東朝陽(yáng)，敦孟文

(河北西柏坡發(fā)電有限責(zé)任公司，石家莊 050400)

1 概述

河北西柏坡發(fā)電有限責(zé)任公司現(xiàn)有2臺(tái)超臨界600 MW燃煤機(jī)組，該機(jī)組配套N 38000型凝汽器，該凝汽器采用雙殼體、雙背壓、單流程、橫向布置、殼體和水室全焊接結(jié)構(gòu)。

河北西柏坡第二發(fā)電有限責(zé)任公司600 MW汽輪機(jī)組由于運(yùn)行多年，凝汽器傳熱性能變差，不能滿足增容改造后的機(jī)組背壓設(shè)計(jì)值。因此，對(duì)凝汽器進(jìn)行改造，改造內(nèi)容主要有凝汽器管板、支撐隔板、冷卻管、抽空氣管路、前水室、后水室更換。

2 問(wèn)題分析及解決措施

導(dǎo)致凝汽器傳熱性能差的原因在于凝汽器內(nèi)部空氣積聚或冷卻管臟污。在進(jìn)行凝汽器管束清洗之后，凝汽器的運(yùn)行狀態(tài)并沒有發(fā)生太大變化，證明凝汽器冷卻管內(nèi)硬垢并不是引起傳熱性能變差的根本原因。凝汽器內(nèi)空氣積聚和管內(nèi)軟垢是引起凝汽器傳熱性能下降的主要原因。

凝汽器內(nèi)部空氣積聚的原因有兩方面:外部原因主要是抽空氣方式不合理、真空泵抽空氣能力過(guò)小或者漏空氣量過(guò)大;內(nèi)部原因主要是凝汽器內(nèi)部管束布置不合理，空氣通道阻力較大，蒸汽分布不均勻等。目前高、低壓凝汽器采用并聯(lián)抽空氣的方式，并且在水環(huán)真空泵之前加裝了羅茨真空泵，采用二級(jí)抽空氣的方式，提高了空氣抽吸能力，但凝汽器性能并未因此而有較大改善。從而可以判斷，引起凝汽器內(nèi)部空氣積聚的主要原因在凝汽器內(nèi)部。

為使凝汽器性能滿足各工況的需要，必須對(duì)凝汽器進(jìn)行改造。為此，河北西柏坡第二發(fā)電有限責(zé)任公司對(duì)600 MW汽輪機(jī)組凝汽器進(jìn)行重新設(shè)計(jì)、改造，更換隔板、管束及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，凝汽器面積由38 000 m2增加至39 600 m2，全面提高凝汽器性能。

3 改造后性能測(cè)試

依據(jù)改造后凝汽器技術(shù)協(xié)議，凝汽器性能以汽輪機(jī)VWO工況為設(shè)計(jì)點(diǎn)，性能考核與汽輪機(jī)VWO工況試驗(yàn)同步進(jìn)行。在600 MW、480 MW與320 MW工況下，分別測(cè)定了凝汽器的性能指標(biāo)[1]。

3.1 試驗(yàn)條件

凝汽器性能試驗(yàn)與汽輪機(jī)熱耗率試驗(yàn)同步進(jìn)行，機(jī)組系統(tǒng)條件、隔離狀態(tài)、運(yùn)行條件等與汽輪機(jī)熱耗率試驗(yàn)一致。其系統(tǒng)條件為設(shè)備運(yùn)行正常，熱力系統(tǒng)工作正常、無(wú)汽水泄漏，機(jī)組負(fù)荷不受電網(wǎng)限制，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)已經(jīng)安裝好，機(jī)組處于規(guī)定的隔離狀態(tài)。各參數(shù)測(cè)量方法與汽輪機(jī)熱耗率試驗(yàn)中相應(yīng)內(nèi)容一致。凝汽器循環(huán)水流量通過(guò)熱平衡法求得。

為確保試驗(yàn)的精度，重要測(cè)點(diǎn)采用了多重測(cè)點(diǎn)布置，如主蒸汽溫度、主蒸汽壓力、再熱蒸汽溫度、再熱蒸汽壓力、高壓缸排汽溫度、高壓缸排汽壓力、除氧器出水溫度、凝汽器壓力等，所有試驗(yàn)儀表均經(jīng)第三方法定檢定機(jī)構(gòu)校驗(yàn)合格，精度滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求[2]。

3.2 試驗(yàn)步驟

a.隔離系統(tǒng)使其滿足試驗(yàn)要求，具體隔離要求參見隔離清單。

b.試驗(yàn)前機(jī)組解除AGC方式、退出CCS機(jī)組遙控。

c.試驗(yàn)開始前，將除氧器水箱、凝汽器熱井補(bǔ)水至較高水位，并調(diào)整至平衡狀態(tài)，保持除氧器水位穩(wěn)定。

d.試驗(yàn)前完成吹灰，試驗(yàn)期間停止補(bǔ)水。

e.對(duì)各試驗(yàn)工況調(diào)整鍋爐燃燒狀態(tài)，使機(jī)組負(fù)荷與主要運(yùn)行參數(shù)滿足試驗(yàn)要求，盡可能少用再熱器減溫水。調(diào)整汽機(jī)調(diào)節(jié)汽閥開度，使其滿足試驗(yàn)基準(zhǔn)。

f.各工況調(diào)整后，保持機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間。

g.試驗(yàn)過(guò)程中，加強(qiáng)監(jiān)視，確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，如遇異?，F(xiàn)象，則停止試驗(yàn)，按河北西柏坡發(fā)電有限責(zé)任公司運(yùn)行規(guī)程處理。試驗(yàn)全部結(jié)束后，由試驗(yàn)單位通知當(dāng)班值長(zhǎng)，恢復(fù)機(jī)組相關(guān)系統(tǒng)。

h.機(jī)組穩(wěn)定后，試驗(yàn)開始，通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動(dòng)采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3.3 試驗(yàn)取值與修正

通過(guò)加裝絕壓變送器實(shí)測(cè)得到凝汽器喉部壓力為凝汽器壓力Pc。凝汽器過(guò)冷度[3]Δt s-c=t st c，其中，t s為凝汽器壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度;t c為熱井凝結(jié)水溫度，凝汽器端差δt=t s-t2，其中，t s為凝汽器壓力下的飽和溫度;t2為循環(huán)水出口溫度。

依據(jù)設(shè)計(jì)循環(huán)水進(jìn)水流量與設(shè)計(jì)循環(huán)水進(jìn)水溫度，通過(guò)修正計(jì)算將高、低壓凝汽器壓力修正到設(shè)計(jì)條件下。依據(jù)實(shí)際熱井平均運(yùn)行水位，通過(guò)凝汽器廠家提供的修正曲線，對(duì)凝結(jié)水過(guò)冷度進(jìn)行修正。

3.4 性能考核試驗(yàn)分析

按改造后凝汽器技術(shù)要求，在汽輪機(jī)V WO工況下，對(duì)凝汽器性能指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試及分析，相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果見表1—2。

表1 VWO工況凝汽器試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2 VWO工況凝汽器性能考核指標(biāo)

年平均運(yùn)行背壓(冷卻水溫20℃)考核指標(biāo):V WO工況下，修正到設(shè)計(jì)冷卻水溫(20℃)下的凝汽器平均壓力為4.977 k Pa，低于年平均運(yùn)行背壓保證值5.0 k Pa。且V WO工況代表汽輪機(jī)最大通流能力，即凝汽器的最大熱負(fù)荷工況，高于年平均運(yùn)行狀態(tài)下的凝汽器熱負(fù)荷。

銘牌工況滿發(fā)時(shí)凝汽器背壓考核指標(biāo):VWO工況下，機(jī)組負(fù)荷為620.6 MW，超過(guò)銘牌工況600 MW，此時(shí)凝汽器壓力為8.744 k Pa，低于保證值11.8 k Pa。

過(guò)冷度考核指標(biāo):V WO工況下，試驗(yàn)過(guò)冷度為0.67℃，經(jīng)熱井平均運(yùn)行水位修正后過(guò)冷度為0.4℃，低于過(guò)冷度保證值0.5℃。

端差考核指標(biāo):V WO工況下，凝汽器端差為3.67℃，低于端差保證值4.33℃，因此，該項(xiàng)指標(biāo)合格。

凝汽器出口凝結(jié)水含氧量考核指標(biāo):V WO工況下，凝汽器出口凝結(jié)水含氧量為4.536μg/L，低于凝結(jié)水含氧量保證值20μg/L。

3.5 性能試驗(yàn)分析

為了評(píng)估本次凝汽器改造后的運(yùn)行效果，在600 MW、480 MW與320 M W工況下分別進(jìn)行了凝汽器性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3—4。

表3 凝汽器性能試驗(yàn)結(jié)果

凝汽器改造后3次不同工況性能試驗(yàn)數(shù)值接近，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)3次試驗(yàn)結(jié)果凝汽器端差、凝汽器過(guò)冷度、高、低壓凝汽器壓力基本相差不大，都在設(shè)計(jì)保證值內(nèi)，說(shuō)明改造后凝汽器性能保持穩(wěn)定，能夠滿足汽輪機(jī)提效改造后各工況需要。600 MW機(jī)組降低煤耗2.1 g/k Wh，凝汽器改造后可降低煤耗約2.70 g/k Wh，機(jī)組平均年運(yùn)行7 000 h，年可節(jié)約標(biāo)煤5 500 t，標(biāo)煤價(jià)格為500元/t，年節(jié)約用煤費(fèi)用約290萬(wàn)元。

表4 修正到設(shè)計(jì)冷卻水進(jìn)口溫度20℃和流量63 364 t/h條件下凝汽器壓力

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)600 MW汽輪機(jī)組凝汽器進(jìn)行重新設(shè)計(jì)、改造后，更換隔板、管束及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，凝汽器面積由38 000 m2增加至39 600 m2，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證從此改造使凝汽器性能得到全面提升，滿足汽輪機(jī)提效改造后各工況需要，并可實(shí)現(xiàn)機(jī)組節(jié)能降耗。