某熱電廠汽輪機(jī)，凝汽設(shè)備主要凝汽器、射水抽氣器循環(huán)泵、逆流式自然通風(fēng)冷卻塔組成。機(jī)組于2005年投入運(yùn)行，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，機(jī)組真空日趨降低，甚至降負(fù)荷運(yùn)行，機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性面臨著巨大的挑戰(zhàn)。運(yùn)行調(diào)整、真空嚴(yán)密性試驗(yàn)未見異常，停機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)凝汽設(shè)備的大面積結(jié)垢。

 

 

凝汽器是汽輪發(fā)電機(jī)組的重要組成部分，其作用是將汽輪機(jī)的排汽冷卻凝結(jié)成水并形成高度真空。正常運(yùn)行時(shí)凝汽器的排汽壓力與排汽溫度的關(guān)系是飽和壓力與飽和溫度的關(guān)系，也就是說凝汽器的排汽壓力是由相應(yīng)的飽和溫度來決定的，而飽和溫度與外界冷卻介質(zhì)的熱交換程度有關(guān)，在凝汽器中蒸汽冷卻發(fā)生相變，相變時(shí)凝結(jié)水在主凝結(jié)區(qū)換熱面上保持飽和溫度ts，蒸汽凝結(jié)時(shí)放出的熱量被循環(huán)水吸收，凝汽器內(nèi)飽和溫度ts的變化：

 

s=tw1+σt+△t

 

據(jù)此分析結(jié)垢對(duì)循環(huán)水入口溫度tw1、循環(huán)水溫升△t、凝汽器端差σt的影響便可找出真空低的原因。

 

 

 

循環(huán)水入口溫度受所在地氣候和季節(jié)的影響，相同氣候條件下循環(huán)水入口溫度主要決定于冷卻塔的工作狀況。停機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)冷卻塔淋水填料中下部積泥、結(jié)垢嚴(yán)重，泥垢導(dǎo)致冷卻塔淋水密度減小、通風(fēng)阻力增加，冷卻塔逆流熱交換變?nèi)?，循環(huán)水出水溫度升高，從而機(jī)組真空下降。據(jù)測(cè)算，循環(huán)溫度下降5℃，凝汽器真空可提高1%，循環(huán)水溫升高是凝汽器真空低的主要原因。

 

 

 

 

凝汽器傳熱系數(shù)K是影響凝汽器端差的主要因素。傳熱系數(shù)K主要取決于凝結(jié)換熱系數(shù)a1、導(dǎo)熱系數(shù)a2、對(duì)流換熱系數(shù)a3，下面分別對(duì)三個(gè)過程進(jìn)行分析:

 

1.蒸汽在銅管外壁的凝結(jié)換熱

 

蒸汽冷卻凝結(jié)時(shí)管壁被一層液膜覆蓋，凝結(jié)時(shí)放出的熱量必須穿過液膜才能傳到冷卻面，影響凝結(jié)換熱的主要因素從運(yùn)行角度看是不凝結(jié)氣體(空氣)，對(duì)凝結(jié)換熱產(chǎn)生十分不利的影響，在靠近液膜表面的蒸汽側(cè)，隨著蒸汽的凝結(jié)，蒸汽的分壓力減小，不凝結(jié)氣體的分壓力增大，蒸汽在抵達(dá)液膜表面進(jìn)行凝結(jié)前必須以擴(kuò)散方式穿過聚集在界面附近的不凝結(jié)氣體層。

 

此外，蒸汽分壓力的下降，使相應(yīng)的飽和溫度下降，減小了凝結(jié)的驅(qū)動(dòng)力。不凝結(jié)氣體的聚集主要取決于抽氣器的效率。運(yùn)行中由于射水抽氣器內(nèi)結(jié)垢導(dǎo)致擴(kuò)壓管直徑變小發(fā)生排水阻塞現(xiàn)象，使排水管水壓升高，影響到混合室抽氣壓力升高，導(dǎo)致真空下降。另外結(jié)垢導(dǎo)致射水抽氣器通流變小、水流阻力增大，摩擦導(dǎo)致進(jìn)入混合室的工作水溫度升高，混合室內(nèi)抽氣壓力升高，真空降低。

 

2.結(jié)垢對(duì)銅管內(nèi)外壁導(dǎo)熱的影響

 

潔凈銅管的導(dǎo)熱系數(shù)是很小的，然而銅管內(nèi)壁附著的泥垢、水垢表現(xiàn)為附加熱阻，使導(dǎo)熱系數(shù)急劇下降。

 

3.結(jié)垢對(duì)對(duì)流換熱的影響

 

對(duì)流換熱系數(shù)與循環(huán)水流速的0.8次方成正比，提高流速對(duì)換熱十分顯著。然而循環(huán)泵的結(jié)垢導(dǎo)致循環(huán)泵的出力下降、流速降低、換熱減弱、真空降低。

 

針對(duì)凝汽設(shè)備大面積結(jié)垢的情況，我們推薦使用掃頻電子除垢儀設(shè)備。采用該設(shè)備進(jìn)行清洗后，可使凝汽設(shè)備的工作狀況大為改觀，機(jī)組的真空明顯提高。相同負(fù)荷下，真空度將提高到約-0.083 MPa左右的范圍，對(duì)于機(jī)組的安穩(wěn)運(yùn)行以及安全性大為改觀。

 

凝汽設(shè)備結(jié)垢是一個(gè)相對(duì)緩慢的過程，運(yùn)行中應(yīng)加強(qiáng)化學(xué)監(jiān)督，保持良好的循環(huán)水品質(zhì)，定期分析循環(huán)水入口溫度、循環(huán)水溫升、凝汽器端差等參數(shù)的變化情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)凝汽設(shè)備運(yùn)行過程中存在的問題，并采取相應(yīng)的消除措施，保持機(jī)組良好的真空工況，保證電廠的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。