华电呼图壁能源有限公司 新疆昌吉州呼图壁县 831200
摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，电厂建设越来越多。某电厂间接空冷机组凝汽器真空异常偏低，严重影响机组高温天气带负荷能力，同时使机组发电煤耗增加，机组经济性下降。通过不断分析试验，最终找到机组真空偏低原因，结合机组检修进行了彻底处理。
关键词：凝汽器真空；间冷塔换热；扇区清洗
引言
空冷系统由于优良的节水效能，相对于常规湿冷火电机组，在相同容量下节水量可达到60%~70%，近年来在中国北方富煤缺水地区获得了快速广泛的发展。空冷系统分为直接空冷系统和间接空冷系统，直接空冷系统具有占地面积小、投资低等优势，在中国空冷机组大规模发展早期时得到优先建设。但是，间接空冷系统设计运行背压低，抗环境风能力强，其优势逐渐显现，随着技术进步，投资成本也不断下降。由于煤价上涨，近期新建空冷机组多采用间接空冷系统。空冷系统以空气为末端换热介质，其性能受环境因素影响显著，背压和热耗率较同等级湿冷机组高出很多，尤其是背压随环境因素变化大幅波动，不利于机组经济性和安全运行。
1间接空冷机组冷端系统改造技术
将表面式凝汽器、循环水泵、空冷塔、空冷散热器以及附属管道阀门组成的冷端系统作为一个整体系统，其进口为汽轮机排汽，出口为凝结水，冷却介质为环境空气。根据近年来直接空冷系统尖峰改造案例，得出提高该整体系统换热器运行性能的技术思想为：在不改变空冷系统冷却能力的前提下，设置尖峰冷却系统分流进入主机凝汽器的排汽，降低主机凝汽器热负荷；或在冷端系统热负荷不变的前提下，增容改造，提高空冷系统的冷却能力。（1）方案一。为了降低主机凝汽器热负荷，在原间冷系统基础上，设置湿冷凝汽器系统，分流进入主机凝汽器的部分排汽至湿冷凝汽器进行冷却；湿冷凝汽器的循环冷却水经新建的机力通风冷却塔冷却或利用机组闲置的自然通风冷却塔冷却后由单独的循环水系统供给。其核心设备湿冷凝汽器与传统的湿冷凝汽器类似，根据分流的乏汽流量进行设计选型；附属系统包括乏汽系统、抽真空系统、凝结水系统、胶球清洗系统、循环水及补充水系统、热控系统、电气系统等。乏汽进入湿冷凝汽器后凝结成水，并通过自流回到主机凝汽器，不再增设凝结水泵。（2）方案二。为了减少冷却水量和耗水量，用蒸发式凝汽器系统代替方案一的湿冷凝汽器系统，分流进入主机凝汽器的部分排汽至蒸发式凝汽器系统进行冷却。根据分流的乏汽流量进行设计选型和单元组合，附属系统包括乏汽系统、抽真空系统、凝结水系统、补水系统、热控系统、电气系统等。乏汽进入蒸发式凝汽器后凝结成水，并通过自流回到主机凝汽器，不再增设凝结水泵。方案一和方案二均以分流乏汽降低热负荷从而降低运行背压为技术方案，以水为热中间载体，将乏汽热量转移到环境空气，因此均需要消耗一定量的水。（3）方案三。设置直接空冷系统，以分流部分主机排汽到直接空冷系统进行冷却。其核心设备直接空冷系统根据分流的乏汽流量进行设计选型。附属系统包括乏汽系统、抽真空系统、凝结水系统、热控系统、电气系统、空冷凝汽器等。乏汽进入直接空冷系统后的凝结成水，并通过自流回到主机排汽，不再增设凝结水泵。方案三与前两个方案类似，均以分流乏汽降低热负荷从而降低机组运行背压为技术思路，其最大特点是不耗水。
2改造运行效果
2.1供热、调峰能力
低压缸小排汽量运行技术较原抽汽供热技术可增加供热抽汽能力200t/h，最大抽汽量达到550t/h。实施低压缸小排汽量运行技术后，在维持相同的供热负荷时，发电负荷大幅降低。例如，原有抽汽供热方式时，汽机厂规定发电负荷110MW允许抽汽的最小负荷，且最大抽汽量为150t/h；改造后，供热抽汽量300t/h，供热负荷较原方式增加90MW，调峰能力较原方式增加了60MW。本机组为正压直吹式煤粉炉锅炉且最低稳燃负荷为30%BMCR，通过低压缸小排汽量运行技术和流化床直流锅炉低负荷运行方式调整，可以使机组在提供300t/h供热抽汽量时，具备40%额定负荷运行的深度调峰能力，充分发挥了正压直吹式煤粉炉燃烧技术的优势。
2.2对间冷塔扇区彻底清洗两遍
间冷塔散热器的清洁度对凝汽器真空，特别是夏季工况下的凝汽器真空有着非常大的影响。某电厂2×300MW机组地处西北，常年有风沙天气，空气中的灰尘、飘尘、悬浮颗粒都逐渐地吸附在间冷塔散热器上，散热器的空气间隙被灰垢堵塞。在增加换热热阻的同时也减小了散热器翅片间的空气流通面积，从而使循环冷却水与空气的换热效果下降，间冷塔扇区回水温度升高，进而影响凝汽器真空下降，汽轮机冷源损失增加，机组的带负荷能力受限。间冷塔散热器的清洁度对凝汽器真空的影响程度随着机组负荷的增加和环境温度的升高而显著增大。因夏季工况下，间冷塔内温度较高（超过50℃），扇区清洗时，上部水未流下便在高温散热器上蒸发，高压低流量的清洗水无法将扇区清洗干净。所以结合机组检修，24h不间断清洗耗时16天，对间冷塔扇区彻底清洗两遍。
2.3外界环境的影响
外界环境的影响主要是气温以及风向、风速的影响。首先，气温方面，空冷机组的冷却介质是空气，受外界温度的影响很大。如果外界的气温升高，尤其是在夏季，空气的温度比较高，就会导致冷凝管的冷却效率下降，排汽的温度就会升高，真空压力就会下降。此外，冷凝管的表面积比较大，夏季光照充足，而且光照比较强，会导致冷凝管吸收大量的太阳热量，增加了冷凝管本身的热源，在高温天气，空冷机组的运行效率下降。其次，风向和风速的影响。风向和风速也会影响空冷机组的真空情况。空冷岛正面进风的情况下，空冷的换热性能是最佳的，正面进风可以让风机在单位时间内吸入更多的风量，而且换热后的二次风，也不会出现热风回流的情况。如果是空冷岛的两侧进风，就会让换热性能下降，因为进风的一侧在进行换热之后会被吹向另外一侧，增加了另外一侧空冷岛的热负荷，造成相同负荷运转下机组的真空差增大。此外，风速较大时，就会影响空冷风机的吸风能力，而且在进行换热后容易出现热风回流的情况，增大空冷岛的热负荷，因此，风向的变化以及过高的风速都会导致空冷岛的冷却效果下降。
2.4叶片安全检查情况
实施低压缸小排汽量运行技术时，在低压缸上安装了叶片健康监测系统，运行过程中可实时监测末两级叶片的共振频率、叶顶间隙指标。通过两个供热期（低压缸小排汽量运行350多次）的运行监测，汽轮机制造厂家得出：末两级叶片在低压缸小排汽量运行的过程中，共振频率没有发生明显的变化，可以看出低压缸小排汽量运行时末级叶片叶顶间隙（安装了两个间隙测点，间隙1、间隙2）略有减小，但在厂家允许范围之内，说明叶片运行安全性良好；同时利用停机机会对低压缸末级叶片进行了外观检查，叶片表面光亮、平滑，未发现水蚀迹象。空冷热电联产机组实施低压缸小排汽量运行技术，末级叶片动应力增加、鼓风、过热等问题可以通过合理控制背压及排汽量来解决，通过两个供热期的运行检查，末级叶片运行安全性良好；对于处于环境温度较低地区的间接空冷机组而言，实施低压缸小排汽量运行技术时，稳定控制背压、防止空冷散热器在极寒天气发生冻结必须引起重视。
结语
综上所述，环境温度一定时，机组负荷越高，循环水流量对机组背压的影响越明显，减少同样的流量，负荷越高，背压上升的幅度越大。在实际的生产中，需要对间接空冷机组定期进行检查，通过测漏仪以及科学的检测方法查找排除漏点，采取有效的措施防止真空机组出现漏气情况，确保机组的安全稳定运行。通过加装叶片健康监测系统，实时监测低压缸末级叶片运行安全性，验证了空冷机组末级叶片设计性能够适应低压缸小排汽量技术，同时验证了低背压、低压缸小排汽量运行技术可以避开末级叶片动应力大、防止末级叶片过热超限等工况长时间运行。
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