚴(yán)格控制低壓汽封供汽壓力、溫度，遇到汽封系統(tǒng)運(yùn)行不正常，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行分析，負(fù)壓部位管道設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮膨西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文 22 脹問(wèn)題；應(yīng)盡量避免劇烈工況出現(xiàn)；及時(shí)更換泄漏的閥門(mén)等方面改進(jìn)真空的嚴(yán)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(qiáng)運(yùn)行維護(hù)，調(diào)整到最佳工況運(yùn)行。 在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持“以設(shè)備治理為基礎(chǔ)、通過(guò)運(yùn)行方式的調(diào)整來(lái)克服季節(jié)因素帶來(lái)的不利影響”的原則，堅(jiān)持以科學(xué)理論分析為依據(jù)、緊密結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際、合理組織、統(tǒng)籌安排。要對(duì)設(shè)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(guān)鍵因素。在確保安全的前提下?tīng)?zhēng)取最大的經(jīng)濟(jì)效益。 1 23 4 循環(huán)水系統(tǒng)影響機(jī)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(kāi)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(kāi)式循環(huán)及閉式循環(huán)由于針對(duì)的對(duì)象不同有兩種含義：一是針對(duì)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(xué)處理的水源）的回水不回收直接排入江河湖海，稱(chēng)為開(kāi)式循環(huán)，如果經(jīng)過(guò)冷水塔冷卻回收稱(chēng)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(chēng)為開(kāi)式循環(huán)水，如果冷卻水源為除鹽水那么稱(chēng)為閉式循環(huán)水。開(kāi)式循環(huán)的冷卻水源來(lái)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(lèi)、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(dǎo)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(jī)組性能的因素遠(yuǎn)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(jī)組利用高溫高壓蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)全部葉輪做功后，成為乏汽，進(jìn)入汽機(jī)冷端 —— 凝汽器，乏汽溫度 25～ 45℃。在凝汽器這個(gè)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(jī)組的主要熱損失是冷端損失，所失掉的熱量超過(guò)了汽機(jī)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(duì)600MW機(jī)組，蒸汽量 2021t/h，凝汽失熱約 109kJ/h，折合標(biāo)準(zhǔn)煤 157t/h)對(duì)熱機(jī)生產(chǎn)過(guò)程是不可避免的，大型發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率為 40%左右?？紤]到鍋爐效率外，也就是說(shuō)大約有 58%左右的熱量損失掉了，保證汽機(jī)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(duì)環(huán)境造成影響 冷卻水有兩個(gè)來(lái)源：一是取至自然水域；二是來(lái)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(duì)大氣的散熱，將大量的余熱棄置水域 (排水問(wèn)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(wèn)題 )，以保障凝汽器的冷卻效果，這即是所謂的“水面冷卻”，或稱(chēng)“一次循環(huán)冷卻”問(wèn)題。如電廠所處地域水源匱乏，則必須采用冷卻塔來(lái)冷卻循環(huán)水，冷卻水?dāng)y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(chēng)“二次循環(huán)冷卻”問(wèn)題。發(fā)電機(jī)組不停止運(yùn)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(fèi)和明顯的環(huán)境熱影響。 電廠冷卻水研究專(zhuān)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(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文 24 環(huán)境熱影響超標(biāo)；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(gè)中心議題，需采用數(shù)值模擬計(jì)算和物理模型試驗(yàn)等研究手段來(lái)預(yù)報(bào)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(wèn)題 火電廠循環(huán)水是耗水大項(xiàng)，減少循環(huán)水耗損的技術(shù)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(jī)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?zé)嵩吹难h(huán)冷卻水在凝汽器 1中吸收汽輪機(jī)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(dá)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(jìn)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(jī) 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(jìn)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(yùn)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(shì)，熱泵實(shí)際制熱系數(shù)隨凝汽器溫度的降低呈非線性下降趨勢(shì)，且溫度越低，下降趨勢(shì)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(jì)性也越來(lái)越差。因此，可以斷定，當(dāng)凝汽器溫度下降到某一值時(shí)，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(duì)熱泵蒸發(fā)溫度和實(shí)際制熱系數(shù)的影響 經(jīng)估算，一臺(tái)300MW的發(fā)電機(jī)組，其循環(huán)冷卻水熱泵系統(tǒng)可供熱約 716萬(wàn)平方米。 高濃縮倍率條件下的運(yùn)行優(yōu)化 近年來(lái)，隨著缺水的形勢(shì)的日益嚴(yán)重和越來(lái)越嚴(yán)格的排污限制，再加上水價(jià)和排污費(fèi)逐年提高，越來(lái)越多發(fā)電廠已經(jīng)開(kāi)始考慮對(duì)循環(huán)水、排污水等高含鹽量廢水進(jìn)行深度處理同用，向“零”排放的要求發(fā)展。因?yàn)樗看?，水質(zhì)復(fù)雜 ，所以循環(huán)水排污水的處理難度大、成本高；要對(duì)其進(jìn)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(bǔ)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(xué)阻垢的角度來(lái)講，碳酸鹽硬度的大小是水質(zhì)是否穩(wěn)定的一個(gè)重要因素。因?yàn)檠a(bǔ)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(xué)的。但從節(jié)水的角度來(lái)說(shuō)，濃縮倍率是唯一控制的要素，因?yàn)闈饪s倍率的高低直接決定著循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)水量、排污量的大小。 在高濃縮倍率下運(yùn)行時(shí)，必須要解決結(jié)垢、沉淀物和腐蝕三個(gè)問(wèn)題。因 此首先要確定循環(huán)水系統(tǒng)的高濃縮倍率運(yùn)行方案。 高濃縮倍率運(yùn)行方案的內(nèi)容應(yīng)該包括： (1)選擇合理的循環(huán)水處理方案 (包括循環(huán)水補(bǔ)充水 )； (2)進(jìn)行水質(zhì)穩(wěn)定劑的篩選； (3)對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)金屬和混凝土的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估； (4)綜合考慮防垢、防腐和運(yùn)行成本等因素，確定合理的濃縮倍率范圍。 循環(huán)水試驗(yàn)是確定高濃縮倍率運(yùn)行方案的必要手段。 循環(huán)水試驗(yàn)包括靜態(tài)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)兩種。靜態(tài)試驗(yàn)是通過(guò)對(duì)水樣進(jìn)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(guò)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(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文 26 同時(shí)，通過(guò)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(guò)中的腐蝕情況，判斷銅管或不銹鋼管的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，并由此確定是否需要向水中添加緩蝕劑。 動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)是在靜態(tài)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，近似地模擬循環(huán)水系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行條件，對(duì)靜態(tài)試驗(yàn)得出的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，預(yù)測(cè)在該條件下運(yùn)行，循環(huán)水系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問(wèn)題。 對(duì)循環(huán)水進(jìn)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(duì)循環(huán)水進(jìn)行加藥處理，另一種是對(duì)循環(huán)水進(jìn)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?yàn)闈饪s倍率受補(bǔ)充水的水質(zhì)、循環(huán)水的處理方式及設(shè)備材質(zhì)等因素的影響，所以首先要通過(guò)靜態(tài)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)來(lái)確定高濃縮倍率運(yùn)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(bǔ)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(yùn)行方式 為了維持機(jī)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(shè)置通常為多臺(tái)，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(duì)循環(huán)水泵加裝變頻調(diào)節(jié)裝置以及采用虹吸運(yùn)行 是循環(huán)水泵運(yùn)行方式優(yōu)化的主要措施。 1 27 5 凝結(jié)水系統(tǒng)影響機(jī)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(jī)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(bǔ)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?zé)峒訜崞?、除氧器、最小流量再循環(huán)裝置、凝結(jié)水補(bǔ)水系統(tǒng)和系統(tǒng)的管道、閥門(mén)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(bǔ)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(fù)荷，嚴(yán)重時(shí)可能真空難以維持，影響機(jī)組正常運(yùn)行。熱井水位若不能保持正常，凝汽器銅管被浸沒(méi)的話，會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)組真空并導(dǎo)致停機(jī)。 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(dòng)控制補(bǔ)給水閥 CEX035VD和 CEX039VD來(lái)滿足水位的要求。 每臺(tái)冷凝器裝有一個(gè)水位計(jì)，由于三臺(tái)冷凝器的熱井由連通管相連。從整體看，冷凝器構(gòu)成了一式三套水位測(cè)量裝置。每個(gè)水位計(jì)設(shè)有 4個(gè)水位開(kāi)關(guān) 報(bào)警點(diǎn)，分別為高高水位、高水位、低水位、低低水位。冷凝器水位的實(shí)測(cè)值由三個(gè)水位計(jì)（ 004MN,008MN,012MN）的測(cè)量值經(jīng)平均后產(chǎn)生。一個(gè)水位計(jì)故障不影響冷凝器水位自動(dòng)調(diào)節(jié)。 冷凝器的水位整定值由于手操器手動(dòng)設(shè)定，在升降負(fù)荷式注意監(jiān)視冷凝器的水位變化，這是因?yàn)檎＿\(yùn)行時(shí)，二回路的水容積是一定的，零負(fù)荷時(shí)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(duì)較多，所以冷凝器中儲(chǔ)存的水較少，而高負(fù)荷時(shí)，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(duì)較少，所以冷凝器中儲(chǔ)存的水較多，導(dǎo)致負(fù)荷變化 過(guò)程中冷凝器水位會(huì)有明顯的變化。 當(dāng)實(shí)測(cè)水位與整定值水位有偏差時(shí)送 PI調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器的輸出控制小補(bǔ)給水調(diào)節(jié)閥 039VD和大補(bǔ)給水調(diào)節(jié)閥 035VD，向冷凝器補(bǔ)充除鹽水，使實(shí)測(cè)值等于整定值。冷凝器的初始充水也是經(jīng)補(bǔ)水閥來(lái)完成的。在自動(dòng)調(diào)節(jié)不可用的情況下，由操縱員通過(guò) RCM039RC或 RCM035RC手動(dòng)直接控制補(bǔ)給水閥。在主控室有水位計(jì)錄儀 001EN和指示儀 023ID、 030ID，手操器上也可以顯示實(shí)測(cè)值和正定值。在正常運(yùn)行時(shí)，維持冷凝器水位等于整定值。當(dāng)達(dá)到高水位時(shí)，只觸發(fā)高水位報(bào)警，操縱員應(yīng)分析原因并采取相 應(yīng)措施。如果水位繼續(xù)上升，將觸發(fā)高高水位報(bào)警，操縱員應(yīng)盡快使汽輪發(fā)電機(jī)減負(fù)荷并監(jiān)視冷凝器水位，如果水位沒(méi)有下降，快速停運(yùn)汽輪發(fā)電機(jī)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(yīng)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(bào)警，低低水位時(shí)，運(yùn)行的凝結(jié)水泵自動(dòng)脫扣，備用泵閉鎖啟動(dòng)。 西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)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(jī)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(jì)性和安全性 .而發(fā)電廠冷端系統(tǒng)中的主要設(shè)備之一，它不但直接影響發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)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(kāi)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(píng)價(jià) 影響汽輪機(jī)冷端性能的原因最終會(huì)反映為真空下降，對(duì)汽輪機(jī)真空偏低的原因進(jìn)行分析，尋找提高真空的措施進(jìn)而改善汽輪機(jī)冷端性能。 以科學(xué)理論分析為依據(jù)、緊密結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際、合理組織、統(tǒng)籌安排。 （ 2）循環(huán)冷卻水系統(tǒng)分析評(píng)價(jià) 利用循環(huán)冷卻水水源熱泵進(jìn)行供熱、在高濃縮倍率下運(yùn)行時(shí)，必須要解決結(jié)垢、沉 淀物和腐蝕三個(gè)問(wèn)題、對(duì)循環(huán)水泵加裝變頻調(diào)節(jié)裝置以及采用虹吸運(yùn)行是循環(huán)水泵運(yùn)行方式優(yōu)化。 （ 3）凝結(jié)水系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)化控制促進(jìn)優(yōu)化 本文的研究結(jié)果，對(duì)于汽機(jī)冷端系統(tǒng)的進(jìn)一步