李 俊，王晉權(quán)，樊琦明

（1.山西兆光發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 霍州 031400；2.山西格盟安全生產(chǎn)咨詢有限責(zé)任公司，山西 太原 030006）

0 引言

直接空冷機(jī)組具有優(yōu)良的防凍性能，但由于真空系統(tǒng)容積大，冬季低環(huán)境溫度運行時，防凍措施仍有不足，需采取一定的優(yōu)化措施，達(dá)到較好的防凍效果。

直接空冷兩缸兩排汽汽輪機(jī)低壓缸為碳鋼板的大型焊接結(jié)構(gòu)，由于尺寸大，剛度相對較差。低排汽壓力運行時低壓缸內(nèi)外壓差較大易產(chǎn)生變形，存在改變低壓缸部分動靜間隙、引起動靜碰磨、汽機(jī)振動增大的風(fēng)險。直接空冷機(jī)組空冷設(shè)備龐大，負(fù)壓系統(tǒng)容積大，冬季運行時，受嚴(yán)密性影響及出于防凍考慮，機(jī)組運行排汽壓力偏高，經(jīng)濟(jì)性差。同時，由于水環(huán)真空泵的抽吸能力有限，抽真空系統(tǒng)出力對直接空冷機(jī)組排汽壓力控制造成很大影響。

1 機(jī)組概況

某電廠2×600 MW機(jī)組汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的NZK600-24.2/566/566型超臨界雙缸雙排汽直接空冷凝汽式汽輪機(jī)?？绽鋶u配置56臺風(fēng)機(jī)，抽真空系統(tǒng)配置3臺水環(huán)式真空泵，正常運行中真空泵采用1用2備運行方式，真空泵運行電流210 A左右。機(jī)組自投產(chǎn)以來，為了防止空冷系統(tǒng)冬季發(fā)生凍損事故，冬季運行時一直將機(jī)組最低排汽壓力維持在10 kPa。

2 抽真空設(shè)備優(yōu)化方案分析

600 MW機(jī)組原有抽真空設(shè)備為3臺100%容量的水環(huán)真空泵，正常運行時1臺水環(huán)真空泵運行，運行電流為210 A，冬季環(huán)境溫度低時，受水環(huán)真空泵工作液溫度影響，水環(huán)真空泵的抽真空能力有限，尤其是當(dāng)機(jī)組運行背壓為10 kPa時，空冷島抽真空溫度和凝水溫度偏差較大，有造成空冷島管束凍結(jié)的潛在危險。為提高空冷系統(tǒng)抽真空能力，現(xiàn)在主要有兩種抽真空設(shè)備優(yōu)化方式。

2.1 羅茨泵+真空泵

該裝置采用兩級串聯(lián)的真空泵組，前級泵采用水環(huán)真空泵，主泵用羅茨真空泵。羅茨泵的作用是提高凝汽器真空度，加大抽氣量，中間采用冷卻器冷卻后僅剩不凝結(jié)氣體，減少水環(huán)真空泵的抽氣量，實現(xiàn)維持真空作用。該系統(tǒng)為了節(jié)能，系統(tǒng)選型時抽氣量均偏小，一旦真空嚴(yán)密性高于130 Pa/min，會出現(xiàn)抽吸能力不足、真空降低的現(xiàn)象，且不易發(fā)現(xiàn)。甚至在機(jī)組升降負(fù)荷過快時，也會導(dǎo)致機(jī)組真空波動，同時也會導(dǎo)致轉(zhuǎn)機(jī)、設(shè)備增加，日常維護(hù)量有所增加。

2.2 蒸汽噴射器抽真空技術(shù)

該技術(shù)為蒸汽噴射器和水環(huán)真空泵的兩級串聯(lián)系統(tǒng)：在空冷凝汽器主抽氣管路上設(shè)置1臺蒸汽噴射器，對空冷凝汽器進(jìn)行抽吸，抽吸的不可凝結(jié)氣體和相應(yīng)的部分水蒸氣進(jìn)入1臺冷凝器。水蒸氣凝結(jié)成水，經(jīng)U形管回收至排氣裝置。不可凝結(jié)氣體和少量水蒸氣，由水環(huán)真空泵抽出。水環(huán)真空泵可以利舊以降低設(shè)備初投資，也可以重新購置小型水環(huán)真空泵達(dá)到節(jié)電的目的。系統(tǒng)流程如圖1所示。

圖1 蒸汽噴射器抽真空系統(tǒng)流程圖

該系統(tǒng)抽吸能力強(qiáng)，極限真空高，其極限真空可達(dá)到1 kPa以下，在保證抽真空能力的同時可回收乏汽和動力蒸汽，系統(tǒng)布置簡單靈活，維護(hù)量小，設(shè)備檢修維護(hù)費用低。

3 具體優(yōu)化措施

3.1 汽輪機(jī)本體大修期間對低壓缸通流進(jìn)行優(yōu)化

在汽輪機(jī)本體大修期間，調(diào)整低壓缸各部分間隙時將低排汽壓力下低壓缸變形引起的變量計算在內(nèi)，為機(jī)組低排汽壓力運行創(chuàng)造條件。在汽封間隙調(diào)整時，上半部分汽封間隙按照設(shè)計要求上限值控制，下半部分汽封間隙按照設(shè)計要求的下限值控制。以低壓缸調(diào)閥端第二級隔板汽封為例，廠家設(shè)計值為：隔板汽封間隙1.30～1.50 mm。在檢修調(diào)整時，上半部分隔板汽封最頂部間隙調(diào)整至1.50 mm，下半部分隔板汽封最底部間隙調(diào)整為1.30 mm，中間汽封間隙采取平緩過渡方式，避免中分面處上下汽封錯口。

3.2 抽真空系統(tǒng)優(yōu)化

在空冷凝汽器抽真空系統(tǒng)的抽氣母管上引出1根支管并列設(shè)置1臺蒸汽噴射器，蒸汽噴射器作為預(yù)抽系統(tǒng)將空冷凝汽器中不凝結(jié)氣體和部分乏汽初步升壓后排放到列管式冷凝器冷卻，水蒸氣凝結(jié)成水，經(jīng)U形管回收至排氣裝置熱井。不可凝結(jié)氣體和少量水蒸氣，由1臺小型水環(huán)真空泵排出。

3.3 機(jī)組運行期間進(jìn)行運行方式優(yōu)化

a）機(jī)組啟動時，原有的水環(huán)真空泵按原運行方式投入運行并迅速建立真空。在正常運行階段，機(jī)組真空穩(wěn)定的情況下，蒸汽噴射抽真空系統(tǒng)投入運行，原水環(huán)真空泵全部備用。

b）在不同負(fù)荷段優(yōu)化調(diào)整空冷島各列運行方式，合理安排風(fēng)機(jī)投入臺數(shù)和風(fēng)機(jī)頻率的組合調(diào)節(jié)。嚴(yán)格按照要求定期進(jìn)行機(jī)組真空嚴(yán)密性試驗，確保機(jī)組真空系統(tǒng)嚴(yán)密性合格。

各空冷列盡可能投入運行，各風(fēng)機(jī)運行頻率一致，以低頻率運行。每列的第1、第8臺風(fēng)機(jī)可依據(jù)抽真空溫度保持較低頻率運行或停運。冬季運行時，維持機(jī)組排汽壓力高于6.5 kPa，且每列至少保持4臺以上風(fēng)機(jī)運行。

c）冬季運行安全要求。機(jī)組冬季運行中，環(huán)境溫度高于-5℃時，機(jī)組負(fù)荷高于330 MW時，機(jī)組排汽壓力控制在7 kPa運行；環(huán)境溫度低于-5℃時，按表1控制機(jī)組運行排汽壓力。

表1 機(jī)組運行排汽壓力控制表

4 優(yōu)化效果

a）系統(tǒng)實施改造后，蒸汽噴射器抽真空系統(tǒng)運行穩(wěn)定，并體現(xiàn)出較好的節(jié)能效果。與原水環(huán)真空泵系統(tǒng)相比，機(jī)組排汽壓力平均降低0.4 kPa，運行電流降低124 A，具體見表2。

表2 蒸汽噴射器抽真空系統(tǒng)與原真空系統(tǒng)運行對比

b）優(yōu)化后抽真空系統(tǒng)需消耗動力蒸汽將會影響機(jī)組煤耗增加，但機(jī)組實際運行排汽壓力由10 kPa降低至7 kPa運行，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性明顯提升。

c）真空系統(tǒng)優(yōu)化完成后，原抽真空系統(tǒng)3臺水環(huán)真空泵僅在機(jī)組啟動抽真空時投入運行，正常運行時水環(huán)真空泵停運列備。夏季高溫時，減少了水環(huán)真空泵汽水分離器水位高溢流造成的除鹽水浪費，同時原真空泵維護(hù)工作量減少，該部分檢修維護(hù)費用降低。

5 結(jié)束語

通過對600 MW直接空冷兩缸兩排汽機(jī)組采取低壓缸通流間隙優(yōu)化、抽真空系統(tǒng)優(yōu)化、運行調(diào)整優(yōu)化等措施，在確保滿足空冷防凍前提下，實現(xiàn)了機(jī)組排汽壓力優(yōu)化，提高了機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，對同類型機(jī)組進(jìn)行相關(guān)冷端性能優(yōu)化提供了參考。