陳秋輝

（深圳市廣前電力有限公司，廣東 深圳518054）

0 引言

凝汽器真空是影響汽輪機出力和供電煤耗的一個主要因素，往往作為機組競賽、性能考核的一項重要指標，它可以反映機組運行狀況以及冷端節(jié)能改造效果。真空變化對機組的出力影響趨勢及經(jīng)濟效益計算依據(jù)，可指導(dǎo)機組經(jīng)濟運行和評價相關(guān)改造效果。本文以某南方沿海電廠的三菱3×390MW 9F燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組為例進行研究。該廠的燃機型號為M701F；汽輪機型號為TC2F－30；配置杭鍋產(chǎn)的余熱鍋爐，型號為 NG－M701F－R。

圖1 汽輪機背壓與功率曲線

1 真空值的確定

與凝汽器真空有關(guān)的有以下幾項指標：設(shè)計絕對大氣壓PS，實際絕對大氣壓P1，凝汽器真空度K，汽輪機設(shè)計背壓KS，汽輪機實際運行背壓K1。凝汽器真空度K反映的是凝汽器相對真空值，它往往直接作為衡量運行機組的凝汽器真空高低情況，是三菱機組的報警信號之一，并在DCS監(jiān)控系統(tǒng)上被跟蹤和記錄。三菱機組對凝汽器真空度K采用的算法為：K＝凝汽器絕對氣壓（背壓）K1－101．327kPa，為負值，絕對值一般小于100kPa。在計算凝汽器真空度K時，算法中的被減數(shù)若采用實際絕對大氣壓P1或設(shè)計絕對大氣壓PS，由于處于不同大氣壓地域和不同的機組，得出凝汽器真空度K因此有一定的偏差，造成各廠數(shù)據(jù)的統(tǒng)計口徑存在偏差的可能。據(jù)查，該廠設(shè)計絕對大氣壓PS＝100．8kPa，用于計算的定值101．327kPa與標準大氣壓P0＝101．3kPa差異較小。用標準大氣壓P0或定值代替實際絕對大氣壓PS計算凝汽器真空度K，用作報警信號方面，可以更可靠地避免現(xiàn)場氣壓表記讀數(shù)誤差和信號失真的影響。

2 真空度對機組的影響

2．1 真空度與汽輪機功率和熱耗率的關(guān)系

為方便描述，將汽輪機背壓對汽輪機功率和熱耗率的修正曲線圖拆分為2個單獨的修正曲線圖，如圖1、圖2所示。

汽輪機背壓與機組功率的修正多項關(guān)系式如下［1］：

y＝ －2．142 163 916 9e－06x5＋7．084 095 816 1e－05x4－8．314 845 099 2e－04x3＋3．798 562 980 5e－03x2－6．106 583 197 9e－03x ＋ 1．008 524 579 8e＋ 00；R2＝9．999 784 520 5e－01

背壓與熱耗率的修正多項關(guān)系式如下：

y＝－2．207 212 078e－06x5－7．314 760 468 2e－05x4＋864 280 261 42e－04x3－4．023 826 617 5e－03x2＋6．822 795 098 8e－03x ＋9．906 953 131 9e－ 01；R2＝9．999 794 594 9e－01

圖2 汽輪機背壓與熱耗曲線

真空度在－99～－90kPa變化時，按標準大氣壓P0與凝汽器真空度K的換算中，汽輪機實際運行背壓K1一般在2．3～11．3kPa之間變化。從圖1、圖2可以看出，當 K1在4．5～11kPa之間變化時，機組出力系數(shù)和熱耗率的變化曲線基本表現(xiàn)為按一定的斜率變化的直線；而在K1小于4．5kPa（對應(yīng)最高點的凝汽器真空度約在96．8kPa）時，機組出力系數(shù)和熱耗率的變化曲線開始有拐點并略朝下。

以上兩組曲線的變化情況表明，在真空度K絕對值小于96．8kPa時，真空度越高，對機組的出力和熱耗率越有利，而真空度K絕對值大于96．8kPa后，真空度越高，對機組的出力和熱耗率影響很小，甚至負面。所以在溫度較高的季節(jié)，應(yīng)采用增開循環(huán)水泵臺數(shù)以增加冷卻水流量和提高凝汽器鈦管換熱系數(shù)等方法來提高機組的真空度；而在低溫天氣，應(yīng)控制循環(huán)水冷卻水流量（或采用變頻）和凝結(jié)水的過冷度，以達到在滿足機組的出力和熱耗率在較好的工況下，減少廠用電。

2．2 經(jīng)濟計算

假設(shè)采用機組年平均運行負荷取在300MW、機組真空度絕對值前后從90kPa到95kPa變化、基準為設(shè)計大氣壓力、機組每年運行2 000h等為例，評估真空度K對機組運行的經(jīng)濟性時，計算過程如表1所示。

由90kPa提高到95kPa，從圖1中幾乎呈直線的曲線關(guān)系看出，真空與功率的變化斜率約為：5．05MW／（10×0．5kPa），每年多發(fā)電約為：4 950 932．3元／（10×0．5kPa）。即按凝汽器真空度處在96．8kPa以下并在表1條件下作估算，若凝汽器真空度每變化1kPa，則發(fā)電量就會變化0．52MW、每年多或少發(fā)電近500萬元；影響功率和熱耗率分別為0．3%和0．35%。

表1 經(jīng)濟計算過程

對以上計算結(jié)果，有兩個補充說明：（1）上述兩個修正曲線是對整個聯(lián)合循環(huán)機組的修正，所以產(chǎn)生的變化是按整個機組的功率和熱耗率而言，而不必再按汽輪機組129．4MW的功率份額進行折扣計算；（2）從圖1、圖2的修正曲線可以看出，汽輪機背壓對機組功率和熱耗率的變化都反映出吻合的一面，即當汽輪機背壓降低，機組功率上升、機組熱耗率下降；反之亦然。說明以上真空度變化產(chǎn)生的發(fā)電量和發(fā)電效益值都是純盈虧的，是反映運行機組真空是否合理的主要依據(jù)。

2．3 真空度的其他影響

凝汽器真空度也是影響該機組除氧的重要指標。由于三菱9F聯(lián)合循環(huán)機組熱力系統(tǒng)比較簡單，凝汽器的冷卻面積相對較大，凝結(jié)水再循環(huán)進入凝汽器內(nèi)部后分成多個支管，布置在鈦管上面，支管上都裝有多6個將凝結(jié)水霧化的噴頭，在霧化狀態(tài)中的凝結(jié)水更有利于受熱和釋放出雜氣，因此凝汽器可以作為較好的真空除氧器使用，滿足無熱力除氧器系統(tǒng)的使用條件。根據(jù)道爾頓定律和亨利定律得出，在同一溫度下，凝汽器真空度越低，則除氧效果越理想。

3 結(jié)語

通過改造或加強凝汽器系統(tǒng)的維護，合理改善凝汽器真空度，可以提高機組出力和降低煤耗，同時防止汽水系統(tǒng)承壓金屬部件腐蝕。

［1］日本三菱重工．PLANT DESING AND SYSTEM DESCRIPION（SD）＆ OPERATION PROCEDURES AND INSTRUCTION（OP）＆ MAINTENANCEPROCEDURES AND INSTRUCTION（OP）（M701F）