射水抽气器优化与改进系统概况及运行中存在的问题

N机组长时间运行后,凝汽器真空开始缓慢下降,启动备用射水抽气器无效,机组出力逐渐降低,排气缸温度升高等问题,经过检查发现凝汽器侧壁汽室有积水是真空下降的主要原因。将侧壁汽室加装疏水装置把积水直接排至热水井,既解决了积水问题,又回收了工质。经过上述改造的机组投入运行后,真空没有再下降。

凝汽设备是凝汽式汽轮机的一个重要组成部分,其工作性能好坏将直接影响整个汽轮机组的经济性和安全性。在运行中,因凝汽设备故障(铜管结垢、真空系统严密性差、抽汽器故障、铜管漏泄等)原因所引起的机组降低出力和停机事件经常发生,因此如何能够很好地消除凝汽设备故障,保证凝汽设备的最佳工作状态,对机组的安全生产和经济运行至关重要。

一期工程1、2号机为CC50-8.83-1.27、0.型,3号机为N90、-1型。在3号机组投运后,经过长时间运行,凝汽器真空开始缓慢下降,查找真空系统没有漏泄处,启动备用射水抽气器无效,机组出力逐渐降低,排气缸温度升高,经检查发现凝汽器侧壁汽室有积水是真空下降的主要原因。下面就机组射水抽气器空气管道优化与改进作一介绍。

1射水抽气器系统概况及运行中存在的问题

1.1射水抽气器系统概况

MW机组的凝汽器型号为N--2型,设有甲、乙两侧凝汽器,两侧凝汽器其顶部中间由带伸缩节的面积为4.44m2的蒸汽联通管相连接。每侧冷凝管束由根25mm×1mm×mm的锡黄铜管组成。甲乙两侧各设有一抽气口布置在管中心(见图1),凝汽器的空气管由前水室侧壁汽室引出。经抽空气管路引出汇至抽气母管,抽气母管连接射水抽气器。

1.2射水抽气器运行中存在的问题

a.汽轮机长时间运行后,真空系统开始出现缓慢下降,排气缸温度升高,负荷下降。

b.凝汽器端差超过正常值,而且随着时间逐渐变大。

c.射水抽气器空气管道手感较凉,与正常运行情况不符。

d.汽耗率、煤耗率比正常运行时高。

e.真空下降严重威胁机组安全运行,造成1次非计划停运。

2射水抽气器原因分析

停机后,对凝汽器真空系统进行全面检查,没有明显的漏真空情况,而且是机组运行一段时间后才出现真空下降,基本可以排除真空系统漏泄情况。认真检查排除真空管道上阀门误开、误关等情况,对循环水泵、射水抽气器运行情况进行检查,射水池水位、水温正常,射水泵电流、射水压力也没有发现异常情况。当打开凝汽器侧壁汽室丝堵发现凝汽器侧壁汽室有积水流出,这就是真空下降的主要原因。下面对凝汽器侧壁积水进行分析。

a.汽轮机排汽进入凝汽器后不断放热凝结,流经空气冷却区后蒸汽的大量凝结工作已基本结束,但仍有少量未凝结的水蒸汽和漏入的空气一起汇集于凝汽器中间的抽气管,共同流向侧壁汽室至抽气母管,从抽气器抽出。由于靠近这段气室内壁是凝汽器循环水入口水室外壁的一部分,侧壁汽室与水室有较大的接触面积,凝汽器水室入口水温度较低,而侧壁汽室内的空气混合物略低于排汽温度,与循环水入口温度存在一定的差值,因此空气混合物流过这段气室会有很大一部分未凝结的蒸汽放出热量凝结成水,沿侧壁下落于汽室底部。由于汽室内没有疏水装置(丝堵在正常运行时是封闭状态),水在汽室底部会越积越多,水位逐渐上升。

b.当汽轮机大修后,为检查真空系统漏泄点,一般在停机后进行凝汽器泡水试验,泡水时水从抽汽口进入侧壁汽室和抽空气管路并积存在这里。

当启机抽真空时,凝汽器压力就是当地大气压p0(假定p0=.kPa)。抽汽器喉部压力为p1=4.kPa(绝对)在抽汽管道中形成的压差:p1=p0-p1=97.kPa正常运行时凝汽器绝对压力p2=5.kPa(绝对)在正常运行时在抽汽管道中形成的压差:p2=p2-p1=5.4.=1.kPa可以看出机组启动抽真空时在抽汽管道中形成的压差远远大于在正常运行时在抽汽管道中形成的压差,启机抽真空时抽汽器和凝汽器之间强大的抽力将积存在侧壁汽室的大部分水抽走,随着机组投入运行,凝汽器真空升高及抽汽器的真空压差减小,凝结在侧壁汽室的积水因抽力的减小,而没有被抽走,就逐渐积存下来,而且水位越来越高。这也是为什么启机后,正常长时间运行后,才出现真空下降现象的真正原因。

c.正常运行时侧壁汽室积水随着运行时间的累积,水位逐渐升高,超过侧壁汽室一定高度h1时(见图1),将甲、乙抽汽管入口正好淹没,随着积水的不断累积,水位继续升高直到积水能从抽气口回到凝汽器热水井,即积水达到最大的h2高度,这时积水将甲、乙抽汽管入口完全淹没,凝汽器和抽汽器之间就存在阻力,这样凝汽器内部空气不利于顺利排除而积存,造成真空缓慢下降。

d.由于汽室内的水位逐渐上升遮住了部分空气抽出口,空气流通阻力有所提高,真空下降,造成经济性下降,另外空气分压力的增大,将增加空气在水中的溶解度,使凝结水的含氧量增加,加剧了低压管道和低压加热器的腐蚀,加大了除氧器的负担,对机组安全运行有不利影响。此外空气分压力增大还会使凝结水过冷度加大,降低射水抽汽器的效率。

3射水抽气器解决办法及效果

借鉴1、2号机组采用真空管道加装疏水罐,定期排放积水的方法,将3号机也增加疏放水装置。因为1、2号机真空管道加装疏水罐是因为真空管道布置的水平标高较凝汽器热水井正常运行水位低,不得已采用疏水罐。而3号机真空管道不存在这样的问题,考虑到能将侧壁汽室积水放净,侧壁汽室加装疏水装置把积水直接排至热水井,增设疏水排放装置是解决积水问题的关键所在,由于在凝汽器内加装疏水管,工艺要求高,施工困难,不宜进行。经研究在甲乙两侧空气抽出口下部丝堵处各加装了疏水管,引至凝汽器的热水井。检修将甲乙两侧空气抽出口下部丝堵处各加装了25mm×3mm的疏水管,让运行中生成的积水经疏水管流入热水井。

3号机经过改进后积水从新增加的管道流进热水井,既解决了积水问题,又回收了工质,减少了运行中的操作次数。经过上述改造的机组投入运行后,经过长时间运行到现在,真空没有再出现下降,运行状况一直比较稳定,机组运行的安全性和经济性都得到了提高。