50MW汽轮机配套凝汽器性能试验及真空节能优化研究

郑文凯

【摘 要】Through the performance test and vacuum energy-saving research on the condensation system of the steam turbine generating unit of a petrochemical enterprise 's own power plant, the related operation indexes of the condenser system are comprehensively tested and evaluated. Check whether the performance indicators are up to the standard, such as heat transfer end difference, vacuum tightness,

cleanliness, supercooling, water resistance, etc. Understand the operation status of condenser system, find out and analyze the bottlenecks, and put forward solutions, constantly optimize the power plant cold end system to further enhance the thermal cycle efficiency, achieve the purpose of reducing energy consumption standards.%通过对某石化企业自备电厂汽轮机发电组凝汽系统进行性能试验和真空节能研究, 对凝汽器系统的相关运行指标进行综合测试、评价.检验各项性能指标是否达标, 如传热端差、真空严密性、清洁度、过冷度、水阻等, 了解凝汽器系统运行现状, 查找分析存在的瓶颈, 并提出解决对策, 不断优化电站冷端系统进一步提升热力循环效率, 实现降低能耗标准目的. 【期刊名称】《应用能源技术》 【年(卷),期】2019(000)004 【总页数】3页(P26-28)

【关键词】真空;性能试验;端差;过冷度

【作 者】郑文凯

【作者单位】中国石化集团茂名石化分公司,广东 茂名 525000 【正文语种】中 文 【中图分类】TK243.1 0 引 言

50 MW汽机发电机组机组采用的是某汽轮电机有限责任公司生产的型号为CC50-9.5/4.0/1.27，高压、单缸、单轴、双抽汽、冲动冷凝式汽轮机。配套发电机为某发电机设备制造的60 MW空冷发电机。 汽轮机主要设计参数见表1。

表1 汽轮机主要设计参数设计参数数 值主蒸汽设计压力/MPa9.5±0.3主蒸汽设计温度/℃535±5额定/最大发电量/MW50/60纯凝工况/t·h-1184额定转速/r·min-13000

1 凝汽器系统及真空研究目的 1.1 凝汽器性能试验 (1)凝汽器主要技术参数

凝汽器为对分双流程表面式凝汽器，主要设计技术参数见表2。

表2凝汽器主要技术参数项目名称单 位数 值试验冷却水流量t/h7237.46试验凝汽器压力KPa9.27试验低压缸排汽温度℃41.85试验冷却水进口温度℃28.63试验冷却水出口温度℃39.63试验排出凝汽器凝结水温度℃41.85试验冷却水进口压力MPa0.219试验冷却水出口压力MPa0.196抽气口进口压力kPa6.54试验当地大气压力kPa100.86试验凝汽器真空度%90.81试验凝汽器水阻kPa22.41 设计冷却

管清洁系数0.85 (2)试验工况及内容

这次凝汽器试验的汽轮机组发电负荷为49.43 MW，进汽流量为256 t/h，一级高压蒸汽抽汽流量为36.55 t/h，二级低压蒸汽抽汽流量为55.52 t/h，满足测试负荷的要求。试验期间，汽轮机组的凝汽器和回热系统运行工况如主蒸汽压力、主蒸汽温度、循环水流量、主蒸汽流量等重要参数保持稳定至少30分钟。由于凝汽器热负荷是难以测量的量，主蒸汽参数维持额定参数运行主要是用参数控制保证凝汽器热负荷在额定参数下运行。凝汽器试验测点如图1所示。 图1凝汽器试验测点 (3)凝汽器性能试验测试数据

这次试验是在汽轮机正常运行工况下进行的，具体试验数据见表3。 (4)试验数据计算及分析

根据凝汽器性能试验测取数据，按照标准提供的公式进行计算，主要性能参数计算值见表4。

表3凝汽器性能试验测量值测量项目单 位数 值真空度kPa90.79冷却水入口温度℃28.35冷却水出口温度℃39.66凝结水出水温度℃41.97发电负荷MW48.53主蒸汽进汽流量t/h253主蒸汽进汽温度℃533.1主蒸汽进汽压力MPa9.12冷却水入口压力MPa0.222冷却水出口压力MPa0.187冷却水进水流量t/h7231.4凝结水出水流量t/h143.2

表4凝汽器主要性能参数计算值汇总主要性能参数单位数值真空度%90.79 冷却水出入口温升℃11.31凝汽器端差℃4.7管壁热阻比例%2.77管侧热阻比例%39.68污垢热阻比例%22.46壳侧热阻比例%35.10过冷度℃2.5凝汽器热负荷kW92452.2 总体传热系数W/(m2·℃)2896.6 管壁热阻m2·K/W0.00000956冷却水侧管热阻m2·K/W0.0001370 污垢热阻m2·K/W0.0000656 冷却管清洁系数

0.81蒸汽侧管子热阻壳侧热阻m2·K/W0.0001223总热阻(试验计

算)m2·K/W0.0003554 凝汽器压力评定等级合格,实际性能优于设计 凝汽器水阻kPa42.3凝汽器水阻评定等级不合格,水阻比设计值偏大

从上述指标进行评定，该凝汽器总体运行状况较好，基本达到设计和经济运行的需要。对主要性能参数分析如下：

(1)凝汽器水阻略微偏大。凝汽器修正后凝汽器水阻42.3 kPa，比同类凝汽器水阻值39 kPa高3.3 kPa。说明凝汽器或附属管道阻力比设计值偏大。考虑利用机组检修时对凝汽器内部情况拆盖进行检查并采取高压水枪冲洗等有效措施，保持凝汽器铜管和附属管路清洁。

(2)凝汽器冷却水管结垢程度一般。计算结果显示该凝汽器冷却水管清洁系数低于设计清洁系数。在试验期间，冷却水管流速为1.32 m/s，根据凝汽器与真空系统运行维护导则相关要求，HSn70-1管材允许的最低流速为1.0 m/s，流速较高时将有利于减少铜管结垢的几率。考虑利用机组检修对凝汽器铜管抽样检测，保持铜管内部清洁。

1.2 凝结水量和冷却水量的影响

凝汽器的一个重要设计原则是按额定的蒸汽量、冷却水进口温度和冷却水量考虑设计的。而实际运行工况上述参数都会随着工况的变化而动态变化。当冷却水进口温度降低，换交换能力增强，吸热量将会增加，导致蒸汽冷凝的温度下降，同步使排汽压力降低，凝汽器内真空增加。本汽轮机组凝汽器的冷却水量稳定，平均进出水的温差在10 ℃左右，进出水温差总体较大。循环冷却水的温升与凝汽器蒸汽进入量成正比关系，与循环冷却水量成反比关系。分析2#汽轮机负荷调整时的参数趋势，如图2所示。

图2汽轮机真空凝液量趋势

从图2可以得出，汽轮机组真空度随凝液量增加而下降，相反则真空明显上升，

可见真空度受凝液量影响较大。凝汽器额定蒸汽进汽量为125 t/h，在实际运行中，排汽量为130 t/h,与设计值相比增加5%左右，在不改变现状下增开一台循环水冷却泵，采用在增加循环冷却水量的方式提高真空，循环冷却水泵的电机功率为1 120 kW，这将导致装置电耗增加明显，虽然在一定程度上提高真空，但运行方式不经济。 2 优化方向的确定

绘制凝汽器不同汽、水温度变化规律曲线是监督凝汽器运行特性一种有效的方法[2]。本汽轮机组绘制的凝汽器运行特性监督曲线见图3。绿色段表示在额定工况下汽轮机组的凝汽器在冷却水温升、传热端差、过冷度的变化趋势曲线，红色段表示实际运行工况下本汽轮机组冷却水进口温度、冷却水出口温度、凝汽器真空下的饱和温度和凝结水出水温度变化趋势曲线，并将两种不两同的曲线进行比较，便可得出差异，从而进一步评价凝汽器的运行状况。 图3凝汽器运行特性监督曲线

根据图3实际运行趋势线A-B斜率较额定趋势线T1-T2斜率增大，意味着随着冷却水流量减少，冷却水水温升高；运行趋势线B-C斜率较额定趋势线T2-TS斜率变大，意味着随着传热端差升高，传热性能反而变差，可能代表冷却水管结垢或抽真空设备工作偏离设计工况；运行趋势线C-D斜率较额定趋势线TS-Tc斜率变大，意味着随着凝结水过冷度升高，系统严密性反而降低，代表凝汽器水位过高或抽真空设备偏离设计工况[3]；要求检查冷却水系统，包括冷却塔性能，影响凝汽器热负荷增加的装置内的疏水和排汽状况，进一步降低凝汽器额外热负荷，从而改善真空和提高经济性[5]。 3 结束语

通过试验研究，实施后可提高真空1 kPa，增加发电1 000 kW，降低供电标煤耗1～2 g/kWh，节能效果显著。

参考文献

【相关文献】

[1] 杨献勇主编.热工过程自动控制[M].清华大学出版社,2000.

[2] 李 勇,张卫红,王俊魁,等.考虑真空泵汽蚀特性的300 MW汽轮机凝汽器特性曲线[J].汽轮机技术, 2005, 47(6):411-413.

[3] 严俊杰,等.火电厂热力系统经济性诊断理论及应用[M].西安交通大学出版社, 2000. [4] 阎水保,阎留保著.电厂热力系统节能分析原理及应用[M].黄河水利出版社,2000. [5] 郑文凯.供热电厂热力系统节能优化研究[D]. 华南理工大学，2016.