大型机组双背压凝汽器抽真空系统优化

宁海电厂百万机组凝汽器双背压抽气系统改造分析摘要：由于高、低背压凝汽器抽空气管路采用串联布置方式，导致高背压凝汽器抽气排挤低压凝汽器抽气，致使低压凝汽器抽气不能达到设计要求，造成真空值和高、低背压凝汽器背压差值偏低，降低了系统经济性。

采取了相应措施，对双背压凝汽器抽气系统进行了改造，经济效益明显。

关键词：双背压凝汽器；抽气系统；端差；真空；改造方案中图分类号：tm62文献标识码：a 文章编号：abstract: because of the high and low back pressure condenser time tracheal road series arrangement, leading to high back pressure condenser lashing out low pressure condenser suction causes low pressure condenser that suction can’t meet the design requirements, creates a vacuum value and the high and low back pressure of condenser low pressure differential and reduce the system efficiency. taken measures, to double back pressure condenser suction system was reformed, and the economic benefit is obvious.key words: double back pressure condenser; suction system; poor; vacuum; reform plan0 概述宁海电厂二期工程扩建2×1000mw超超临界燃煤机组汽轮机为上海汽轮机有限公司和西门子联合设计制造的n1000-26.25/600/600（tc4f）型，超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式汽轮机。

电厂大型汽轮机双压凝汽器运行自适应优化研究
张美君
【期刊名称】《河南科技》
【年(卷),期】2024(51)7
【摘要】【目的】由于双压凝汽器的高、低压双侧压力在实际运行时和预先设计值之间存在较大差距,影响凝汽器的运行效益,因此提出电厂大型汽轮机双压凝汽器运行自适应优化研究。

【方法】首先基于双压凝汽器真空度的影响参数的历史运行数据,引入灰色理论,构建一个电厂大型汽轮机双压凝汽器真空计算模型,将各影响参数代入模型中,即可输出未来时刻的双压凝汽器真空度预测计算值。

然后以凝汽器最佳真空度精确控制为目标,利用粒子群算法寻找模型最优超参数。

最后将最优超参数应用于双压凝汽器的真空运行中,实现自适应优化。

【结果】研究结果表明,设计方法优化后的双压凝汽器循环水流量明显低于优化前,在1.2×10^(-4)
kg/s~1.4×10^(-4) kg/s之间。

【结论】该研究结果可以提高机组的运行效率和稳定性,有助于提升电厂大型汽轮机的节能运行效益。

【总页数】4页(P29-32)
【作者】张美君
【作者单位】华电国际电力股份有限公司十里泉发电厂
【正文语种】中文
【中图分类】TK267
【相关文献】
1.大型汽轮机双压凝汽器运行现状分析及改善措施
2.大型电站双背压凝汽器优化运行的研究和实践
3.火电厂大型汽轮机变负荷运行能耗分析与优化研究
4.大型汽轮机组双压凝汽器的抽空气系统设置
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双背压单流程凝汽器真空严密性试验优化【摘要】某电厂双背压单流程凝汽器水冷机组，长期真空严密性试验发现会出现高压侧与低压侧结果偏差很大等异常现象，对此进行长期总结和分析，对结果重新有一定的认识，进而对真空严密性试验进行优化，为凝汽器高低压侧的严密性提供更准确的信息。

【关键词】真空严密性；优化1.引言汽轮机凝汽器真空是汽轮机安全、稳定、经济运行的重要指标，凝汽器真空低会减少蒸汽在汽轮机的有效焓降[1]，增加真空泵耗电率，增加了机组的热耗率和供电煤耗率，使机组的热经济性下降；由于漏入空气引起真空低可能导致凝结水含氧量大，引起低压加热器管束腐蚀[1]；过低的真空会引起汽轮机的轴向推力增大、低压缸变形、机组振动增大和凝汽器管端连接胀口松动等安全隐患。

为了掌握汽轮机的真空严密性程度，进而提高汽轮机运行真空，需要对汽轮机真空系统进行准确的真空严密性试验。

2.真空严密性试验结果发现的问题双背压单流程凝汽器有以下优点：（1）一定条件下，双背压式凝汽器的平均折合压力比单压式的低，总的冷却效果好。

（2）双背压凝汽器可将低压侧凝结水引入高压侧加热，以提高凝结水温度，减少低压加热器的抽汽量，减小发电热耗率[2]。

正因为双背压凝汽器的这些优点，大多机组都采用双背压凝汽器。

然而在进行真空严密性试验时，发现某厂的4台双背压单流程凝汽器水冷机组，真空严密性试验结果会出现下面几种现象：（1）高压侧结果远小于低压侧，高压侧结果很小，个别分钟下降出现负值，结果甚至出现负数。

（2）两侧真空差值越大，每分钟下降速度相差越大。

延长真空严密性试验时间，两侧偏差会降低。

（3）通过真空每分钟下降速度初步判断漏点出现的大方位。

3.对真空严密性试验结果发现的问题进行分析上述的真空严密性试验结果为负值等现象很明显不能真实反应凝汽器真空系统严密性的程度，怎么才能使结果更接近真实值呢，对此我通过具有代表性的1号和2号机组进行举例分析，找到其中的问题并予以解决。

1000MW超超临界机组凝汽器抽真空系统优化【摘要】针对平海电厂2×1000MW超超临界机组双背压凝汽器高低压侧压力相近而无法实现双背压效果的问题，对凝汽器抽真空系统进行优化，将原高低压凝汽器串联抽真空方式改为并联抽真空，使1、2号机组凝汽器真空分别提高了0.33kpa和0.32kpa，供电煤耗分别降低了0.424g/kwh和0.4g/kwh。

【关键词】双背压凝汽器；抽真空；系统优化1 引言平海电厂1、2号汽轮机为上汽厂引进西门子技术生产的N1000-26.25/600/600型一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式汽轮机；凝汽器型式为单流程、双背压、表面式，冷却面积51500m2，采用开式循环海水冷却，设计100%容量冷却水流量为115373 m3/h；凝汽器抽真空系统采用水环式真空泵，每台机组配置3台250 EVMA 真空泵。

2 凝汽器抽真空系统存在的问题及原因分析2.1 抽真空系统概况平海电厂凝汽器抽真空系统原设计采用高、低压凝汽器串联抽真空方式，如图1所示。

即高压侧凝汽器抽真空管路先引入低压侧凝汽器，与低压侧凝汽器抽真空管路串联起来后再引入真空泵。

串联抽真空方式的优点是系统简单，可以减少投资和所需场地。

2.2 存在的问题双背压凝汽器沿循环水的流向分为低压、高压凝汽器。

相对于单背压凝汽器，双背压凝汽器具有平均背压低和低压侧凝结水经过高压侧时被加热等提高机组经济性的优点。

平海电厂2台1000MW机组额定工况下设计平均背压为5.75kpa，其中高低背压为6.35kpa/5.15kpa。

然而根据两台机组投运2年多的运行记录，发现在所有运行工况下，高、低压凝汽器的真空差均很小（约0.1kpa左右），甚至出现高低压倒挂现象，而且机组的平均背压也较设计值偏高，由此表明凝汽器已失去其原双背压特性。

2.3 原因分析由于循环冷却水先经低压凝汽器换热后再进入高压凝汽器，则在循环水量、换热面积、清洁系数、热负荷等条件相同下，低压侧凝汽器真空理应比高压侧高。

300MW机组真空系统优化运行措施**发电厂二期2×300MW机组（＃3、4机组），汽轮机为东方汽轮机厂生产的300MW亚临界汽轮机，汽轮机型号为C300/237-16.7/0.39/537/537。

该机组热力循环为一次中间再热、二缸二排汽、采暖抽汽凝汽式，带八级回热抽汽。

凝汽器型号为N-17600-1型。

此两台机组自投产以来，一直存在真空系统严密性差，真空偏低问题。

真空系统严密性试验时真空下降速率较大分别为0.651kPa/min、1.02kPa/min，大大低于国家规定的真空下降速率不大于0.4 kPa/min的标准。

且凝汽器端差普遍在10℃左右，＃3机在2004年10月份月平均值曾达到16℃。

根据经验数据，300MW机组汽轮机排汽压力比正常值上升1％，则机组热耗率的相对变化率将增大1％以上。

由此可见，提高机组真空是提高机组效率的重要因素。

1. 影响汽轮机凝汽器真空的因素分析我们先分析一下一般影响凝汽器真空的因素：凝汽器主凝结区饱和蒸汽的温度为：ts=tw1+△t+δt。

（1-1）式中ts――与凝汽器压力对应的饱和蒸汽温度，℃tw1 ――循环水进口温度，℃△t――循环水温升，℃δt――凝汽器端差，℃由ts可以得出所对应的饱和压力，即为凝汽器的压力。

从公式（1-1）可以看出影响凝汽器饱和温度的因素主要有循环水入口温度tw1、循环水温升△t和凝汽器端差δt。

下面针对以上三个因素进行分析：1.1 循环水入口温度。

在凝汽器热负荷、循环水流量一定的情况下，循环水入口温度的影响因素主要就是循环水塔的效率和气候的变化。

气候变化属于不可控因素，在此不予考虑。

循环水塔效率主要受设计、建筑施工、和日常运行维护等因素有关。

日常运行维护主要包括合理配水、保证合适的淋水密度、保证循环水质等方面。

1.2 循环水温升△t。

由凝汽器的热平衡方程式Φ＝1000qmc(hc- hc’)=1000 qmw(hw2- hw1’)＝4187 qmw△t得出△t＝（hc- hc’）/4.187m （1-2）式中Φ――凝汽器的换热量, kJ/hqmc 、qmw――进入凝汽器的蒸汽量和冷却水量，t/hhc、hc’――凝汽器中的蒸汽比焓和凝结水比焓，kJ/kg hw2- hw1’――流出和流入凝汽器冷却水的比焓，kJ/kg m为凝汽器的冷却倍率，也就是qmw/ qmc，代表了冷却水量与被冷却蒸汽量的比值。

凝汽器抽真空设备的异常运行及优化建议发布时间：2021-06-10T05:12:20.615Z 来源：《建筑学研究前沿》2021年6期作者：李冬婉[导读] 本文重点介绍了凝汽器抽真空系统的工作流程和控制逻辑，并结合多年运行实践对抽真空装置及其辅属设备出现的两种典型异常运行工况进行分析论证，提出了相应的处理措施和优化改进建议，对于此类故障定位和异常处理有较好借鉴意义。

中核核电运行管理有限公司浙江海盐 314300摘要：本文重点介绍了凝汽器抽真空系统的工作流程和控制逻辑，并结合多年运行实践对抽真空装置及其辅属设备出现的两种典型异常运行工况进行分析论证，提出了相应的处理措施和优化改进建议，对于此类故障定位和异常处理有较好借鉴意义。

关键词：凝汽器抽真空系统；控制逻辑；辅助设备；凝汽器真空恶化会降低机组循环的热效率，使得机组出力减少。

运行实践表明：凝汽器压力上升0.98kPa（0.01ata），会使汽轮机装置的汽耗率增加1.5%-2.5%，根据运行经验，对应发电机功率将下降4-6MWe；凝结水过冷度增加1摄氏度，热耗量要增加0.13%。

1 凝汽器抽真空系统的工作流程来自凝汽器的空气经过过滤器、气动阀至真空泵吸入口，经压缩后排至气水分离箱，气水混合物在气水分离箱中分离空气从气水分离箱顶部排至大气。

气水分离箱同时又可作为水环式真空泵密封供水的贮水箱，贮水箱中除盐水经设备冷却水（RCW）冷却后为真空泵提供密封水。

气水分离箱设有补水装置和溢流口，用来补充真空泵运行过程中蒸发消耗的水和排出多余的水。

分离箱顶部还有两路旁路管线：一路通过流量计和隔离阀就地测量流量并排至大气，适用于泄漏流量试验；另一路通过三通阀和气动蝶阀，进入空气引射器形成高速气流。

正常运行时，空气经空气引射器抽吸、扩压并与凝汽器中气体一起进入真空泵吸入口，维持凝汽器在一个高真空的工作环境，同时满足真空泵的需求量，提升真空泵的抽吸能力。

图1 凝汽器抽真空设备（维持真空泵）流程图 2真空泵及其辅助设备控制逻辑 1）PS5302：设定值为13.3kPa（a），当凝汽器压力达到设定值后，处于“AUTO”位置的维持真空泵自动启动。

凝汽式汽轮发电机组真空系统冷却水优化配置及方法摘要：近年来，随着国内用电量的逐年递增，电厂燃煤耗用量也持续增长，但电煤供应紧缩，多数煤炭产地大多数电厂电煤库存远低于警戒线，甚至部分电厂陷入了停机待煤的尴尬境地；在能源日益紧张燃料价格不断上涨的情况下，火电厂的如何减少机组能耗显得特别重要。

基于此，本文主要讨论凝汽式汽轮发电机组真空系统冷却水优化，以及空调冷冻水作为真空泵冷却水的配置和方法进行研究，意在通过减少机组热耗，进一步提高火电厂的经济效益。

引言某企业二期扩建工程采用国产2×1000MW超超临界燃煤发电机组，机组年利用小时数为5500小时，燃煤发电机组的冷却水水源为海水，水量充沛，但在夏季海水温度最高达35℃，年平均海水温度32℃，真空泵运行时冷却效果差，达不到要求，使真空泵出力下降、泵轮气蚀。

1 凝汽式汽轮发电机组概述目前凝汽式汽轮发电机组一般都配有真空抽气系统，采用三台真空泵并联，一台或两台运行，另外两台或一台备用。

对于现代大型火力发电厂凝汽式汽轮发电机组，在正常运行期间，其双背压凝汽器中的不凝结汽体主要由运行真空泵抽出，并维持其内部真空。

真空泵冷却水通常采用海水或者闭式水作为冷却水，冬季环境下运行一台或两台真空泵即可满足机组真空要求，但夏季海水温度较高，导致作为真空泵冷却水的海水或闭式水水温升高降低了真空泵抽真空效果，冷却水达不到设计温度，无法得到更佳的经济运行效果。

2.传统水环式真空泵冷却水系统的问题所在（1）循环水直接作为真空泵冷却水虽然水量充足，但水质无法保证，海水内杂质、微生物较多，易造成冷却器结垢、堵塞，导致冷却器换热效率降低。

（2）夏季受海水温度升高，为保证真空泵冷却水冷却效果闭式水泵由低速切换至高速运行，增加了厂用电耗率。

（3）夏季闭式水泵高速时，真空泵密封水经冷却器冷却后仍高于真空泵密封水温度设计值，无法保证真空泵最高运行效率。

3 优化配置内容及实施效果3.1优化配置的主要内容凝汽式汽轮发电机组真空系统冷却水优化配置，可以有效的改善凝汽器运行工况，提高凝汽器内部真空，同时实现真空泵冷却水运行中无扰动切换。

双背压凝汽器抽空气系统优化本文以某厂660MW机组双背压凝汽器抽空气为例，分析了凝汽器高、低压侧压差偏离设计值产生的原因。

介绍了该厂对抽空气系统进行的两次节能改造，对比分析了改造前后的节能效果，希望对同类型机组的冷端节能优化具有指导意义。

标签：双背压凝汽器；抽空气系统；蒸汽喷射器引言目前，很多双背压凝汽器机组在设计时，采取了高、低测凝汽器抽空气管道中间加节流孔板串联抽气的方式。

由于节流孔板的尺寸选择不合适或调节阀的开度选择不合适，那么就会导致凝汽器低压侧的抽气受到排挤[1]。

针对此种状况，改公司利用机组检修时机，对凝汽器的抽空气系统进行了第一次改造，采用高、低压凝汽器单独、并联抽空气方式。

改造后，双背压凝汽器的的优势得到了体现，平均真空得到了大幅的提高。

该厂的循环冷却水为海水。

在夏季高温又是高负荷时，循环水温度最高可达32℃左右。

由于真空泵冷却器存在着换热端差，因此，流经冷却器的的工作密封水温度要高于海水温度。

再加之真空泵叶轮旋转的耗功和凝汽器内抽气（汽）传递的热量，也将导致真空泵内的工作密封水温度上升，从而降低了真空泵的抽吸能力[2]。

同時，空气在凝汽器内聚集，造成凝汽器内的空气分压力上升。

同时，真空泵从凝汽器抽出不凝结气体中含有大量的蒸汽，这部分蒸汽在真空泵中凝结放出大量的汽化潜热，导致真空泵工作液温度上升甚至汽化，大幅降低了真空泵的抽吸能力。

对此，该厂利用停机检修的机会，对凝汽器抽空气系统进行了第二次改造。

在第一次改造的基础上增加了一组射汽式抽气器，运行结果表明，取得了很好的节能效果。

1凝汽器及其抽气系统的布置方式凝汽器两个壳体底部为连通的热井，上部布置有内置的低压加热器、小机排气管和低压抽气管等。

凝汽器抽空气管布置在凝汽器的空气凝结区以抽出其内的不凝结气体。

抽空气管路分两路从高压凝汽器内、外圈抽空气区引出，经联通管后进入低压凝汽器，分别与低压凝汽器内、外圈抽空气管汇合，从低压凝汽器侧引出，各经一台电动隔离门后汇总到一根抽空气母管，再分别与三台真空泵入口相连。

摘摘要要凝汽器是凝汽式汽轮机的重要辅机之一，其工作性能的好坏直接影响到发电厂热经济性和运行可靠性。

随着汽轮机单机容量的增加和排汽口数目的增多，为提高机组的效率，采用双压凝汽器是一项重要的技术措施。

但是，双压凝汽器的节能效果受到抽空气系统结构和低压侧极限真空的制约。

针对双压凝汽器存在的问题，本文以某电厂600MW 机组配置的N-38000-1 型双压凝汽器为研究对象，首先，对双压凝汽器进行变工况核算，计算双压凝汽器高、低压侧压力及差压应达值；其次，分析了真空泵性能对凝汽器压力的影响，总结了现场运行中可行的提高真空泵性能的方法；再次，对影响双压凝汽器性能的因素，如真空泵抽空气母管上的调节阀开度大小，真空泵开启台数等因素进行了试验研究，指出该调节阀存在最佳开度，其最佳开度大小与真空泵开启台数及真空有关，真空较低（负荷较高或天气炎热）时，凝汽器抽空气调整门开度保持在3%，一台真空泵运行；真空较高时，凝汽器抽空气调整门开度保持在7%，两台真空泵运行；根据改造前后的试验得出机组的运行策略，高负荷时为并联母管运行；低负荷时为各侧独立运行。

最后，根据汽轮机末级变工况理论，研究极限真空确定方法。

机组极限真空与负荷有关，不同负荷下，机组的极限真空不同，如600MW、450MW、300MW 对应的极限背压值分别为4.5kPa、3.2kPa、2.2kPa；针对双压凝汽器冬季运行低压侧真空过高的特殊性，提出了在高、低压侧循环水入口管道之间安装旁路管道，通过控制低压侧循环水流量来避免冬季低压侧真空过高的技术改造方案。

关键词：双压凝汽器；真空泵；极限真空；变工况；节能华北电力大学硕士学位论文AbctractThe condenser is one of the important auxiliary facilities for condensing tubine,which the quality of its working performance directly influences heat economy andrunning reliability.Adopting the dual-pressure condenser is a significant technicalmeasure to improve the efficiency of unit.However, the effect of the energy-saving is restricted by the structure of vacuum system and ultimate vaccum.The N-38000-1 type dual-pressure condenser of some 600MW unit being taken asan subject investigated, firsly, the dual-pressure condenser is checked under variable condition, and the higher and lower pressure are calculated as well as pressure difference. Secondly, the effect on the performance of vacuum pump to the condenser is analyzed,and the feasible methods to improve it on site are summarized. Thirdly, performance influence factors of dual-pressure condenser, such as opening degree of the governingvalve in vacuum pump piping-main scheme, start-up numbers and so on, are experimentally conducted. It is indicated that the governing valve has an optimal opening with vacuum. The valve opening is about 3% as well as one vacuum pump in the lower vucuum (higher load or hotter weather), while it is about 7% with two vacuum pumps inthe higher vacuum. The unit's operation strategy is the parallel main pipe for high load operation and each side independence for the low load before and after the tests.At last, based on variable condition theory in the last stage of the steam turbine, the methods to determine ultimate vacuum are studied. The ultimate vacuum has relation with the load,as there is the different ultimate vacuum in the different load, for example 4.5kPa for600MW, 3.2kPa for 450MW and 2.2kPa for 300MW respectively. According to particularity of overtopped vacuum for lower side in winter，technology reformation scheme is put forward to effectively avoid overtopped vacuum for lower side in winter, which by-pass pipeline is installed between higher and lower side water-circulating inletby means of controlling flow rate of lower side water-circulating in precondition of keeping invariant vacuum of higher side.keywords：dual-pressure condenser ；vacuum pump ；ultimate vacuum ；variable condition；energy-saving华北电力大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《大型汽轮机双压凝汽器运行优化研究》，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。