汽輪機凝汽器的節能措施

 凝汽器是汽輪機組的一個重要附屬設備，其作用是使汽輪機排汽受冷卻凝結成水，形成高度真空，使汽機內的蒸汽能膨脹到低于大氣壓力，多做功。其運行工況的正常與否，直接影響到整個機組的安全和經濟運行。操作人員應了解設備運行特性，做好運行監視、維護工作。保持凝汽器良好運行工況，保證達到最有利的真空度也是電廠節能的重要內容。
        據估算，中小型汽輪機組凝汽器真空度每提高1%，機組功率可增加1%，煤耗下降1%。以一臺6000kW機組，每年運行7000h計，每年可多發電42萬kW•h，節約標煤210t。
        杭州輕華熱電有限公司對已投入運行的機組采取以下措施來提高其真空度。
        1.降低凝汽器熱負荷
        目前汽輪機大部分是采用表面換熱式凝汽器。由于有傳熱熱阻存在，冷卻水溫總是比凝結水溫要低，熱經濟性差。由傳熱原理可知排汽量越大則蒸汽凝結放出的熱量就越多，冷卻介質需帶走的熱量越多，然而冷卻水量、傳熱面積、循環水溫度是受生產成本所限制的，為了減輕凝汽器熱負荷，提高機組熱效率，可在冷凝器喉部增加一套霧化式噴頭，通過接觸式傳熱，吸收部分蒸汽凝結熱，使部分補充的除鹽水在凝汽器內形成一個混合式凝汽器，從而減輕了表面式凝汽器的熱負荷，提高了真空度。該裝置改裝簡單，運行無需維護，投資少，經濟效益顯著，煤耗最多可下降4g/（kw•h）。這套裝置的關鍵是選好噴嘴，確保噴射后的霧化水空間充滿度要大，壓差要小，能夠隨機飄動，其次需合理設置噴嘴間的相互位置。噴嘴減溫雖然效果好，但由于已形成的凝結水在管束上粘附形成水膜，不利于管束傳熱。同時凝結水在自上而下滴落的過程中會遇到冷卻水管的再冷卻而造成凝結水的過冷度，從而影響整個機組的經濟性，所以并不是噴入的冷卻水流量越大，越有利于真空度提高，經濟性越好，它與排汽流量的比例應由試驗來確定。
        2.提高真空系統的嚴密性
        在晚間停機時定期對喉部以下凝汽器汽側和真空系統進行罐水檢漏，消除喉部、管道接頭、水位計連通接頭、凝結水泵軸端密封裝置等處的漏汽點；檢查清理噴嘴，保證其抽汽效率；根據負荷的變化，經常調整汽輪機軸封，不使其中斷；經常檢查負壓系統的閥門；加強射氣抽氣器的運行調整，在其壓蓋處不應有松動現象。
        3.清洗受熱面
        當需要強化一個傳熱過程時，首先判斷哪一個傳熱環節的分熱阻最大。在冷凝器中，由于管壁兩側的熱阻都比較小，因此不能忽略管壁本身的熱阻。管壁污垢熱阻有時會成為傳熱過程的主要熱阻，須給予足夠的重視，一般管壁兩側的對流換熱熱阻均在2×104m2•℃/W以下，而經過處理的冷卻水垢可達2×104m2•℃/W，針對這個分熱阻采取強化措施，收效最顯著。該廠運行中對循環冷卻水采用經過嚴格預處理的廠內水，同時合理安排清洗周期，采用兩步法（干洗法和酸洗法）來清洗。
        冷卻面結垢對真空度的影響是逐步積累和增強的，因此判斷凝汽冷卻面是否結垢時，應與冷卻面潔凈時的運行數據作比較，結垢可使凝汽器的阻力損失增大。初期的結垢較松，污泥多，可用干洗法，利用汽機日開夜停的機會，選用除氧器的熱水灌滿凝汽器的汽側，管內用風機吹干，泥垢發生龜裂后，用冷水沖掉。
        當凝汽器銅管結有硬垢，真空度下降已無法維持正常運行時，則需進行酸洗。針對水垢以碳酸鹽為主，夾雜硅酸鹽、硫酸鹽、污泥混合在一起，可選用有機酸（氨基磺酸）作為主洗劑，濃度5%，它能緩和地對銅管進行清洗，腐蝕速率小于標準值〔1g/（m2•h）〕。清洗時加0.5%的酸緩蝕劑和銅緩蝕劑，適量滲透劑， 0.2%氫氟酸，水溫在40℃左右，流速0.1m/s，循環清洗，當酸度連續兩次測定含量一致時結束。然后用高位冷卻塔水源大流量反洗，加工業磷酸三鈉循環中和排放，酸洗后銅管呈黃銅色，表明未發生過洗現象。由于循環水的含鹽量較低，故運行一段時間后銅管表面可生成一層致密Cu（OH）2保護膜，使銅表面與水隔離抑制腐蝕。清洗后可大大提高管壁傳熱系數，安全性及經濟性大為提高，真空度可提高8%，而運行費用每年在6000元左右。
        4.降低冷卻水溫
        冷卻水溫越低，冷卻水從凝汽器中帶走的熱量越多。據測算，水溫下降5℃，凝汽器真空度可提高1%左右，而水溫冷卻主要取決于冷卻塔的工作狀況，通常進水量應與冷卻塔型號相適應，過大達不到預定冷效，過小配水不均影響冷效。冷卻塔中水流與空氣通過逆流熱交換而水溫下降，當循環水量低于塔的銘牌參數時，冷卻塔的淋水密度減小而風量基本未變，冷卻后的水溫就比銘牌參數低，這時候風扇的停開對出水溫度的高低影響很大。
        由于飛散及蒸發損失，冷卻補充用水是較大的，及時補充冷水是保持冷卻塔有效降溫的重要措施。應定時檢查冷卻塔內的分配管是否正常旋轉，出水是否順暢，填料層是否有泥垢等等，這些因素都直接影響水的再分布均勻性及其散熱大小。該廠通過每年清洗填料，真空度可恢復2%-3%。因此，降低凝汽器進口冷卻水溫是提高真空度的有效途徑，它比提高循環水量更有效。
        5.循環水泵的經濟調度
        改變冷卻水量，可改變吸熱量，雖然隨著水量的增加，真空度可逐步提高，但同時水泵的耗電量也增加了，因而需通過試驗確定其經濟水量。該廠安裝時配置了3臺同型號和流量的循環水泵，根據冷卻循環倍率的要求，最多開2臺，最少開1臺，由出口配蝶閥（全開全關操作）根據不同季節和機組功率的變化調節水量，利用可切換的變頻器連續調整循環水泵的出力可達到節電效果。
        凝汽器的運行情況、狀態和真空系統的嚴密程度決定了凝汽器的真空度。減小凝汽器換熱面的蒸汽負荷、循環水的進口溫度，提高循環水量，保持冷卻表面的清潔程度和真空系統的嚴密性，可降低排汽壓力，提高真空度，增加蒸汽在汽機內的有效焓降，有利于機組經濟運行，從而收到較好經濟效益。