影響火電機組真空狀況的因素分析畢業(yè)設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 概述-------------------------------------------------------------------------------3</p><p>　　1.機組情況--------------------------------------------------

2、--------------------------4</p><p>　　2.熱網情況--------------------------------------------------4</p><p>　　3.供熱調整--------------------------------------------------4</p><p>　　第二章 改造時需要考

3、慮的因素-------------------------------------5</p><p>　　2.1機組背壓的選擇------------------------------------------5</p><p>　　2.2機組電負荷的變化----------------------------------------6</p><p>　　2.3最

4、末幾級葉輪--------------------------------------------7</p><p>　　2.4軸向推力的變化----------------------------------------- 10</p><p>　　2.5凝汽器與凝結水泵----------------------------------------10</p><p

5、>　　2.6軸封系統(tǒng)------------------------------------------------11</p><p>　　2.7汽缸與轉子的膨脹----------------------------------------11</p><p>　　2.8凝汽器水沖擊的預防--------------------------------------12</p

6、><p>　　2.9機組供熱負荷的調整--------------------------------------13</p><p>　　2.10低真空供熱機組的運行和檢修維護-------------------------13</p><p>　　第三章 改造前的供熱試驗---------------------------------15</p>

7、<p>　　3.1試驗措施的制定-------------------------------------------15</p><p>　　3.2試驗舉例-------------------------------------------------16</p><p>　　3.3試驗中應注意的事項--------------------------------------

8、-19</p><p>　　第四章 改造后的經濟性對比---------------------------------20</p><p>　　4.1級組設計工況的主要經濟指標-------------------------------20</p><p>　　4.2機組的主要運行技術指標-----------------------------------21

9、</p><p>　　4.3機組低真空循環(huán)水供熱的主要技術指標-----------------------26</p><p>　　4.4機組設計、純凝運行和循環(huán)水供熱運行的經濟性比較-----------26</p><p>　　第五章 改造后運行規(guī)程的修訂及注意事項------------------27</p><p>　　5.1改造

10、后運行規(guī)程的修訂-------------------------------------28</p><p>　　5.2運行注意事項---------------------------------------------31</p><p>　　5.2.1運行規(guī)程的分析---------------------------------------31</p><p&

11、gt;　　5.2.2運行中其他注意事項------------------------31</p><p>　　第六章 結論-------------------------------------------32</p><p>　　參考資料------------------------------------------------33</p><p>　　影

12、響火電機組真空狀況的因素分析</p><p>　　火電機組的真空狀況對機組運行的經濟性和安全性有著較大影響，改善機組的真空狀況是提高機組運行水平的重要內容，而要想改善機組的真空狀況，則必需確定影響真空狀況的各種因素。</p><p>　　第一章：影響機組真空狀況的理論基礎</p><p>　　1 凝汽器的壓力和溫度</p><p>　　凝汽

13、器壓力Pn=Pzh+Pk</p><p>　　由于Pk所占的比例較小，凝汽器的壓力Pn≈Pzh</p><p>　　凝汽器的壓力Pn所對應的飽和溫度tn=tw1+△t+δt————（1）</p><p>　　其中tw1--------循環(huán)水進水溫度</p><p>　　△t----------循環(huán)水溫升</p><p>

14、;　　δt----------傳熱端差</p><p>　　tw1取決于環(huán)境溫度，水塔的冷卻效果，水塔補水溫度。</p><p>　　△t主要與熱負荷及循環(huán)水量有一定的關系</p><p>　　δt取決于凝汽器銅管的臟污程度，抽氣器或真空泵的工作效率，真空系統(tǒng)的嚴密性水平。</p><p>　　要想降低凝汽器壓力，提高機組的真空，則必需從以下

15、幾個方面著手：</p><p>　　降低凝汽器的傳熱端差；</p><p>　　降低循環(huán)水進水溫度；</p><p><b>　　增加循環(huán)水流量；</b></p><p>　　提高機組真空系統(tǒng)的嚴密性。</p><p><b>　　2 傳熱端差</b></p>

16、<p>　　2.1 傳熱端差計算公式</p><p>　　F=0.2388＊Qn/(K＊△tdp) =0.2388＊W＊△t /(K＊△tdp)</p><p>　　△tdp=△t/ ln[(△t+δt)/δt]</p><p><b>　　△t</b></p><p>　　由以上兩式可知δt＝………………

17、</p><p><b>　　eKF/W－1</b></p><p>　　式中Qn……… …凝汽器的傳熱量</p><p>　　K……………凝汽器總體傳熱系數(shù)</p><p>　　W……………冷卻水量</p><p>　　△tdp…………對數(shù)平均溫差</p><p>　　F

18、………… …傳熱面積</p><p>　　當冷卻水量W及傳熱系數(shù)一定時，δt正比于△t，即正比于當時的凝汽器負荷，當進入到凝汽器的排汽量較小時，在冷卻面積上的熱負荷減少，此時真空變高，同時漏入凝汽器的空氣量增大，使空氣在凝汽器中占混合氣體的比例增大，凝汽器的傳熱條件變差，因此當凝汽器的熱負荷減少到一定數(shù)值后（一般約為額定負荷的70％--80％），即使凝結蒸汽量再降低，傳熱端差δt也不再下降。</p>

19、<p>　　當冷卻水溫度較低時，機組真空一般較好，凝汽器內空氣的分壓力增加，傳熱條件變差，傳熱端差δt增加，故冬季機組的傳熱端差一般較大。</p><p>　　2.2 傳熱端差估算及與其它參數(shù)的關系</p><p>　　機組運行過程中，傳熱端差可由如下經驗公式計算：</p><p><b>　　n</b></p>&

20、lt;p>　　δt=--------------（Dn/F+7.5）</p><p><b>　　31.5+tw1</b></p><p>　　式中n=5—7，對清潔且真空系統(tǒng)嚴密性較好的凝汽器取較小值。</p><p>　　此經驗公式不但可以用來計算不同工況下凝汽器的傳熱端差，在運行中，可以用它與實測的傳熱端差相比較，以此可做為判斷凝汽

21、器工作狀況的參考。</p><p>　　由此可見，在凝汽器負荷減少而偏離設計工況不大時，δt與△t均隨負荷下降而下降，使汽輪機排汽溫度降低，排汽壓力降低，從而使機組真空提高，而在凝汽負荷遠離設計工況時，δt不隨排汽量下降而下降，但是溫升△t還是隨排汽量及進水溫度的減少而下降，排汽溫度降之下降，此時凝汽器也可以保持較高的真空。</p><p>　　2.3 傳熱端差對機組真空的影響</

22、p><p>　　凝汽器的臟污程度是影響端差的主要因素，銅管愈臟，則端差愈大，而端差對機組的真空有著非常大的影響。從式（1）可以看出，在循環(huán)水進水溫度及溫升△t不變的情況下，端差每升高1℃，則對應凝汽器壓力下的飽和溫度升高1℃，凝汽器壓力也隨之升高，機組真空降低，飽和溫度對應的下的壓力曲線如下圖。</p><p>　　從上圖可以看出，隨著飽和溫度的升高，排汽壓力隨之升高，且飽和溫度愈高，每升高1

23、℃，壓力變化也愈大。</p><p>　　飽和溫度與排汽壓力表</p><p>　　排汽溫度對機組真空的影響正好與飽和溫度對排汽壓力的影響相反，從上圖可以看出，隨著排汽溫度的升高，機組真空隨之下降，且排汽溫度愈是在較高的溫度區(qū)域，每升高1℃對機組的真空影響愈大。</p><p>　　在循環(huán)水進水溫度及循環(huán)水溫升不變的情況下，端差每升高1℃，則機組排汽溫度也升高1℃，

24、排汽溫度從30℃升高到31℃，真空從95.75kPa降至95.5kPa，降低0.25kPa；如果排汽溫度從50℃升高至51℃，則機組真空從87.65kPa降至87.02kPa，真空降低達0.63kPa。</p><p>　　為了減小凝汽器傳熱端差，應做以下幾點：</p><p>　?。?） 循環(huán)水的水質必需得到有效的控制，尤其對于采用河水做為冷卻水的機組，膠球清洗系統(tǒng)必需保證較好的投入狀態(tài)

25、，保持較高的收球率，以保證凝汽器銅管的潔凈。</p><p>　?。?） 盡量減少空氣漏入真空系統(tǒng)的數(shù)量，抽汽器或真空泵保持較高的效率，保證機組有較好的真空嚴密性水平，保證凝汽器銅管有較好的換熱條件。</p><p>　?。?） 凝汽器保持正常水位，避免水位將凝汽器銅管淹沒的情況。</p><p>　　3 射水抽汽器或真空泵的工作狀態(tài)</p><

26、;p>　　3.1 影響射水抽汽器效率的因素</p><p>　　由于射水抽汽器及系統(tǒng)結構簡單，性能可靠，過載能力強，河北南網有較多機組真空系統(tǒng)配備有射水抽汽器，保證射水抽汽器有較高的效率，對于機組的真空狀況至關重要。</p><p>　　提高射水抽汽器的效率，除了對射水抽汽器本身進行改造，例如將短喉管改為長喉管，運行中的參數(shù)對射水抽汽器的效率也有著非常大的影響，尤其是工作水的溫度。

27、</p><p>　　3.2 射水抽汽器吸入室的壓力與工作水溫度</p><p>　　射水抽汽器吸入室的壓力與工作水溫度，及其在該溫度下的飽和蒸汽壓力存在的關系見下式：</p><p><b>　　Rb*Tp</b></p><p>　　Ph=Pn+------------- Gh</p><p&g

28、t;<b>　　Vh</b></p><p>　　Ph------------------射水抽汽器吸入室壓力</p><p>　　Pn------------------射水抽汽器工作水溫度下的飽和蒸汽壓力</p><p>　　Gh------------------干空氣的重量流量</p><p>　　Vh-----

29、-------------干空氣的容積流量</p><p>　　Rb------------------空氣的氣體常數(shù)</p><p>　　Tp------------------射水抽汽器工作水的絕對溫度，Tp=273+tp</p><p>　　tp------------------工作水溫度</p><p>　　當tp發(fā)生變化， Rb

30、*Tp/ Vh的計算值變化很小，因此射水抽氣器工作水溫度變化，而抽出空氣重量流量不改變時，吸入室的壓力必然發(fā)生變化，其變化值等于工作水不同溫度下飽和蒸汽壓力的變化值。工作水溫度越低，其飽和蒸汽壓力越低，其吸入室壓力越低，凝汽器壓力與之變化幅度基本相同，此時機組的真空越高。</p><p>　　3.3 工作水溫度對真空的影響</p><p>　　工作水溫度對機組真空的影響與端差對真空的影響

31、基本一致。</p><p>　　2006年7月我們對滄州熱電廠#0、#2、#3、#4、#7機組射水池水溫進行了測量情況如下：</p><p>　　滄州熱電廠夏季射水池水溫：</p><p>　　我們對此進行了分析，認為主要是以下幾個因素：</p><p>　　a) 射水池的溢水管及補水管均布置在射水池的上部，當射水池補水時，一部分低溫水未進行

32、換熱，便從溢水管排出，射水池下部的水則未進行充分換熱。</p><p>　　b) 溢水管管徑設計較細，直徑#0、2機只有89mm，當射水池的補水量稍大時，射水池的水位便會快速升高，直到水溢出射水池，顯然這無法滿足射水池大量補水的要求，造成射水池中水溫較高卻無法大量換水降溫，特別是#2機組經降低溢水管，溢水量并未隨之增加，經查溢水管已經杜塞。</p><p>　　c) 射水池的補水引自工業(yè)水

33、泵出口管，工業(yè)水池的水源一路引自循環(huán)水泵前池，如循環(huán)水溫度升高時，射水池的補水溫度也會相應升高，尤其是環(huán)境溫度較高時，射水池補水溫度高達35℃左右。在盡量加大補水量的情況下，射水池的水溫還高達50℃以上。</p><p>　　我們針對#4機組調試過程中，我們進行了真空隨射水池水溫變化試驗，機組真空隨射水池水溫的變化曲線見下圖：</p><p>　　機組真空隨射水池水溫的變化曲線</p

34、><p>　　從上圖可以看出，射水池的水溫對機組真空有著較大的影響，故在機組運行過程中，降低射水池的水溫是提高機組真空的一種行之有效的方法，尤其在炎熱的夏季，十分關鍵。</p><p>　　有此電廠的射水池補水取自循環(huán)水或經過處理的河水，而夏季循環(huán)水或河水溫度可高達35℃以上，再出現(xiàn)補水不是很充分的情況，射水池的水溫則更高。我們曾在夏季對馬頭發(fā)電廠#3機進行了真空系統(tǒng)檢漏試驗，機組的真空嚴密性

35、有了較大的提高，但未見機組的真空有非常明顯的改善，于是我們對#3機射水池水溫進行測試，水溫高達48℃，此時的射水抽汽器中工作水已大量汽化，嚴重影響著抽吸效率，機組不可能保持較好的真空狀況。</p><p>　　機組在炎熱的夏季要想維持較好的真空狀況，必須保證射水抽汽器有較低的工作水溫度以下的建議可作為參考。</p><p>　　合理布置射水池的補水管及溢水管，將補水管伸至射水池的底部，增強

36、換熱效果。</p><p>　　有條件可將溫度較低的地下水并入射水池的補水管，夏季環(huán)境溫度較高時，可用一部分溫度較低的地下水補入射水池，則會更好地改善機組的真空狀況。</p><p>　　加強對射水池水溫的監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)水溫異常，應及時采取措施。</p><p>　　對于真空泵來說，可以通過增加冷卻器的冷卻面積，或采用溫度較低的地下水作為冷卻介質。</p>

37、<p>　　3.4 關于真空泵射氣抽汽器的投入</p><p><b>　　真空泵系統(tǒng)簡圖</b></p><p>　　真空泵運行過程中，工作水的主要作用是密封及冷卻真空泵體，如果工作水的溫度過高，或真空泵體真空過高時，工作水便會汽化，此時不僅使真空泵的效率大為降低，而且對泵的汽蝕也很嚴重，泵體會產生較強烈的振動。故在真空泵運行過程中，抑制工作水的汽化至

38、關重要。</p><p>　　配置射汽抽汽器的主要目的是提高真空泵吸入口壓力，抑制工作水汽化，從而改善泵的工作環(huán)境，提高在某些工況下真空泵的效率。</p><p>　　4 真空系統(tǒng)嚴密性水平</p><p>　　關于真空嚴密性對機組真空系統(tǒng)乃至整個機組的影響，前面的講課已經做了介紹，不再進行介紹，只說幾個影響機組真空嚴密性的例子。</p><p

39、>　　4.1 100MW機組汽封系統(tǒng) </p><p>　　4.1.1 機組汽封系統(tǒng)簡介 </p><p>　　為了更好地說明該機真空系統(tǒng)存在的問題，現(xiàn)將該機汽封系統(tǒng)做一個簡單介紹。機組正常運行時，汽封系統(tǒng)供汽來自除氧器平衡管，減壓后經各分門分別供高低壓缸前后汽封用汽，其中汽封末檔泄汽引至汽封加熱器，汽封三檔漏汽引至汽封冷卻器，汽封系統(tǒng)簡圖如下：</p><p

40、>　　4.1.2 汽封冷卻器</p><p>　　汽封冷卻器是該機后加裝的設備，末加裝該設備前，汽封三檔漏汽引至主機七段抽汽，由于三檔漏汽量較大且參數(shù)較高，機組運行時，參數(shù)較高的三檔漏汽有一部分從七段抽汽管返回低壓缸，這造成七段抽汽與低壓缸連接焊口處經常開裂，以至于外界的空氣漏入真空系統(tǒng)，嚴重影響了機組的真空狀況。為了避免此現(xiàn)象的發(fā)生，加裝汽封冷卻器，汽封三檔漏汽由汽封冷卻器冷卻，也可通過聯(lián)絡管引至主機七

41、段抽汽。</p><p>　　汽封冷卻器疏水及抽空氣直接引至凝汽器。機組運行過程中，如果汽封冷卻器水位無法保持，就會造成汽封三檔漏汽直接進入凝汽器，汽封冷卻器處于負壓狀態(tài)，此時汽封三檔漏汽、二檔供汽處均處于負壓狀態(tài)，這不但會造成汽封漏汽量的增大，浪費高品質蒸汽，而且當汽封徑向間隙較大時，還會造成大量的外界空氣經軸封冷卻器漏入凝汽器。另外，汽封冷卻器抽空氣管至凝汽器手動門度較大，而三檔漏汽量并不是很大時，也會造成汽

42、封三檔處于負壓狀態(tài)。在對該機真空系統(tǒng)檢漏時，發(fā)現(xiàn)高壓前后汽封泄漏相當嚴重，其中高壓前汽封漏率達到7×10-7 Pa.m3/s，高壓后汽封漏率則達到4.3×10-6 Pa.m3/s，無疑這已對機組真空狀況造成很大的影響。</p><p>　　由于該機高壓缸汽封套變形較為嚴重，造成高壓汽封間隙不均勻，有些部位汽封間隙較大，軸封圓周供汽不均。機組運行過程中，高壓汽封末檔漏汽溫度達到200℃以上，而軸

43、封供汽溫度只有156℃，汽封二檔供汽并沒有完全將高壓缸軸端漏汽封住，致使部分高溫蒸汽漏入末檔漏汽，在此情況下，也很容易造成外界空氣漏入真空系統(tǒng)。</p><p>　　4.1.3 汽封加熱器</p><p>　　汽封末檔漏汽引至汽封加熱器，汽封加熱器疏水經過水封筒引至凝汽器，水封筒無注水裝置。汽封加熱器的水位僅靠疏水至凝汽器手動門來控制，水位的監(jiān)視僅靠就地的翻板水位計，由于機組已運行較長時

44、間，水位計的可靠性較難保證。機組正常過程中，由于工況不斷變化，而疏水手動門并不進行調整，開度保持不變，汽封加熱器水位很難控制。一旦水封筒水封被破壞，必須靠手動門節(jié)流，汽封加熱器保持一定水位，從而使水封筒重新建立水封，但如果手動門開度較大時，水封則無法在機組正常運行過程中建立，這便造成大量空氣從汽封末檔漏汽通過軸封加熱器進入真空系統(tǒng)。</p><p>　　4.2 小機前后汽封</p><p&g

45、t;　　本試驗發(fā)現(xiàn)兩臺小機的前后汽封泄漏相當嚴重，尤其是A小機前汽封漏率達到1.5×10-6 Pa.m3/s，這無疑嚴重影響著機組真空狀況及真空嚴密性的試驗結果，小機汽封系統(tǒng)簡圖如下：</p><p>　　小汽機汽封供汽取自主機汽封供汽線母管減溫后的來汽，其供汽壓力由手動門1控制，當主機汽封供汽壓力改變時，如果手動門的開度保持不變，則小機汽封供汽壓力也會隨之改變。</p><p>

46、;　　主機汽封壓力由供汽調整門和溢流調整門控制，運行中汽封壓力不能實現(xiàn)自動控制，負荷變化時如不及時調整兩閥門，必定會引起汽封壓力的變化，另外，低負荷時，主機汽封來汽由廠用蒸汽供給，廠用蒸汽取自四段抽汽，負荷較低時，四段抽汽的壓力較低，此時汽封汽源壓力較低，在供汽門全開狀態(tài)，汽封母管壓力仍然較低，故在機組運行過程中，很難保證穩(wěn)定的汽封壓力。</p><p>　　主機汽封壓力不斷變化，如果小汽機汽封供汽分門開度保持不

47、變，則小機汽封供汽壓力必定發(fā)生變化，當小汽機汽封供汽分門開度較大時，主機汽封供汽壓力升高時，就可能使小機供汽壓力太高，從而造成油中進水。為了防止油中進水，運行人員習慣于把供汽分門保持較小的開度，控制小機前后汽封排汽管沒有蒸汽冒出，這樣勢必造成小機供汽壓力不足，大量的空氣從軸端漏入真空系統(tǒng)。</p><p>　　為了摸清小機汽封的情況，我們進行了小機汽封漏率變化試驗，試驗時將汽封供汽手動門調整至排汽管冒汽，而軸端并

48、沒有冒汽，主機汽封壓力保持不變，為0.055Mpa，負荷為155MW，試驗情況見下表：</p><p>　　通過上表可以看出，調整小機供汽分門，可大大減少甚至消除汽封處漏入真空系統(tǒng)的空氣量，由于汽封調整后并沒有蒸汽從軸端冒出，故不會造成油中進水。</p><p>　　4.3 汽封供汽溫度</p><p>　　有此電廠汽封供汽取自除氧器汽平衡管，軸封系統(tǒng)投入運行時，

49、除氧器汽平衡管供汽經軸封壓力調整器節(jié)流后，參數(shù)會有所下降，軸封供汽為飽和蒸汽，供汽的參數(shù)隨軸封壓力調整器和汽輪機的工況變化而變化，汽機負荷較低時，汽封供汽溫度隨之下降，此時如果軸封供汽壓力升高，很可能會造成軸封蒸汽有一部分變成飽和水，飽和水和飽和汽的比容相差非常大，造成軸封供汽壓力突降，大量的蒸汽漏入真空系統(tǒng)。</p><p><b>　　5 凝結水過冷度</b></p>&

50、lt;p>　　5.1 過冷度的危害 </p><p>　　汽機的排汽和冷卻水在凝汽器進行熱交換時，從理論講，蒸汽從飽和壓力凝結成水，凝結水的溫度應該等于排汽溫度，但實際上由于凝汽器的構造和運行中存在缺陷，往往使凝結水的溫度低于排汽溫度，排汽溫度與凝結水溫度之差稱為過冷度。凝結水的過冷度對機組運行的經濟性和安全性產生較為不利的影響，過冷度的存在使凝結水傳遞給冷卻水的熱量增加，使系統(tǒng)的熱經濟性降低，過冷度每增

51、加1℃，燃料的消耗量約增加0.1-0.15%，另一方面，凝結水的過冷度增加還會使凝結水的含氧器增加，對流經的管路和設備產生腐蝕作用，減少設備的使用壽命。</p><p>　　5.2 過冷度產生的原因及消除措施</p><p>　　凝汽器水位過高： 凝汽器水位過高使凝汽器部分銅管浸入到凝結水中，由于被浸入銅管又帶走了部分凝結水的熱量，產生過冷度。為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，一定要控制好凝汽器

52、的水位，凝汽器的最高水位以不高于最下 面一排銅管為限。</p><p>　　空氣漏入凝汽器或抽氣器及真空泵的工作不良。 空氣的漏入或抽真空設備不及時將空氣抽走，使凝汽器積留的空氣增加，在冷卻水管表面會構成傳熱不良的空氣膜，降低傳熱效果，增加傳熱端差，同時空氣的分壓力增加，蒸汽的分壓力降低，使得蒸汽在更低的溫度冷卻，凝結水過冷度增加。在機組運行過程中，提高機組的真空嚴密性水平，是降低凝結水過冷度的較為有效的措施。&