热力电厂凝结水过冷现象的分析

摘    要：汽轮机的排汽温度达到其凝汽器压力下的饱和温度即理论凝结温度时并不能凝结，要在这个饱和温度以下的某一温度（称为实际开始凝结温度）才开始凝结，即在这个过程中实际凝结温度总是低于理论凝结温度的，两者的温度差值就称为过冷度。热力电厂中凝结水过冷度代表凝汽器热水井中凝结水的过度冷却程度。理论上凝结水过冷度越大造成机组经济性越差，热力电厂凝结水过冷度一般控制为0.5～2℃之间，机组运行中关注凝结水过冷度这个指标范围也能从中反映出机组在运行安全性、经济性等方面的问题。因此分析凝结水过冷度偏差大的原因，如何采取针对措施有效缩小凝结水过冷度对于热力电厂汽轮发电机组运行工作具有不可忽视的经济价值和安全意义。

关键词：热力;凝结;分析;对策

中图分类号：TM621            文献标识码：A               文章编号：1004-7344（2019）03-0075-02

1  凝结水过冷度偏大现象分析

在热力发电厂投入使用的过程中，不时会发生机组凝结水过冷度较突出的现象，导致凝结水过冷度偏差的因素很多，可能是冷凝器设计或者操作不当引起的，所以从以下几个方面进行分析：

1.1  凝结器构造上存在缺陷

由于冷凝器冷却水管束布置过于紧密且不尽合理，使蒸汽混合物在管束中心到冷凝器中有较大的蒸汽阻力，导致冷凝器内部的绝对压力从冷凝器入口到出口逐渐减少，使得冷凝器实际冷凝的蒸汽温度低于冷凝器入口处的饱和温度，导致冷却过度。结果，大部分蒸汽负荷集中在上部冷却管束中。冷凝水通过致密管束并在冷却管外侧形成一层水膜，该水膜附着在循环水冷却管上，使冷凝水的过冷却加重。

1.2  空气漏入凝汽器或真空泵工作不正常

在该装置运行期间，处于真空状态的汽轮机的排气缸、冷凝器和低压给水加热系统如果存在任何不当操作，都会导致漏气。此外，真空泵的异常工作，不能适时地排出漏气进入冷凝器。这两个原因使冷凝器中积聚的空气和非冷凝气体增加，不仅会在冷却水管表面形成不良的传热膜，阻挡传热效果，增加传热端差;同时，它还使冷凝器中蒸汽气体混合物中的空气成分增加，导致空气分压的增加和蒸汽分压的相对降低，而蒸汽在其自身的分压下仍然冷凝。使冷凝水温度低于排气压力下的饱和温度，导致过度冷却。

1.3  运行中凝汽器水位过高

如果冷凝泵运行不正常或操作员的处理错误，会导致冷凝器热水井中的冷凝水位过高，淹没了冷却水管，使冷却水管中的循环水带走部分热量。使冷凝水的过度冷却突增。

1.4  凝汽器冷却水入口温度和流量的影响

试验与运行经验表明，在一定的蒸汽负荷下，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。

1.5  温度较低的补充水直接补入凝汽器的热水井

在该装置运行期间，由于锅炉污水排放等因素，在循环过程中失去了蒸汽水分。因此，为了使汽轮机正常进气，需要适当地补充到蒸汽水的循环系统中。通常，补充水直接添加到冷凝器中，冬季补充水的温度通常低于设计条件下的温度。这样，低温补充水直接加入冷凝器的热水井中，当补充水流量大时，必然会导致冷凝水温度降低，导致过冷度增加。

1.6  凝汽器冷却水管破裂

在工作状态下，万一出现凝汽器冷却水管破裂问题，造成循环水漏入凝结水，将使凝结水温度降低，过冷度增加，此时还伴有凝结水硬度增大的现象发生。

2  过冷度对机组运行的影响

2.1  对机组运行经济性的影响

冷凝水过冷标志着冷凝器运行经济性的主要性能。过冷度低意味着循环水散失的热量少，经济性高;然而，过冷度高意味着循环水散失的热量多，冷源损失增加，造成增多发电机组的能耗，使經济性较低。据了解，过冷度提高1℃，单位时间内的热耗散率提高0.02%。可以看出，冷凝水的过冷度对单元的经济运行具有显着影响，并且是至关重要的运行监控指标。

2.2  反映机组运行安全性能

当冷凝物的过冷度增加时，冷凝物表面上的蒸汽压力降低并且空气压力增加。参考物理学定律，溶解在冷凝水中的气体含量与热水井水面上的气体分压成正比。可以看出，溶解在水中的气体含量升高会导致冷凝水中氧含量增加。目前的高参数大容量的热发电机组对冷凝水的氧含量有严格的要求。氧气增加会导致冷凝器、轴加、低加交换管和腐蚀加剧及相关管道阀门，影响设备的使用寿命，根据自身操作经验多年，在冷凝器铜管泄漏运行碰巧也是时不时发生，并且反思工作中的漏洞，往往牺牲了整体的运作效率，增加了机组运作的安全隐患。另外，冷凝水中氧含量的增加也增加了除氧器的工作负担，这使得除氧器的脱气效果更差。在严重的情况下，它会腐蚀供水管道和锅炉节能器，过热器，再热器和其他高温和高压管道，导致泄漏和管道爆炸。可以看出，随着冷凝水过冷度的增加，出现了一系列问题，不容忽视。冷凝水的过冷度应作为衡量火电机组运行安全性，可靠性和经济性的重要指标之一。

3  减小凝结水过冷度的对策

通过上述凝结水过冷度偏大原因及其对机组运行经济性和安全性影响的分析可知，保持较低的凝结水过冷度有利于机组运行的安全性和经济性，若凝结水过冷度异常增大则有必要查明原因并采取措施加以改善。以下将从设计安装、运行、检修等方面采取措施以减小凝结水过冷度。

3.1  设计安装中所采取的对策

（1）在冷凝器冷却水管束的设计中，在管束结构的安装中留有足够宽的蒸汽通道，这不仅可以确保蒸汽均匀地流入管束的每个区域，而且还可以确保部分废蒸汽能够连接到冷凝器底部，以降低冷凝水的过冷度。

（2）为了避免部件在运行过程中出现空气泄漏，应采用弹性连接，实现汽轮机出口与冷凝器的连接。

（3）为了排放到冷凝器中的疏水性，补充水和循环水以及其他附加流体等，连接到冷凝器的位置必须高于冷凝水的位置，连接到冷凝器的最佳上部蒸汽空间，以便及时取出空气中的水和挡板，防止冲洗冷却水管，从而导致冷凝水的过冷度增加。

（4）为了通过添加到冷凝器中的补充水来减少冷凝物的过冷，锅炉用于通过连续排放污水来适当地加热冷凝物。一组管式换热器安装在冷凝器辅助水箱中。从连续排污和膨胀容器中抽出管道，并将废水作为热源送到热交换器以加热补充水。但是，这增加了投资成本和设备的日常维护，因此应根据实际情况实施。

3.2  运行中所采取的对策

（1）对运行中机组真空的监视与控制

运行中应努力设法保持机组真空在最佳状态，加强对机组真空的监视，发现真空异常变化应立即查找原因，积极采取有效针对措施，迅速使之恢复正常;应确保机组运行中抽气器或真空泵工作正常;机组负荷、工况变化时应加强调整，将轴封压力控制在规定范围以内，防止空气从轴封漏入。这些是防止凝结水过冷的有效措施之一。

（2）对凝汽器水位及水质的监视与控制

为了消除运行中凝汽器水位过高而造成的凝结水过冷却现象，这就要求运行人员对凝汽器水位严格监视，对凝汽器水位自动调节器做好日常运行检查维护，在变工况的情况下能随时保持凝汽器水位在正常范围内。

（3）对循环冷却水流量的调节和控制

当冬季冷却水温度较低时，为了尽量减少冷凝水的过冷度，减少冷源损失，节约能耗，应适当减少循环冷却水流量。当循环冷却水泵通过主控制器连接时，可以通过改变运行中循环水泵的数量或关闭小循环水管道上的阀门来调节冷却水流量。如果循环冷却水泵采用单元系统配置，则应通过改变循环水泵工作叶片的旋转角度，或通过改变电动机电极对的数量来改变输出，以改变输出，或者通过改变循环冷却水泵的工作站数量，减少冷源损失和冷凝水的过冷度。

3.3  检修中所采取的对策

真空系统漏水大修，重点集中在冷凝器喉部，低压抽气管道，低压缸体轴封蒸汽进出管接头，低压缸法兰接头面，热井，冷凝管道接头焊接，冷凝器水位计，排水闪蒸罐焊接接头，真空系统，与冷凝器热水管阀门部件连接等，对查找到的泄漏处进行正确有效的修补，确保系统无泄露。对真空泵或抽汽器进行拆体检查，及时修复、更换受到磨损、损坏或产生裂纹的部件。保证运行中抽气设备的正常工作，以便及时抽出凝汽器内不凝结气体，保持真空在正常范围从而有利于凝结水过冷度的控制。

4  总 结

关注凝结水过冷度，在热力发电机厂应该引起足够的重视。一旦凝结水过冷度异常增大，就要引起相关部门和运行人员的警惕。从机组运行经济性和安全性角度出发，尽早发现安全隐患才有利于尽快解决问题，維持机组长期高效、安全、稳定运行。关于凝结水过冷度的分析、探讨本文所提供的一些粗略建议希望能为相关讨论、研究工作抛砖引玉。

*因水平有限，文中难免不当之处，恳请读者朋友不吝赐教、批评斧正。本人衷心感谢！

收稿日期：2018-12-7

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