火电厂凝结水过冷的原因及其消除措施

【摘要】分析了凝结水发生过冷的原因，从凝汽器的设　　0.引言

凝汽器是凝汽式汽轮机的主要辅助设备，是汽轮机组的重要组成部分，其工作性能的好坏直接影响着整个机组的热经济性和安全性。在凝汽器运行过程中，正常情况下凝结水温不应产生过冷却现象，过冷度最大不超过2℃。当过冷度增加，则含氧量升高，将影响蒸汽品质，同时凝结水过冷度增加1%，机组煤耗量将增加0.13%。循环水泵的耗电量增加，一般占机组总发电量的1.2%～2%，因此为了提高机组运行的经济性和安全性，必须在各个方面对凝汽水过冷度加以重视并采取措施使其最小。

1.过冷度产生的原因

1.1 凝汽器的结构对过冷度变化的影响

凝汽器管束布置是从减小汽阻、减小过冷度、均匀各部分传热面积上的热负荷的要求出发的。旧式的凝汽器通常为非回热式的，里面的管束布置密度很大而且排列位置也存在问题，这样造成蒸汽空气混合物在通往凝汽器的管束中心和下部时，产生很大的汽阻，导致内部绝对压力从入口到抽汽口逐渐降低。蒸汽凝结的水通过密集的管束，又在冷却水管外侧形成一层水膜，又起到在冷却凝结水的作用，这时排汽口不能继续去回热热井中的凝结水，进一步加剧了凝结水的过冷度。其中，凝汽器的汽阻过大是影响凝结水过冷度的一个很重要的因素。 对于不同结构类型的凝汽器，在蒸汽负荷变化时，其过冷度的变化也是不同的。

1.2 空气漏入凝汽器或抽气器工作不正常

在机组运行过程中，处于真空条件下的凝汽器、汽轮机的排汽缸及低压给水加热系统等结构，如有不严密处，则造成空气的漏入；另一方面，抽气器工作不正常，不能及时地把凝汽器内的空气抽走，这两方面使得凝汽器中积存的空气等不凝结气体增加。这样不仅在冷却水管的表面会构成传热不良的空气膜，降低传热效果，增加传热端差；同时由于凝汽器内的蒸汽混合物中空气成分的增高，蒸汽分压力的数值相对于混合物的总压力就会降低，这种蒸汽含量较少的空气蒸汽混合物将在更低温度的情况下凝结，因而产生了凝结水的过冷却。尤其是当凝结水在不能被加热的旧式非回热式凝汽器中，凝结水的温度将因漏入空气量的增加而与凝汽器进口处蒸汽的温度产生显著的差别，造成严重的凝结水过冷却现象。

1.3凝汽器冷却水入口温度和流量的影响

凝汽器冷却水的入口温度和流量是影响过冷度十分重要的因素。在冷却水温度较低或部分负荷运行时，电厂往往未相应减小冷却水流量，使冷却水流量相对增加，对于一给定的凝汽器，在不同运行工况下均存在一个极限真空。试验与运行经验表明，在一定的蒸汽负荷及真空严密性条件下，当冷却水入口温度降低或流量增加时，凝汽器压力降低，真空增加，进入热井的凝结水的过冷度将增大。

1.4冷却水漏入凝结水内

运行中，由于管板胀口不严有轻微的漏泄，造成冷却水漏入凝结水内。凝汽器内铜管腐蚀或由于铜管振动而损坏，甚至有铜管被叶片击伤，可能导致冷却水管破裂，冷却水便会大量漏入凝结水中，从而使凝结水温度降低，过冷度增加，此时还伴有凝结水硬度增大。

1.5凝结水水位过高

运行过程中，由于凝结水泵汽化或其他故障，使凝汽器热井中凝结水水位过高，淹没了下部的冷却水管，这样冷却水又带走一部分凝结水的热量，使凝结水再次被冷却，过冷度必然增大，同时回热蒸汽的流动也因此受到一定的限制，传热管束落下的凝结水不能得到充分回热，这也增加了凝结水的过冷度。凝结水水位过高往往是引起过冷度增大的主要原因之一。

1.6凝汽器补水的影响

机组在运行过程中，由于锅炉排污等原因，导致工质在循环过程中产生了汽水损失，为了满足汽轮机进汽量的需要，必须及时在水侧对系统进行补水。补充水补入的位置有除氧器和凝汽器两种方案采用补入凝汽器方案时，冬天补充水温度一般低于设计工况时凝汽器中凝结水温度。这样将温度较低的补充水直接补入凝汽器的热井，并且在补充水流量较大时，势必会造成凝结水温度的降低，致使过冷度增加。

2.减小凝结水过冷度的对策

2.1设计中所采取的对策

(1)在冷却水管束设计中改进管束的布置。

(2)从凝汽器入口至抽气口的路径应力求直接，且有足够的流通面积。

(3)合理选择凝汽器内的淋水装置，优化设计循环冷却水量。

(4)汽轮机排汽口与凝汽器的连接采用柔性连接，以防止运行中膨胀不畅导致空气的漏入。

(5)利用锅炉连续排污对补充水进行加热，以减少补入凝汽器的补充水对凝结水的过冷却。

2.2运行中采取的对策

2.2.1保证真空部分的严密性

汽轮机的真空部分和凝汽器本身的不严密性或抽气器工作失常，都会造成凝汽器内空气量的增加。因此，在运行中，当发现凝汽器传热端差增大，同时过冷度又增加时，则表明凝汽器中空气量增加。在这种情况下，应检查真空系统的严密性和抽气器的工作情况，堵补空气漏入点，及时消除故障；投入运行轴封压力调节器，并将轴封压力控制在规定值内，以防空气从轴封漏入，以提高机组真空，减少和消除凝结水过冷却。

2.2.2 加强对凝结水水位监视

为了消除运行中凝结水水位过高而造成的凝结水过冷却现象，一方面运行人员加强对凝结水水位严格监视，另一方面热控检修重新修订凝结水水位自动调节器的动作整定值，消除了补水门的内漏，使凝结水补水正常。同时加强对凝结水补水量的监视，防止短时间内凝结器大量补水造成凝结水温度降低。

2.2.3 加强对水质的监视与控制

为了防止热力设备结垢和腐蚀，化学监督部应加强对凝结水硬度、溶解氧、pH值、钠离子等指标的化学分析测定。运行中凝汽器冷却水管腐蚀泄漏，会引起凝结水硬度超标，过冷度增大。依据运行经验，应急处理办法是在循环水中加锯木屑，木屑进入凝汽器水室，在泄漏处受到真空的吸引将微漏孔堵塞，通常情况下可保证硬度在合格范围内。若水质超标严重，说明铜管泄露严重，冷却水大量漏入凝结水中，则采取运行中降负荷半侧凝汽器查漏方法堵漏或停机时堵漏。

2.2.4 对冷却水的流量调节和控制

由于凝汽器是回热式换热器，即管束中有较大的通道使部分蒸汽有可能直接进入凝汽器下部，加热凝结水，从而消除或减少凝结水的过冷却。在此情况下，凝结水过冷却度主要是受凝汽器冷却水的入口温度和流量的影响。因此，在冷却水温度较低的季节，尤其是冬天，要通过循环水泵经济运行试验，来确定一个最有利的冷却水量，使机组达到最有利的经济真空，既节约厂用电，又减少甚至消除凝结水过冷却度。

3.结束语

针对凝汽器内凝结水过冷度的问题，经多方面分析了凝结水过冷度产生的原因，提出了减少凝结水过冷度的方法，从而提高了机组运行经济性和安全性。在凝汽设备的运行检测中，凝结水过冷度是一个不容忽视的性能指标，因此应在设计、改造、检修以及运行维护等各个环节采取措施控制和消除凝结水过冷度，更进一步提高了机组运行的热效率。　[科]

【参考文献】

［１］张卓澄．大型电站凝汽器[M].北京：机械工业出版社,1993.

［２］杨善让．汽轮机凝汽设备及运行管理[M].北京：水利电力出版社,1993,10.

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［４］林万超．火电厂热系统节能理论[M].西安交通大学出版社,1994,11．计、检修、改造以及运行维护的角度，提出了防止凝结水过冷却的对策，以提高机组的安全经济运行。

【关键词】凝汽器；过冷度；经济性；安全性

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