CN206563506U - 一种热电汽机组的真空改良结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种热电汽机组的真空改良结构，包括依次管道连接的锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧设备和加热器，凝汽器中冷却水管的入水口和出水口均管道连接有冷却水塔，凝汽器管道连接有用于抽取所述凝汽器内残余蒸汽的水环真空泵；水环真空泵中工作液冷却器的循环冷却水入口由所述凝汽器一侧循环水入口电动门前改至热电汽机组的空冷器滤网后引入；水环真空泵的工作液为定期置换的干净除盐水，工作液冷却器为定期反冲洗后保持洁净状态的工作液冷却器；汽轮机包括中高压气缸和低压气缸，低压气缸与其内部低压转子间的轴封为自封式汽封。本实用新型的有益效果是：该设计可显著提高热电汽机组的真空，进而大幅提高循环热效率。

Description

一种热电汽机组的真空改良结构

技术领域

本实用新型涉及发电设备监测维修技术领域，尤其是涉及一种热电汽机组的真空改良结构。

背景技术

在发电行业，凝汽器真空作为发电厂重要的运行参数之一，其变化直接影响到汽轮机的安全、经济、可靠运行。首先，凝汽器真空系统严密性不合格时，漏入凝汽器的空气增加会使凝结水溶氧量不合格，从而腐蚀汽轮机，锅炉设备，影响机组运行的安全。其次，真空的非正常降低会导致排气压力、温度升高，使机组排汽缸及其他部件非正常膨胀，甚至会影响到机组动静部件的中心，导致汽轮机轴向推力增大，造成机组的振动，影响汽轮机的安全运行。此外，真空下降也会导致汽轮机的热损失增大，造成机组的汽耗、煤耗等指标上升，从而使机组运行的经济性降低。随着汽轮机组真空的提高，汽轮机组能有效利用的蒸汽热量也相应增加，可以说提高机组真空是电厂提高循环热效率的有效手段。因此，在电厂热力系统中对机组真空问题的处理及优化工作显得额外重要。由于在正常工况下机组真空系统存在轴封加热器及汽封系统等设计缺陷，以及真空系统中多点漏空、水环真空泵工作效率低下等诸多方面原因，造成了三期机组凝汽器真空系统长期低下的状况。

由此可知，如何研究出一种热电汽机组的真空改良结构，具有更高的密封性能以提高机组真空度，进而达到提高循环热效率的目的，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种新型的热电汽机组的真空改良结构。

本实用新型一种热电汽机组的真空改良结构，其中所述热电汽机组包括依次通过管道相连接的锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧设备和加热器。所述凝汽器中冷却水管的入水口和出水口均管道连接有冷却水塔。所述凝汽器管道连接有用于抽取所述凝汽器内残余蒸汽的水环真空泵；所述水环真空泵中工作液冷却器的循环冷却水入口由所述凝汽器一侧循环水入口电动门前改至所述热电汽机组的空冷器滤网后引入；所述水环真空泵的工作液为定期置换的干净除盐水，所述工作液冷却器为定期反冲洗后保持洁净状态的工作液冷却器；所述汽轮机包括中高压气缸和低压气缸，所述低压气缸与其内部低压转子间的轴封为自封式汽封。

进一步地，所述自封式汽封为在所述汽轮机启动和低负荷运行时，由所述机组内高脱汽平衡母管输送的蒸汽经供汽调节站调节后进入汽封供汽母管，再从所述汽封供汽母管的分支进入轴封汽封体腔室，所述蒸汽通过汽封体一边漏入所述汽轮机，另一边漏到漏汽腔室导入用来加热凝结水的轴封加热器。

进一步地，所述汽封蒸汽来源为所述高脱汽平衡母管中的蒸汽和超高压蒸汽。

进一步地，所述汽轮机与所述除氧设备间的门杆漏气母管中加设与所述汽封供气母管相连通管道。

进一步地，所述轴封加热器的疏水装置的一门和二门之间加装DN8mm的节流孔板，并在所述疏水装置上加装旁路调节阀。

进一步地，所述机组的检漏设备为氦气检漏仪和水检漏装置。

本实用新型一种热电汽机组的真空改良结构，与现有技术相比具有以下优点：

第一，该热电汽机组的真空改良结构中，对水环真空泵工作液冷却器的循环冷却水入口连接进行了结构改进，由传统的凝汽器一侧循环水入口电动门前改至机组空冷器滤网后引入。该设计既不用在水环真空泵循环水入口增加滤网，又可以实现水环真空泵循环水入口水源得到过滤的效果，并且改进后的水环真空泵在运行时工作效率提高的非常显著，进而提高该热电汽机组的真空度。此外，定期用干净的除盐水置换备用真空泵中含杂质颗粒物、铁锈的工作液，从而降低工作液的蓄热能力；定期对水环真空泵的工作液冷却器的进行反冲洗，及时清理冷却器的脏污，提高工作液冷却器的换热效果，该设计可有效将低工作液温度，从而促使正常工况下该热电汽机组真空度的显著提升。

第二，该热电汽机组的真空改良结构中，热电汽机组轴封加热器的疏水是经过水封后，直接导入凝汽器中进行回收的，保证一定的轴封加热器疏水水位，就能在疏水回收导入凝汽器的同时，起到水封的作用避免空气漏入凝汽器中造成对真空系统的影响。但是在该热电汽机组的真空改良结构即三期机组投运以来，经常出现轴封加热器疏水水位维持不住，不易调整的情况，严重影响了汽轮机真空的稳定。针对原系统中轴封加热器疏水与凝汽器之间只靠单一截止阀来调整液位的状况，现场对轴封加热器的疏水进行了在轴封加热器疏水一、二门之间加装DN8mm的节流孔板以及加装旁路调节阀的改进，改进后投运以来轴封加热器疏水的水位基本稳定、工况良好，能够使汽轮机真空维持稳定状态，整体而言该设计取得了不错的效果。

第三，该热电汽机组的真空改良结构中，现场把热电汽机组门杆漏气引入到高脱汽平衡母管至汽封供汽母管门前，使在机组启动过程中，除了用高脱汽平衡母管对轴封提供低温汽源外，还可以通过机组门杆漏汽母管反供汽封系统，为轴封提供了另一路低温汽源，实现了双路供汽，解决了正常运行中汽封低温密封汽源不足的问题，有力的保证了系统真空的稳定。

第四，该电热器机组中，由于氦气在系统中不凝结，最终由真空泵从凝汽器中抽出，而氦气检漏仪就会在真空泵出口处会检测到氦质，并能验证其泄漏量的大小从而判定该处的泄露程度，十分便利；如果运行中机组漏空点多而分散，则可以在机组停运时，安排凝汽器上水检漏，通过往凝汽器汽侧注水，利用水的静压渗透作用，来进一步的查找系统中的漏空点。该设计为本热电汽机组保持高真空度提供了有力保障。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1、锅炉，2、汽轮机，3、凝汽器，4、水环真空泵，5、水塔，6、除氧设备，7、加热器，8、高脱汽平衡母管，9、汽封供汽母管，10、门杆漏气母管。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合具体实施例和附图对本实用新型进行进一步的描述。

如图1所示，一种热电汽机组的真空改良结构为热电部三期机组系CC100-11.6/4.2/1.3型超高压双抽汽凝汽式汽轮机组的真空结构优化。在正常运行工况下，由锅炉1来的高温高压蒸汽在汽缸中做完功后，乏汽排入凝汽器3中，在凝汽器3中乏汽与循环冷却水进行表面换热后凝结成水，再经过除氧、加热处理后，送回锅炉1。同时水环真空泵4把凝汽器3中不凝结的气体抽出，保证凝汽器3正常运行时的高真空状态。

由于机组的低压缸靠近凝汽器3，使低压缸内处于微负压状态，为了防止空气从低压缸转子与气缸的轴封处漏入，三期机组采用了自密封式的汽封系统来密封低压缸的两端轴封。在汽轮机2启动和低负荷时，由高脱汽平衡母管8来的蒸汽，经供汽调节站调节后进入汽封供汽母管9，随后从汽封供汽母管9分支进入机组轴封汽封体的腔室。密封蒸汽通过汽封体一边漏入汽轮机2，另一边漏到漏汽腔室导入轴封加热器，用来加热凝结水。

然而，在三期机组投运以来，由于在正常工况下机组真空系统存在轴封加热器及汽封系统等设计缺陷，以及真空系统中多点漏空、水环真空泵4工作效率低下等诸多方面原因，造成了三期机组凝汽器3真空系统长期低下的状况。

通过对热电部传统装置多年运行经验结合热电三期汽轮机组的试运及正常生产后掌握的资料，针对三期机组运行时真空系统出现的问题，从以下几个方面对热电部三期汽轮机组的真空系统进行优化治理：一、提高水环式真空泵的工作效率；二、对轴封加热器疏水进行改造，维持轴封加热器疏水水位，避免从轴封加热器漏入空气。三、保证机组汽封供汽压力的稳定，以避免从机组轴端与汽缸结合处漏入空气；四、通过保持凝汽器3内部换热管的清洁来保证凝汽器3的换热效果；五、通过辅助手段查找并及时处理真空系统的泄漏点。

热电部每台三期机组都配备两台由佶缔-纳士机械有限公司生产的AT—1006型水环真空泵4，作为真空系统的抽气设备，用以建立及维持汽机组凝汽器3的正常真空。在正常运行时，是靠工作液在真空泵抽气腔室内形成水环进行密封及产生负压，来抽出凝汽器3中的不凝结气体，工作液为系统的除盐水。机组运行时的凝汽器3高真空工况是由水环真空泵4来维持的，因此水环真空泵4的工作效率高低将直接影响到凝汽器3的真空。而在三期机组投运以来，发现水环真空泵4的工作液温度对其工作效率影响很大，由于真空泵在运行中的高真空状态，造成工作液温度越高，水就越容易汽化，严重时水环会遭到破坏，造成真空系统失稳。同时由于其自身的汽化又减少了真空泵正常的抽气空间，导致真空泵抽气量的减少，以致影响系统真空。

基于水环真空泵4运行工况的此特点，专门制定运行班定期工作计划，要求定期用干净的除盐水置换备用真空泵中含杂质颗粒物、铁锈的工作液，从而降低工作液的蓄热能力。定期对水环真空泵4的工作液冷却器的进行反冲洗，及时清理冷却器的脏污，提高冷却器的换热效果。其次，由于工作液冷却器的冷却水为水塔5过来的循环冷却水，循环冷却水中的杂物、脏污极易进入工作液冷却器而影响工作液换热器的换热，为此现场对水环真空泵4工作液冷却器的循环冷却水入口进行了改造，由现在的凝汽器3一侧循环水入口电动门前改至机组空冷器滤网后引入。这样既不用在水环真空泵4循环水入口增加滤网，又可以实现水环真空泵4循环水入口水源得到过滤的效果。改造后的水环真空泵4在运行时工作效率提高的非常显著。以#8机#1水环真空泵4换热器循环冷却水改造前后为对比，如表1所示：

表1#8机#1水环真空泵换热器循环水侧改造前后工况对比表

由表中可以非常明显的看出，工作液温度由31.2℃降至27.8℃，汽轮机2真空由-91.5Kpa升至-93Kpa，对于机组正常工况下真空的提升非常明显。

在正常运行中，轴封加热器是靠轴流风机建立的微负压回收机组汽封漏汽，并利用其热量加热部分主凝结水，同时将内部疏水导入凝汽器3中的一种表面式加热器。正常的轴封加热器疏水水位既能保证轴封加热器运行的安全性，又能使轴封加热器与凝汽器3之间形成水封，保证机组真空系统的严密性。但是当疏水水位过高时，会导致轴端汽封的回汽不畅，严重时还能导致风机抽到汽水混合物，造成风机损坏。而当轴封加热器疏水水位过低时，一方面会对轴封加热器本身及风机会产生危害，另一方面又有可能导致有空气进入凝汽器3影响真空。热电部三期机组轴封加热器的疏水是经过水封后，直接导入凝汽器3中进行回收的，保证一定的轴封加热器疏水水位，就能在疏水回收导入凝汽器3的同时，起到水封的作用避免空气漏入凝汽器3中，造成对真空系统的影响。

但是在三期机组投运以来，经常出轴封加热器疏水位维持不住，不易调整的情况，严重影响了汽轮机2真空的稳定。针对原先系统中轴封加热器疏水与凝汽器3之间只靠单一截止阀来调整液位的状况，现场对轴封加热器的疏水进行了以下改造：首先，在轴封加热器疏水一、二门之间加装DN8mm的节流孔板。其次，加装旁路调节阀。改造后投运以来轴封加热器疏水的水位基本稳定、工况良好，取得了不错的效果。

热电三期汽轮机2有两个汽缸即高中压汽缸和低压汽缸，在结构上汽轮机2低压缸下部与机组凝汽器3联通，因此低压缸内部在机组运行时受凝汽器3的影响，也处在负压状态，在低压转子与低压缸轴端密封处空气就容易漏入。通常在机组设计上是通过向低压缸与低压转子间的轴端密封提供密封汽源，来达到防止空气漏入的目的，以便为机组在启动和正常运行过程中建立和保持真空。热电部三期#7、8机组汽封系统的汽封汽源来自两路，一路来自高脱汽平衡母管8，供汽参数为；压力0.65MPa，温度在240℃左右，另一路汽源来自超高压蒸汽，供汽参数为；压力11.6MPa，温度在540℃左右。通常在机组冷态启动和正常运行过程中，都是采用高脱汽平衡母管8的蒸汽作为轴封密封汽源。

但是从机组试运开始直至现在，发现由于高脱汽平衡母管8至机组汽封供汽母管9的管路管径设计偏小，导致机组在启动或低负荷运行时高脱汽平衡母管8至汽封供汽母管9的调整门和旁路门全开的情况下，仍然满足不了轴封供汽的需要，导致低压缸空气的漏入，严重影响了机组的真空。不得以只能掺入部分高温蒸汽即超高压蒸汽，才能满足汽封供汽的需要，而高温蒸汽的掺入又会导致轴封供气温度的升高，使机组相对膨胀和排气温度受到影响，不利于机组运行的安全性和经济性。

经过系统的研究和分析，现场把机组门杆漏气引入到高脱汽平衡母管8至汽封供汽母管9门前，使在机组启动过程中，除了用高脱汽平衡母管8对轴封提供低温汽源外，还可以通过机组门杆漏汽母管10反供汽封系统，为轴封提供了另一路低温汽源，实现了双路供汽，解决了正常运行中汽封低温密封汽源不足的问题，有力的保证了系统真空的稳定。

在机组中做完功的蒸汽，乏汽排入凝汽器3中，其中不凝结的气体被水环真空泵4抽走，而大部分乏汽与冷却水塔5来的循环水在凝汽器3换热管中进行表面换热后，其体积大大的缩小，在凝汽器3中就形成了高度真空。由于循环冷却水不断地将进入凝汽器3中乏汽的热量不断地带走，使得凝结过程不间断的进行，从而使凝汽器3的真空建立起来。

热电三期循环冷却水系统为开式循环水系统，在凝汽器3中换热后的循环冷却水回收到机力通风塔即水塔5进行冷却。而机力通风塔是完全暴露在自然环境中的，因而循环冷却水水质较差。在机组长时间的运行过程中，凝汽器3中的换热管不可避免的存在脏污、结垢、填料堵塞的情况。

为此，在三期机组运行期间对汽轮机2循环冷却水的各项参数进行密切关注，当凝汽器3循环冷却水的入口压力缓慢升高、出口压力缓慢降低、循环水出入口温度差缓慢增大的时候，基本可以判定是由于凝汽器3循环水入口侧发生填料堵塞引起的。通过倒换运行方式后，打开凝汽器3循环冷却水侧人孔，依次对汽轮机2组的凝汽器3进行停半侧清理，来消除由于凝汽器3中换热管被填料堵塞而导致对凝汽器3换热效果的影响。同时制定机力通风塔运行倒换制度，防止因水塔5过负荷造成填料大量崩塌，由循环冷却水带入到凝汽器3导致换热管堵塞。对于凝汽器3换热管壁上由于长期运行造成的结垢和脏污，可以在机组停运时，采取用高压水枪进行清洗，不但清洗效果好而又节省时间，但是要控制好高压水的压力，避免对凝汽器3换热管造成损伤。

由于机组真空系统的特殊性，一般漏空点不易被察觉，漏空点检测的精确性对整个真空优化工作有着重要的意义。一般在机组运行中，氦气检漏是一种比较有效的方法，且灵活性强。通过喷枪在须要检测的点喷射氦气，如果该处漏空氦气会被吸入系统，由于氦气的在系统中不凝结，最终由水环真空泵4从凝汽器3中抽出，而氦气检漏仪就会在真空泵出口处会检测到氦质，并能验证其泄漏量的大小从而判定该处的泄露程度。热电部三期机组在投运以来，先后对热电三期#7、8机组进行了全面的氦气检漏，#7汽轮机2共检测100个点，有41个点存在泄漏情况；#8汽轮机2共检测87个点，有42个点存在泄漏情况。其中#7、8机组低压缸防爆门和中低压缸连通管法兰的漏空情况相对严重，在对两个点进行简单封堵后，发现#8汽轮机组凝汽器3真空度从-93.2Kpa上升至-94.4Kpa，取得了不错的效果。但是如果运行中机组漏空点多而分散，那么氦气检漏工作量势必很大。此外，由于氦气与空气相比分子质量本身要轻的多，在空气中喷射过程中，扩散很快，就有可能与多个漏空点接触，造成数据的虚假性。因而选择在泄漏点不密集地方使用更有效果。基于此，也可以在机组停运时，安排凝汽器3上水检漏，通过往凝汽器3汽侧注水，利用水的静压渗透作用，来进一步的查找系统中的漏空点。但在注水时要密切关注结器中的液位，避免注水位过高而从低压缸轴端汽封处溢出，流到管道设备上，给检漏工作造成虚假的漏点。而对于运行中不能及时处理的漏空点，可以采取打胶、涂抹黄油等手段进行简单密封，带停机后在进行另行处理。

对于热电部100MW汽轮机2来说真空每降低1Kpa，汽轮机2热耗将降低0.94％，供电标煤耗降低3.2g/(kW·h)，以汽轮机2全年运行8000小时，每台汽轮机2发电80MW计算，真空下降1Kpa，年节约标准煤：(80000×2×3.2×8000)÷106＝4096吨标准煤，以每吨标准煤800元计算，年节约成本：4096×800＝327.68万元。

热电部三期#7、8机组2010年平均真空为-94.2Kpa，经过真空系统的优化及治理后，2011年前七个月汽轮机2的平均真空为96.33Kpa，较上一年度有了大幅度的提高。

机组的真空系统庞大复杂，涉及面广。真空不良因素繁多，直接关系着电厂机组运行的安全性及经济性。热电部三期汽轮发电机组真空系统经过相应的改造及优化后，机组运行时真空状况得到极大的提升和改善，真空水平明显优于先前，取得了较好的效果，有力的保障了三期机组稳定、高效的运行。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种热电汽机组的真空改良结构，所述热电汽机组包括依次通过管道相连接的锅炉(1)、汽轮机(2)、凝汽器(3)、除氧设备(6)和加热器(7)，所述凝汽器(3)中冷却水管的入水口和出水口均管道连接有冷却水塔(5)，其特征在于：所述凝汽器(3)管道连接有用于抽取所述凝汽器(3)内残余蒸汽的水环真空泵(4)；所述水环真空泵(4)中工作液冷却器的循环冷却水入口由所述凝汽器(3)一侧循环水入口电动门前改至所述热电汽机组的空冷器滤网后引入；所述水环真空泵(4)的工作液为定期置换的干净除盐水，所述工作液冷却器为定期反冲洗后保持洁净状态的工作液冷却器；所述汽轮机(2)包括中高压气缸和低压气缸，所述低压气缸与其内部低压转子间的轴封为自封式汽封。

2.根据权利要求1所述的热电汽机组的真空改良结构，其特征在于：所述自封式汽封为在所述汽轮机(2)启动和低负荷运行时，由所述机组内高脱汽平衡母管(8)输送的蒸汽经供汽调节站调节后进入汽封供汽母管(9)，再从所述汽封供汽母管(9)的分支进入轴封汽封体腔室，所述蒸汽通过汽封体一边漏入所述汽轮机(2)，另一边漏到漏汽腔室导入用来加热凝结水的轴封加热器。

3.根据权利要求2所述的热电汽机组的真空改良结构，其特征在于：所述汽轮机(2)与所述除氧设备(6)间的门杆漏气母管(10)中加设与所述汽封供气母管(9)相连通管道。

4.根据权利要求2所述的热电汽机组的真空改良结构，其特征在于：所述轴封加热器的疏水装置的一门和二门之间加装DN8mm的节流孔板，并在所述疏水装置上加装旁路调节阀。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的热电汽机组的真空改良结构，其特征在于：所述热电汽机组的真空检漏设备为氦气检漏仪和水检漏装置。