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凝汽器真空低的原因分析及防范措施

文章出处：网责任编辑：作者：人气：-发表时间：2023-01-06 16:28:00

真空是影响汽轮机带负荷和效率的一个重要指标，据估算中小型汽轮机真空每提高1%，机组功率可增加1%，煤耗下降1%。汽轮机真空的形成和维持是靠凝汽设备来完成的，凝汽设备工作的好坏直接关系着电厂的热经济性和安全性。

某热电厂汽轮机，凝汽设备主要凝汽器、射水抽气器循环泵、逆流式自然通风冷却塔组成。机组于2005年投入运行，随着运行时间的延长，机组真空日趋降低，甚至降负荷运行，机组的安全性和经济性面临着巨大的挑战。运行调整、真空严密性试验未见异常，停机检查发现凝汽设备的大面积结垢。

凝汽器真空低的主要原因

凝汽器是汽轮发电机组的重要组成部分，其作用是将汽轮机的排汽冷却凝结成水并形成高度真空。正常运行时凝汽器的排汽压力与排汽温度的关系是饱和压力与饱和温度的关系，也就是说凝汽器的排汽压力是由相应的饱和温度来决定的，而饱和温度与外界冷却介质的热交换程度有关，在凝汽器中蒸汽冷却发生相变，相变时凝结水在主凝结区换热面上保持饱和温度ts，蒸汽凝结时放出的热量被循环水吸收，凝汽器内饱和温度ts的变化：

s=tw1+σt+△t

据此分析结垢对循环水入口温度tw1、循环水温升△t、凝汽器端差σt的影响便可找出真空低的原因。

结垢对循环水出水温度的影响

循环水入口温度受所在地气候和季节的影响，相同气候条件下循环水入口温度主要决定于冷却塔的工作状况。停机检查发现冷却塔淋水填料中下部积泥、结垢严重，泥垢导致冷却塔淋水密度减小、通风阻力增加，冷却塔逆流热交换变弱，循环水出水温度升高，从而机组真空下降。据测算，循环温度下降5℃，凝汽器真空可提高1%，循环水温升高是凝汽器真空低的主要原因。

结垢对凝汽器端差的影响

凝汽器传热系数K是影响凝汽器端差的主要因素。传热系数K主要取决于凝结换热系数a1、导热系数a2、对流换热系数a3，下面分别对三个过程进行分析:

1.蒸汽在铜管外壁的凝结换热

蒸汽冷却凝结时管壁被一层液膜覆盖，凝结时放出的热量必须穿过液膜才能传到冷却面，影响凝结换热的主要因素从运行角度看是不凝结气体(空气)，对凝结换热产生十分不利的影响，在靠近液膜表面的蒸汽侧，随着蒸汽的凝结，蒸汽的分压力减小，不凝结气体的分压力增大，蒸汽在抵达液膜表面进行凝结前必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层。

此外，蒸汽分压力的下降，使相应的饱和温度下降，减小了凝结的驱动力。不凝结气体的聚集主要取决于抽气器的效率。运行中由于射水抽气器内结垢导致扩压管直径变小发生排水阻塞现象，使排水管水压升高，影响到混合室抽气压力升高，导致真空下降。另外结垢导致射水抽气器通流变小、水流阻力增大，摩擦导致进入混合室的工作水温度升高，混合室内抽气压力升高，真空降低。

2.结垢对铜管内外壁导热的影响

洁净铜管的导热系数是很小的，然而铜管内壁附着的泥垢、水垢表现为附加热阻，使导热系数急剧下降。

3.结垢对对流换热的影响

对流换热系数与循环水流速的0.8次方成正比，提高流速对换热十分显著。然而循环泵的结垢导致循环泵的出力下降、流速降低、换热减弱、真空降低。

针对凝汽设备大面积结垢的情况，我们推荐使用扫频电子除垢仪设备。采用该设备进行清洗后，可使凝汽设备的工作状况大为改观，机组的真空明显提高。相同负荷下，真空度将提高到约-0.083 MPa左右的范围，对于机组的安稳运行以及安全性大为改观。

凝汽设备结垢是一个相对缓慢的过程，运行中应加强化学监督，保持良好的循环水品质，定期分析循环水入口温度、循环水温升、凝汽器端差等参数的变化情况，及时发现凝汽设备运行过程中存在的问题，并采取相应的消除措施，保持机组良好的真空工况，保证电厂的经济稳定运行。

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