冬季主机真空优化浅析

屈雄伟

【摘  要】：近年来，循环水泵的优化运行越来越引起各电厂的重视。许多电厂相继对循环水泵、循环水系统及真空系统进行改造、试验和理论与实际相结合的方式进行优化，以尽可能达到最佳真空运行方式，真正起到机组节能降耗的目的。本文采用理论联系实际的方式来确定机组冬季真空优化运行方式，达到提高机组安全性和经济性的目的。

【关键词】：凝汽器 背压 循环水温升

0引言

某厂2×1000MW机组的汽轮机采用哈尔滨汽轮机厂生产的新一代N1052-28/600/620超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、十级回热抽汽、凝汽式汽轮机。真空系统采用双背压，对应三台水环式真空泵进行不凝结气体的抽取，利用真空泵入口母管之间两个联络门进行单双背压的切换，以保持凝汽器最佳真空运行。

机组在冬季运行过程中由于环境温度的影响，直接抽取长江水作为冷却介质的循环水温度大约在10℃左右，如果凝汽器采用双背压方式运行，则低压侧凝汽器背压在低负荷运行阶段将低于3KPa，不仅使凝结水过冷度增大、循环水泵电耗增加，还对机组的安全性和经济性产生不利影响。因此，机组在冬季运行期间，如何维持凝汽器真空最佳真空将是机组安全经济运行的重要手段。

1影响因素分析

1、循环水流量的影响。负荷不变的条件下，循环水量降低，则温升增加。凝汽器真空降低。冬季环境温度低，循环水温度较低，同样条件下循环水温升相对降低。控制合适的循环水流量，即是最优的控制方案，也是最优的控制方式。

2、凝汽器热交换面洁净度的影响。凝汽器热交换面洁净度直接影响换热效率，洁净度高，换热效果强、效率高，真空高;洁净度低，換热效果差、效率低，真空降低;洁净度的直接影响因素主要为胶球清洗系统的投运率。

3、真空泵的影响。工作水温度对水环真空泵性能的影响，工作水温度越高，水环真空泵所能抽吸的真空度就越低，同时工作水还起到冷却气体和密封工作腔等作用。因此，降低工作水温度可以提高水环真空泵的极限真空。

4、循环水池液位、凝汽器液位的影响。循环水前池液位低，循泵入口压力降低，循环水流量相对降低，凝汽器真空升高。凝汽器水位太高将淹没下排部分冷却水管道，使冷却面积减少，冷却效果下降，真空下降。当凝汽器水位继续升高，淹没到空气及空气管时，将使凝汽器内空气无法抽出，空气在凝汽器内越聚越多，将影响排汽凝结，致使凝汽器内真空急剧下降，所以凝汽器水位太高会影响真空。

2理论计算分析

我厂凝汽器设计规范书要求：TMCR工况循环水温升控制在10.52℃，凝汽器过冷度设计值为0.5℃，凝汽器端差设计值为3.26℃/3.0℃，循环倍率设计值为50。依据循环水温升有关试验及计算公式，如下。

XcDc（hc-he）=Dw∆tCp

式中，Xc，hc，he，Dw，Cp，分别为汽轮机排汽湿度、

排汽焓、凝结水焓、冷却水流量和冷却水定压比

一般汽轮机排汽为湿蒸汽（湿度大约在6～10%），每1kg排汽在凝汽器内放出的汽化潜热约为XC（hC-hC’）=2140～2220KJ/kg，取CP=4.187KJ/kg·K，因此有如下公式：

其中m=Dw/Dc为凝汽器的循环倍率。

可以看出，影响△t的因素有：（1）汽轮机排汽量，即汽轮机负荷。（2）冷却水量。根据某厂循环水系统循环倍率设计值50，可以计算出该厂循环水温升为10.4℃，基本与循环水设计温升（10.52℃）一致。

依据杨海生1，孟向明2论文《一种确定循环水系统最佳温升的计算方法》理论分析，得到最佳循环水温升随机组负荷及环境总影响温度的变化曲线，计算结果对指导现场运行操作具有实际意义。由于环境温度、冷却塔端差及凝汽器端差对凝汽器压力的影响是相同的或等效的，因此将三者之和作为一项参数进行考虑，称作为总影响温度。

分析得出，在温度较高时，循环水最佳温升随负荷变化不大，且数值均较小，这意味着需要较大的循环水流量。在温度较低时，循环水最佳温升随负荷变化大，坡度陡，允许循环水有较大的温升。在总影响温度16.2℃时，额定负荷下循环水最佳温升为12℃。

3实际参数分析

以某厂1000MW机组各时间段不同负荷循环水温升统计参数进行对比分析。

机组各时间段不同负荷循环水温升统计表

从以上统计表可以看出：

（1）机组在夏秋季运行时，冷却水温度高，循环水泵采用“一高一低”或“一机两低”运行方式，循环水温升大约控制在8℃～15℃，基本达到设计要求。

（2）机组在冬季运行且冷却水温度低时，高负荷阶段循环水泵采用“两机两低”和循环水出口联络门全开运行方式，凝汽器双背压运行，循环水温升大约控制在15℃～25℃;低负荷阶段循环水泵采用“两机三低”和循环水出口联络门全开运行方式，凝汽器单背压运行，循环水温升大约控制在11℃～15℃，但是真空值低负荷运行时维持在3KPa以上，分析得出在高负荷阶段循环水温升偏离设计值比较多，大约在5℃-15℃。

4应对策略浅析

机组在冬季运行时，为了维持机组最佳真空，减少凝结水过冷度同时降低循泵电耗，提高机组安全性及经济性，在机组运行方式上提出以下应对策略：

（1）机组在冬季运行且循环水温度≤12℃时，#1、2机循环水泵采用“两机两低”或“两机三低”运行方式，备用泵投入“联锁”备用，循环水联络门全开，当低压凝汽器背压低于3.0kPa时，打开真空泵联络门，凝汽器倒为单背压运行方式。

（2）倒为单背压运行方式后，当凝汽器背压继续低于3.0kPa时，可停运一台真空泵，保持单真空泵运行。凝汽器背压继续低于3.0kPa时，就地关小运行真空泵冷却水隔离门或关小运行真空泵入口手动隔离门，保持两侧凝汽器背压在3-3.5kPa范围内运行。

（3）若执行以上措施后，背压仍难维持高于3.0kPa时，可按顺序关闭高位冷却塔2号、5号钢闸板门，减少冷却塔喷淋面积，提高循环水进水温度。

5参考文献

[1]周利庆，等，循环水泵运行方式优化方法及其在华能南通电厂中的应用〔J〕.电站辅机.2003.3（1）：33-37.

[2]杨海生1，孟向明2，一种确定循环水系统最佳温升的计算方法.汽轮机技术.2007.8（4）：259-261.