火电厂凝汽器真空保持节能系统技术
浅谈火力发电厂凝汽器真空系统原理及故障处理
浅谈火力发电厂凝汽器真空系统原理及故障处理发表时间：2016-12-07T15:00:13.553Z 来源：《科学教育前沿》2016年11期作者：李永强[导读] 主要原因是由于汽轮机的排汽被冷却成凝结水，其比容急剧缩小。
如蒸汽在绝对压力4Kpa时蒸汽的体积比水的体积达3万多倍。
（大唐国际张家口发电厂河北张家口 075133）【摘要】汽轮发电机组真空系统运行是否正常直接影响着汽轮机组的热经济性和安全性，及时发现和处理凝汽器真空泄露是十分必要的。
【关键词】凝汽器；真空；泄露中图分类号：TM621 文献标识码：Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2016）11-0076-02 一、汽轮机真空抽气系统的工作原理1主要原因是由于汽轮机的排汽被冷却成凝结水，其比容急剧缩小。
如蒸汽在绝对压力4Kpa时蒸汽的体积比水的体积达3万多倍。
当排汽凝结成水后，体积就大为缩小，使凝汽器内形成高度真空。
2真空的形成和维持必须具备三个条件：1）凝汽器钛管必须通过一定的冷却水量。
2）凝结水泵必须不断地把凝结水抽走，避免水位升高，影响蒸汽的凝结。
3）抽气器必须把漏入的空气和排气中的其它气体抽走。
对于凝汽式汽轮机组，需要在汽轮机的汽缸内和凝汽器中建立一定的真空，正常运行时也需要不断地将由不同途径漏入的不凝结气体从汽轮机及凝汽器内抽出。
真空系统就是用来建立和维持汽轮机组的低背压和凝汽器的真空。
低压部分的轴封和低压加热器也依靠真空抽气系统的正常工作才能建立相应的负压或真空。
二、抽真空系统的作用和形式在机组启动过程中，除氧器加热凝结水后，就可能会有热水进入凝汽器，待到锅炉点火汽轮机进汽暖机时，将有更多的蒸汽进入凝汽器。
如果凝汽器内没有建立一定的真空，汽水进入凝汽器就会使凝汽器形成正压，损坏设备。
凝汽器建立真空更是汽轮机冲转必不可少的条件。
凝汽器及一些低压设备（如凝结水泵、疏水泵及部分低压加热器等）在正常运行时，内部处于真空状态，由于管道和壳体不严密，空气就会漏人，从而破坏凝汽器真空，危及汽轮机的安全经济运行。
火电厂热能动力工程中的节能技术分析
火电厂热能动力工程中的节能技术分析摘要：改革后，随着社会的发展和进步，经济水平不断提升，同时带动了我国各行业领域的进步。
本文阐述热能与动力工程的特点，火电厂热能及动力工程中的节能技术的特点，火电厂节能运行的优化措施，包括电气设备运行控制技术、调频技术、热量回收利用技术。
关键词：热能与动力工程；节能技术；措施引言热能动力系统也被称为热能发电系统，该系统有机地结合了热能装置，可以实现热能转换，是发电厂能源转换和利用的重要载体。
通过热能动力系统，可以先将各种能量转换成热能，再将热能转化为机械能和电能，并完成能量输出。
如何改善热能动力系统效率、达到节能减排效果一直是电力学和工程热物理学研究的重要课题。
1热能与动力工程中国的火力发电涵盖诸多领域，包括火力发电系统的设计、运行、控制、应用和能源开发，使火力发电非常全面和系统。
中国目前是世界上煤炭生产和消费的大户，煤炭在中国的能源结构中发挥着重要作用。
由于其发展速度快，对环境也造成了一定的影响，现阶段，人们开始重视环保问题，所以对火力发电站的建设和发展的要求将更加严格。
在社会经济压力下，火力发电行业面临着重大挑战，因为采煤是主要的污染源。
随着经济结构的调整和现代化，特别是电力需求的增长，社会已经开始使用新能源。
在这种新形势下，如果不改善煤炭资源的开发，不提高开采率，污染将进一步加剧，对人类的生存构成严重威胁。
2火电厂热能及动力工程中的节能技术2.1化学补水系统设计发电机组是发电厂的主体设备，为确保机组的正常工作，必须采用化学补水系统。
需要将凝结水补充到电容器或脱氧机，并在设备运行时对水温进行严格控制，如果水温较低，需利用设备提高水温，以保证凝结水的迅速流入。
化学补水系统一般采用喷雾补水的方式，该作业方式可回收部分废气余热，从而改善冷凝器的真空状态。
为了提升补水量，还可以使用低压加热器，使凝结水逐步升温，从而实现对高能蒸汽的控制。
在化学补水系统的设计中，可应用水泵辅助冷凝器的热井进行补水，如果需要对锅炉上水，可以启动水泵、管道等进行补水。
火电厂节能技术
*** 中国华电集团公司
厂用电管理 技术经济指标管理之二
项 负 荷 目 率 单位 % % % % % % % % % % % % % 机组A 80.5 0.21 0.48 0.61 0.39 0.02 0.63 / 0.14 / / 4.22 4.61 机组B 81.1 0.18 0.63 0.58 0.79 0.0135 1.03 0.12 0.23 / / 5.39 5.88 机组C 69.1 0.22 0.57 0.69 0.32 2.65 1.21 0.32 0.31 0.67 / 7.97 / 机组D 82.0 0.23 1.35 1.07 0.36 3.17 / 0.37 0.25 0.54 0.73 8.7 8.83
*** 中国华电集团公司
背景和意义
特别是国家十一五发展规划将单位国民生产 总值的能源消耗降低约20%，作为十一五提出 的五大新目标之一；所有电力企业均应达到资 源节约型企业标准要求。
火电厂节能成为电力工业发展的重要主题， 是解决能源环境问题的根本措施。
*** 中国华电集团公司
技术经济指标体系
*** 中国华电集团公司
燃料管理 技术经济指标管理之一
燃料特性对锅炉范围内的设备的影响
*** 中国华电集团公司
厂用电管理 技术经济指标管理之二 厂用电量是电厂辅助设备所消耗的电量，直接决 定着供电量的多少和供电煤耗。辅机的耗电率等 于其耗电量与发电量的百分数。根据辅助系统设 备设计的不同，厂用电率一般为4%~10%，厂用电 率每变化1%，供电煤耗将变化约3.3g/kWh。 典型300MW机组的厂用电率统计结果可见，不同 配臵的辅机耗电率相差很大。建立健全辅机耗电 计量手段和分析制度，根据设备的具体状况制定 切实可行的节能降耗措施并予以落实，有着十分 重要的意义。
国家发展和改革委员会公告2010年第33号－－国家重点节能技术推广目录(第三批)
国家发展和改革委员会公告2010年第33号－－国家重点节能技术推广目录(第三批)
文章属性
•【制定机关】国家发展和改革委员会
•【公布日期】2010.11.29
•【文号】国家发展和改革委员会公告2010年第33号
•【施行日期】2010.11.29
•【效力等级】部门规范性文件
•【时效性】失效
•【主题分类】节能管理
正文
国家发展和改革委员会公告
（2010年第33号）
为贯彻落实《中华人民共和国节约能源法》、《国务院关于加强节能工作的决定》和《国务院关于进一步加大工作力度确保实现“十一五”节能减排目标的通知》，加快重点节能技术的推广普及，引导用能单位采用先进的节能新工艺、新技术和新设备，提高能源利用效率，我们组织编制了《国家重点节能技术推广目录（第三批）》，现予公布。
本目录涉及煤炭、电力、钢铁、有色金属、石油石化、化工、建材、机械、纺织、建筑、交通等11个行业，共30项高效节能技术。
附件：国家重点节能技术推广目录（第三批）
中华人民共和国国家发展和改革委员会
二○一○年十一月二十九日附件：
国家重点节能技术推广目录（第三批）
国家发展和改革委员会
2010年11月
注：总投入指2011－2015年期间，推广率达到预计比例时，投入的资金总量。
（下同）
国家重点节能技术推广目录（第三批）。
火力发电厂凝汽器真空问题探讨
火 力发电 凝汽器真空问 讨 厂 题探
王 达
（ 中电 国华神木发 电有 限公 司， 陕西 神木 ７ ９ １ ） １３ ６
摘 要 ： 凝 汽 器真 空形成 原理 及 影响机 组 真 空的主 要 因素 ， 分析 结合 中电国华神 木发 电有 限责任 公 司 的 ２台 ＩＯ ＯＭＷ 机 组真 空 系统 ， 曾存在 的 问题 以及 所采 取 的措施 ， 出改 善 办法 ， 提 以供借 鉴 。
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ｈ、 － ｈ 一一蒸 汽和凝 结水的 比晗，］ ｇ ｋｋ ； ／ ｈ 、 — ｈ 冷却水进 口、 出口比焓， ／ ｋｋ Ｊｇ
ｔｊ ： 冷却水进、 温度 — 、 ． 出口 ｃ ） １ｇ ｝ 是 蒸汽凝结时放出一 Ｉ ＝００ ｈ －Ｏ Ｄ ｈ２ Ｏ
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式中 Ｑ 一一— ＿ 凝汽器的传热量， ／； ｋｈ Ｊ ， 厂 ）、） 一 ～ 进入 凝 汽器 的冷 却 水量 与 蒸 汽
热。 对手高真空下的凝汽器来说比焓差 ） 变
动范 围很小 ， 一般在 ２４ －２０ｋｋ 左右， １０２２ Ｊ ｇ － ／ 可以 看出 ， 冷却水温 升 △ 大小主要取 决于循环倍 率 ｔ
循环冷却水 由入 口温度 逐 渐吸热上升 到 出 口温度ｔ 冷却水温升 △ｆ Ⅳ 。 汽凝结 状况， ， 、 ｒｔ １蒸 影响冷却塔工作情况的因素有： 温度 ｔ与冷却水 出 口温度 ｔ２ 差称为凝汽器 ｓ ｗ之 （）凉水塔填料破损 和结垢等造成换 热面 １ 的传热 端差 ， ８表示 ， ￣－ － ２ 用 ｔ 即 ｔｓｔ 。 ｔｗ 积降低 那么 ，在主凝 结 区蒸汽 的凝结 温度 为 ：＝ ｔ Ｓ 由于水流 的冲刷 和填料本身质量 问题 发生 ｔ ＋ＡｔＳ ｗｌ ＋ｔ 脆裂 ， 造成填 料运行 中破 裂 ， 短路水 流 ， 形成 未 由于凝汽器 中还存 在不凝结气体 ，所以凝 经换热过程 ， 直接排入水池 。 汽器总压力 实际上是凝 汽器中蒸汽分压 和不 凝 由于水质差 ，填料表 面沉积 泥沙和填料 内 结 气体分压 之和 ，抽气器 的作 用就是抽 出不 凝 积垢 造成填料堵 塞 ， 空气与填料接触 面积减小 ， 结 气体 、 降低不凝 结气体的分 压 ， 同时减小换 热 换 热效果下 降。（） ２配水管及 喷嘴存 在的问题 。
火电厂汽轮机节能降耗措施
火电厂汽轮机节能降耗措施摘要：当前能源市场竞争愈演愈烈，作为二次能源的主要生产单位，电厂的经营形势也变得更加严峻。
目前对于电厂而言，其提升自身经济价值的措施是有效的节约能源与降低消耗。
通过对输送途径进行有效的保护可以有效降低能源输送过程中的能源浪费。
众所周知，电厂的运行离不开汽轮机，但是汽轮机在运行时会大量消耗能源，因此需要我们对汽轮机的相关运行过程进行一定的调节，从而节约能源与降低消耗，提高电厂的经济效益。
文章以当前国际能源形势与环境问题为背景，分析了造成发电厂汽轮机组能耗的主要因素，阐述了电厂汽轮机节能降耗的可行性，并提出了多种汽轮机节能降耗策略与措施，希望对类似电厂汽轮机节能改造有所助益。
关键词：发电厂；汽轮机；节能降耗1、电厂汽轮机节能降耗的可行性当前在电厂发电过程中汽轮机往往会消耗大量的能量，并且造成严重的资源浪费。
在此状况下，电厂应当对现有的汽轮机进行定向化地设计和改造，来提高其节能降耗的功效。
同时我国现有的电厂所结合使用到的汽轮机还具备较大的节能改造空间，电厂除了需要对设备进行优化和改善之外还需要对参与到汽轮机生产管理的作业人员及时进行教育培训，提高相关人员的专业水平以及职业道德素养，在电厂全体员工思想意识层面上树立节能降耗的思想意识，并且在对应的工作管理过程中严格细致地落实贯彻节能降耗理念。
实施对应的节能降低管控措施，从实践工作中进行不断地经验总结，为电厂后续的发展提供更加成熟、完善的节能管理措施，使得电厂汽轮机节能降耗的功效能够得到进一步提升[1]。
2、影响火力发电厂汽轮机功耗的主要因素2.1气压与温度火力发电厂的汽轮机组运行时，周围环境的气压与温度对于其运行效率有着直接影响。
若汽轮机组水压较低又无法及时调整燃料燃烧，这使得汽轮机组蒸汽流量也会大大增大，使得机组蒸汽气压降低，运行效率下降。
同时，锅炉运行时，若吹入空气比重提高、燃料供应不足、喷水量增大，造成锅炉受热面出现严重积垢，这使得整个机组需要消耗大量热量，其运行效率不断降低。
火电厂热力系统辅机节能技术
B1加热器端差(2)
• 加热器端差增加受运行因素影响较大。在不 考虑加热器堵管以及设备缺陷前提下，加热 器端差增加与其壳侧水位直接相关。 • 目前300 MW机组加热器端差超标的，多是由 于运行水位偏低或者水位调节不稳定所致。 因此，确定合理的加热器水位是保证加热器 性能的关键。现场试验结果表明，水位优化 调整后加热器端差一般会有较大幅度的下降。
• 对于冷却管内壁钙垢层较厚的凝汽器进行酸洗。 对于冷却管内壁钙垢层较厚的凝汽器进行酸洗。 • 正常投入凝汽器胶球清洗装置。对于胶球清洗 正常投入凝汽器胶球清洗装置。 装置所选用胶球的直径、 装置所选用胶球的直径、硬度和重度等参数应 根据本厂凝汽器实际运行情况， 根据本厂凝汽器实际运行情况，并相关试验结 果分析确定。 果分析确定。有条件的可实现凝汽器根据清洁 度自动清洗。 度自动清洗。
近年来火电厂节能工作取得了明显的社会和经济效益， 近年来火电厂节能工作取得了明显的社会和经济效益， 使得能源消费以年均3.6% 3.6%的增长速度支持了国民经济年均 使得能源消费以年均3.6%的增长速度支持了国民经济年均 9.7%的增长速度 对缓解能源供需矛盾， 的增长速度， 9.7%的增长速度，对缓解能源供需矛盾，提高经济增长质量 和效益，减少环境污染，保障国民经济持续、快速、 和效益，减少环境污染，保障国民经济持续、快速、健康发 展发挥了重要作用。 展发挥了重要作用。 目前随着国名经济的快速发展， 目前随着国名经济的快速发展，电力工业处于高速发展 新时期，且各地均面临着相当严峻的缺电形势， 新时期，且各地均面临着相当严峻的缺电形势，各环节都面 临着巨大的压力； 厂网分开、竞价上网” 临着巨大的压力；“厂网分开、竞价上网”的电力市场机制 日趋完善， 日趋完善，电力体制改革后新的电力企业的管理模式已经形 各电力集团公司都十分注重机组的经济运行， 成，各电力集团公司都十分注重机组的经济运行，对发电企 业的运行经济性提出了越来越高的要求。 业的运行经济性提出了越来越高的要求。 火电厂节能是电力工业发展的重要主题， 火电厂节能是电力工业发展的重要主题，是解决能源环 是电力工业发展的重要主题 保问题的根本措施。火电厂节能工作任重道远。 保问题的根本措施。火电厂节能工作任重道远。火电厂节能 工作任重道远。 工作任重道远。
科技成果——火电厂凝汽器真空保持节能系统技术
科技成果——火电厂凝汽器真空保持节能系统技术适用范围电力行业火力发电机组，以及冶金、水泥、化工、环保等行业余热发电机组行业现状凝汽器承担了汽轮机排汽和冷却水（江水、河水、海水等）的热交换，凝汽器冷却管内形成的污垢不仅对换热效率产生影响进而降低汽轮机的效率，而且易使凝汽器产生腐蚀穿管、真空恶化等，严重影响汽轮机的经济安全运行。
目前该技术可实现节能量26万tce/a，减排约67万tCO2/a。
成果简介1、技术原理汽轮机凝汽器真空保持节能系统（以下简称“VUES”）是利用胶球清洗。
它能在不停机的情况下自动清除凝汽器污垢，长期保持95%以上的收球率。
正常运行后凝汽器清洁度提升并长期保持在0.85以上，从而提高机组性能，降低汽轮机能耗。
2、关键技术（1）凝汽器真空保持节能VUES技术。
VUES的原理为依靠压缩空气作为动力，在微电脑控制程序的控制下，间歇地将清洁球瞬间同时一次性发射入凝汽器的入口，对凝汽器所有的冷却管进行擦拭清洗，清洗后的胶球由回收装置收回；（2）高效自动反冲过滤器HEAF。
能有效的解决发电厂凝汽器冷却管补充水杂物造成污垢等的问题，并能长期保持清洁，具有显著的节能减排效果；（3）冷端优化节能监控系统COS-8000。
结合冷却塔节能改造，循环水泵节能改造，凝汽器节能改造等于专业节能诊断后组合方案，在确保机组安全运行的前提下，通过计算机、通讯、智能控制等先进技术实现对冷端系统的运行状况及能效进行实时监测及节能统计分析，根据汽机运行的不同工况，对冷端系统的运行数据进行分析的基础上，对冷端系统的运行进行优化，使机组达到并保持最佳真空的同时，降低冷端系统的能耗，从而实现机组综合能耗最低和节能量的长期保持；（4）冷端优化系统。
汽机冷端系统节能整体解决方案是以优化汽机冷端系统的运行、提升真空、降低汽机煤耗和冷端设备用电率为目标，以前述的核心技术为基础，针对目前汽机冷端系统存在的问题进行勘察分析，提出的综合解决方案。
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火电厂凝汽器真空保持节能系统技术
一、技术名称：火电厂凝汽器真空保持节能系统技术
二、适用范围：火力发电机组水冷式凝汽器
三、与该节能技术相关生产环节的能耗现状:
由于凝汽器污垢问题未彻底解决，致使火力发电机组煤耗平均增加至少1%，由此每年造成的煤耗增加至少为1300万吨以上。
四、技术内容:
1.技术原理
保持凝汽器真空是汽轮机节能的一项重要内容，措施是保持凝汽器内壁清洁，改善汽轮机凝汽器壳管的换热效率，提高机组性能，进而达到节约能源的效果。
本技术利用胶球清洗，并能长期保持95%以上的收球率，能确保凝汽器所有的冷却管都能得到清洗，使凝汽器时刻保持最佳的清洁状况，彻底免除停机人工清洗。
凝汽器真空保持系统依靠压缩空气作为动力，在微电脑控制程序的控制下，间歇地将清洁球瞬间同时一次性发射入凝汽器的入口，对凝汽器所有的冷却管进行擦拭清洗，清洗后的胶球由回收装置收回。
2.关键技术
1）根据凝汽器污垢实时形成的特点，将传统的胶球清洗装置的定期连续清洗清洗方式改为适时清洗的方式，使污垢刚附着在冷却管就能及时被清除；
2）将传统胶球清洗装置的输送胶球的动力源由胶球泵改为压缩空气，大大增强装置的发球能力；
3）每一次发球过程中，数量众多的胶球瞬间同时一次性发射入凝汽器的入口，从而保证每一次的清洗流程中，绝大多数的冷却管都能得到清洗；
4）本技术的回收装置能在极短时间（100s以内）将数量众多的球回收。
3.工艺流程
凝汽器真空保持系统与凝汽器冷却水系统一同工作。
其工艺流程为每隔30～60min 清洗运行一次，每次的清洗流程包括：压缩空气储气罐加压，压力释放，发球装置瞬间将胶球发射入凝汽器入口，数量众多的胶球对凝汽器冷却管进行清洗，清洗过后，胶球通过回收装置被收集回主体柜中的集球器，启动主体柜内的胶球清洁程序，对胶球进行清洗去污，随后一次清洗流程结束。
其工艺流程和设备简图分别见图1和图2。
1装球------2
加压-----3发球-------4清洗----5收球-------6集球
图1 凝汽器真空保持系统工艺流程图
图2 凝汽器真空保持节能系统主要设备简图
五、主要技术指标:
1）收球率长期保持95%以上；
2）长期保持凝汽器所有冷却管清洁；
3）彻底免除停机人工清洗；
4）凝汽器端差显著下降平均1～2℃；
5）凝汽器真空度明显提升1%以上；
6）平均降低汽轮机煤耗4g/kWh 。
六、技术应用情况:
注水
胶球清洗
该技术已获得国家专利，并已在15MW、60MW、300MW等机组上得到成功应用，设备安装简便，系统运行可靠，节能效果显著。
七、典型用户及投资效益：
典型用户：苏州XX有限公司、苏州XX有限公司
1）建设规模：2×300MW机组。
主要技改内容：在已经运营的发电机组上，拆除
原有胶球清洗装置，安装凝汽器真空保持节能系统，主要技改设备包括主体柜、回收
装置、微电脑控制柜和辅助设备。
节能技改投资额1000万元，建设期40天。
年节能12000tce以上，降低CO
排放3万吨。
每年直接经济效益超过800万元，投资回报期
2
1.25年。
2）建设规模：2×60MW机组。
主要技改内容：对已经运营的发电机组进行改造，拆除原有胶球清洗装置，安装凝汽器真空保持节能系统，主要技改设备包括主体柜、回收装置、微电脑控制柜和辅助设备。
节能技改投资额200万元，建设期40天。
实施后，平均降低端差3～4℃，提高真空度2%以上，年节能2700tce以上，每年的直接经济效益达到250万元,投资回收期约一年。
八、推广前景和节能潜力：
从已经实施的成功案例可以看出，该技术可以改善汽轮机凝汽器传统的胶球清洗方式，达到彻底清除凝汽器冷却管污垢，长期保持凝汽器冷却管的清洁效果。
具有较大的节能潜力和广阔的市场推广前景。
截至2009年底，全国火电装机容量超过6.53亿kW，按照30万kW的规格计算，全国火电机组装机容量超过2000台机组。
至2015年，凝汽器真空保持节能系统在发电行业内可达到20%的推广率，总投入13.3亿元，按照每年每台30万kW机组节能5000tce 计算，全行业每年可以节能超过200万tce。