某熱電廠汽輪機，凝汽設備主要凝汽器、射水抽氣器循環泵、逆流式自然通風冷卻塔組成。機組于2005年投入運行，隨著運行時間的延長，機組真空日趨降低，甚至降負荷運行，機組的安全性和經濟性面臨著巨大的挑戰。運行調整、真空嚴密性試驗未見異常，停機檢查發現凝汽設備的大面積結垢。

 

 

凝汽器是汽輪發電機組的重要組成部分，其作用是將汽輪機的排汽冷卻凝結成水并形成高度真空。正常運行時凝汽器的排汽壓力與排汽溫度的關系是飽和壓力與飽和溫度的關系，也就是說凝汽器的排汽壓力是由相應的飽和溫度來決定的，而飽和溫度與外界冷卻介質的熱交換程度有關，在凝汽器中蒸汽冷卻發生相變，相變時凝結水在主凝結區換熱面上保持飽和溫度ts，蒸汽凝結時放出的熱量被循環水吸收，凝汽器內飽和溫度ts的變化：

 

s=tw1+σt+△t

 

據此分析結垢對循環水入口溫度tw1、循環水溫升△t、凝汽器端差σt的影響便可找出真空低的原因。

 

 

 

循環水入口溫度受所在地氣候和季節的影響，相同氣候條件下循環水入口溫度主要決定于冷卻塔的工作狀況。停機檢查發現冷卻塔淋水填料中下部積泥、結垢嚴重，泥垢導致冷卻塔淋水密度減小、通風阻力增加，冷卻塔逆流熱交換變弱，循環水出水溫度升高，從而機組真空下降。據測算，循環溫度下降5℃，凝汽器真空可提高1%，循環水溫升高是凝汽器真空低的主要原因。

 

 

 

 

凝汽器傳熱系數K是影響凝汽器端差的主要因素。傳熱系數K主要取決于凝結換熱系數a1、導熱系數a2、對流換熱系數a3，下面分別對三個過程進行分析:

 

1.蒸汽在銅管外壁的凝結換熱

 

蒸汽冷卻凝結時管壁被一層液膜覆蓋，凝結時放出的熱量必須穿過液膜才能傳到冷卻面，影響凝結換熱的主要因素從運行角度看是不凝結氣體(空氣)，對凝結換熱產生十分不利的影響，在靠近液膜表面的蒸汽側，隨著蒸汽的凝結，蒸汽的分壓力減小，不凝結氣體的分壓力增大，蒸汽在抵達液膜表面進行凝結前必須以擴散方式穿過聚集在界面附近的不凝結氣體層。

 

此外，蒸汽分壓力的下降，使相應的飽和溫度下降，減小了凝結的驅動力。不凝結氣體的聚集主要取決于抽氣器的效率。運行中由于射水抽氣器內結垢導致擴壓管直徑變小發生排水阻塞現象，使排水管水壓升高，影響到混合室抽氣壓力升高，導致真空下降。另外結垢導致射水抽氣器通流變小、水流阻力增大，摩擦導致進入混合室的工作水溫度升高，混合室內抽氣壓力升高，真空降低。

 

2.結垢對銅管內外壁導熱的影響

 

潔凈銅管的導熱系數是很小的，然而銅管內壁附著的泥垢、水垢表現為附加熱阻，使導熱系數急劇下降。

 

3.結垢對對流換熱的影響

 

對流換熱系數與循環水流速的0.8次方成正比，提高流速對換熱十分顯著。然而循環泵的結垢導致循環泵的出力下降、流速降低、換熱減弱、真空降低。

 

針對凝汽設備大面積結垢的情況，我們推薦使用掃頻電子除垢儀設備。采用該設備進行清洗后，可使凝汽設備的工作狀況大為改觀，機組的真空明顯提高。相同負荷下，真空度將提高到約-0.083 MPa左右的范圍，對于機組的安穩運行以及安全性大為改觀。

 

凝汽設備結垢是一個相對緩慢的過程，運行中應加強化學監督，保持良好的循環水品質，定期分析循環水入口溫度、循環水溫升、凝汽器端差等參數的變化情況，及時發現凝汽設備運行過程中存在的問題，并采取相應的消除措施，保持機組良好的真空工況，保證電廠的經濟穩定運行。