影響凝汽器端差的因素分析及應對措施

1、-魚 篁 些 要 堅 蘭 ： s n e b eG u a n l iv uG a — z a 。影響凝汽器端 差 的因素分析及應 對措施 王小 波 ( 廣東 粵 電靖 海發(fā) 電有 限公 司 ， 廣東 揭 陽 5 1 5 2 0 0 )摘 要 ： 根 據 多年 的電力 系統(tǒng) 工作 經驗 ， 結合 當前 我 國電力 系統(tǒng) 的實 際 情況 ， 先 對 凝 汽器 端差 的定 義及 作 用 進行 了簡 要 描述 ， 繼 而詳 細論 述 了提高

2、K 值 的方法及 應對 措施 ， 希 望能 夠起 到促進 行業(yè) 發(fā) 展的作 用 。關鍵詞 ： 凝汽器 ； 端差； 傳熱系統(tǒng)； 措施 1 凝汽器端差的定義及作 用凝汽器端差的定義 是凝 汽器壓力 相對應 的飽 和蒸 汽 溫度 與循環(huán)冷卻水 出 口溫度 之差 。凝汽 器端差 是衡量 凝 汽器換 熱 性能 的重要參數 ， 是反 映凝汽 器傳 熱性能 、 真空 嚴密性 和循 環(huán) 水 系統(tǒng)工作狀 況 的一 個性 能指 標 ， 所 以在 凝 汽設

3、備運行 監(jiān) 測 中， 凝汽器端 差是一 個非 常重要 的參數 。一 般運 行經 驗表 明 ，端差每升高 l ℃ ， 機組單 位煤耗 將升 高約 lg 。現代 大型 凝汽 器在設計負荷下所能達 到的最小 傳熱端 差為 1 ～ 5℃ ， 一 般常 在 3 ～1 O℃之間選 取 ， 本 廠凝汽器 為雙 流程凝 汽器 ， 可取 偏小 值 ， 規(guī)程中規(guī)定凝汽器端差不超 過 3 ℃ 。以 表示端 差 ， t表 示 凝汽 器 壓力 相 對應 的 飽

4、和蒸 汽溫 度 ， f表示循 環(huán)冷卻水 出 口溫度 ， 則 一t一t， t為單值 函數 ，P一 廠 ( f) 。根據凝汽器傳熱方程可 得如下理論公式 ：a—el L “ w 。 f “ 一 l式 中 ，為冷卻水溫升 ； K 為總換熱系數 ； A為凝汽器總換熱 面 積 ； G w 為冷卻水 流量 為冷卻水 比熱容 。對 已投運 的凝 汽 器 而 言 ， 通 常 情 況 下換 熱 面積 A 是 無 法改 變 的 ， 而冷卻 水 比熱 容

5、c 。 的變 化 量很 小 ， 可 以忽 略 。由以上 公式 可知 ： 傳 熱端 差 與 冷卻 水 流 量 G w 成 正 比， 當 G w增加 時 ，增 大 ； 同時 ， 冷 卻 水 流 量 增 加 ， 加 強 了冷 卻水 管 內 表面 的對 流換 熱 ， 凝 汽器 的總換 熱 系數 K 增大 ， K 與端 差 成反 比 ，減小 ； 另 外 ， 冷 卻 水 流量 G w 增 大 ， 換 熱 速率 增 大 ，冷卻 水溫 升 減小 ，

6、由冷卻 水 溫升 與端 差 成 正 比可 知 端差 也要 減 小 。2、 K 、 △ f 和 文之 間的關 系 利用數學模型對 以上公 式進行 計算 可 以得 出 G w 、 K 及 對 艿的影 響速率 ， 比較來 說 與 K 對 的影響要高于 對 文的影 響。隨著 冷卻 水流量 的增加 ， 傳 熱端 差會增 大 ， 但是 由于 冷卻水溫升 的下 降 ， 傳熱端 差又會 減小 ， 二者 中冷卻 水 流量增 大而 導致 的傳 熱端差增

7、大 的速度要 小于冷 卻水 溫升下 降而 導 致 的傳熱 端差 減小 的速度 。與此 同時 ， 隨著 冷卻 水 流量 的增 加 ， 凝汽器 的總換熱系數會不斷增 大， 傳熱端 差會逐漸 減小 ， 由于冷卻水 流量增大而 導致 的傳熱端 差增 大速率 要小 于傳熱 端 差 減 小 速 率 。據此得 出如下 結論 ： & 與 G w 有關 ， 但是受 G w 影響不 大 ， 也 就是說冷卻水流量增大最終將使得凝汽器的傳熱端差減小。結

8、合本廠的實際情 況 ， 循 環(huán)水 泵屬 于 固定 轉速 、 固定 葉片 泵 ， 不能調節(jié)冷卻水 流量和壓 力 ， 假如運 行 中利 用關 小凝 汽器 循環(huán)水 出口蝶 閥來調整冷卻水壓力 和流量 ， 在 出 口蝶 閥關 小 的情況下 ， 冷卻水壓力 會升高 ， 流 速會增 大 ， 換 熱效 果也 會加 強 ，7 6但此時冷卻水 流量會 相應減 少 ， 由 以上 公式可 知 ， 凝汽 器端 差 會有所升高 ， 所 以本廠在凝汽器運行中未使用

9、此方 法 。在凝 汽器正常運行 時 ， 冷卻水溫升 一般變化不 大 ， 且 與 成正 比， 而降 低溫升 最直 接的方 法是提 高冷卻 水 流量 ， 但 由以上的分析得知 文與 G w 有關 ， 但受 G w 影 響不大 ， 且受機組經 濟性和設備設計 的限制 。所 以現場 用于 降低凝 汽器傳 熱 端差 最有效的手段 是提 高凝 汽器 的總換熱 系數 K， 而 K值 又受很 多因素 的影響 ， 如冷卻水流量及 流速、 鈦管 冷卻表 面

10、潔凈程 度 、凝汽器真空度等 。下 面分析 各個 因素的影 響 以及 運行 中的應 對措施 。3 提高 K的方 法及應對措 施 3 ． 1 減小凝汽器熱負荷 根據傳熱學原理 ， 隨著 熱 負荷 的增 加 ， 凝 汽器 的性能 會逐 漸 降低 ， 并且端差會 不斷增 大 ， 且在循 環(huán)水流 量和 總傳熱 系數 不變 的條件下 ， 端差同凝汽器負荷成正 比例關 系。隨著凝 汽器 熱負荷的不斷變化 ， 凝結器傳熱端差也 會發(fā)生相 應的變 化。

11、導 致凝 汽器熱負荷產生變化 的原 因有多種 ， 除 了供熱機 組及排 汽 供熱量的變化外 ， 還有各級抽汽疏水等 介入凝汽 器都會增 加額 外的熱負荷 ， 因此在 運行 過程 中， 我們 應避 免產生 額外 的熱 負 荷 ， 防止 因此導致端差增加 。運行 中為了減小凝 汽器 熱負荷 ， 應該注意以下幾點 ：( 1 )對機組通 向凝汽器 的疏放水 門進行 監(jiān)督 ， 發(fā)現有 內漏 情況及時處理 ；( 2 ) 盡量減少機組熱 負荷通 向凝

12、汽器 ， 特別 是高低 加危疏 管道 ， 其所攜帶 的熱負荷 很高 ， 要盡 量減 少高低 加危 疏調 門 的開 關 次 數 。3 _ 2 改變冷卻水流量及流速 凝汽器 內部換熱過程主要 以對流換 熱為主 ， 而對 流換熱 與 冷卻水流速有很 大的關 系 ， 一般情 況下 ， 流 速越 大， 換 熱越 強 ，但 主要還是決定 于冷卻水系統(tǒng) 的設計 。結合 本廠實際， 循環(huán) 水泵 屬于軸 流式 固定轉 速 、 固定葉 片泵 ， 不能調節(jié)冷

13、卻水 流量 和壓力 ， 運行 中只 能以凝 汽器循 環(huán) 水 出 口蝶閥的開度調整來改變 冷卻 水進 口壓力 和流量 ， 出 口蝶 閥 關小 ， 換熱會加強 ， 但此 時循環(huán)水 泵的功耗會增 加 ， 且 之前分 析 過 G w 對 的影 響不大 ， 可以忽略不計 ， 故 未采用 調節(jié) 凝汽 器循 環(huán)水出 口蝶閥的方法來 提高 K 值 。3 ． 3 提高凝汽器真空度 ( 1 ) 一方 面 ， 蒸 汽冷卻 凝結 時鈦 管表 面被 一層 液膜

14、覆蓋 ，凝結放 出的熱量 必須 穿過 液膜 才 能傳 到冷 卻 面 ， 這 時液膜 層 就成為換 熱的主要熱 阻 ； 另一 方面 ， 真 空系統(tǒng) 漏人 空氣或 真空 泵工作 失常 ， 將 導 致 凝 汽器 內的 不凝 結 氣 體 增多 ， 不 能及 時 排 出 。( 2 ) 凝汽器循環(huán)水室上 部鈦管積存 空氣 ， 將影 響鈦 管換熱 效果 ， 使對蒸汽冷凝 失效 。( 3 )凝汽器水位 過高 ， 淹 蓋鈦管 ， 排 汽溫度升 高， 將使

15、得 鈦 管冷凝蒸汽 的效率下降 ， 導致凝汽器 真空下降 ， K值 變小 ， 文值 變大 。依據經驗值凝汽器 真空每下 降 1k P a ， 機組汽耗 會增 加 1 ． 5～ 2 ． 50o 。 所 以， 運行 中應 調節(jié)凝 汽器水 位在穩(wěn) 定 范圍 內， 同時嚴 格 執(zhí)行真空系統(tǒng)嚴 密性試驗 定期 工作 ， 一旦發(fā) 現真 空系統(tǒng) 不嚴 ，要及時查找漏點并 消 除； 若 為真空泵 _ T作失 常 ， 應及 時要求 檢 修處理 。另外

16、， 要定期對凝 汽器 循環(huán)水 室進 行排 空氣 ， 以使 凝 汽器循環(huán)水室上 部鈦 管充滿 冷卻水 。在 其他 因素不 變 的情 況 下僅考慮真空泵 的抽 吸能力 ， 真空 泵抽 吸能力越 大 ， 凝 汽器 內不凝結氣體越少 ， 傳熱越強 ， 端差越低 ， 真空亦越高 。3 ． 4 提高鈦管表面潔凈度 清潔系數減小 ， 凝汽 器鈦管 越臟 污 ， 凝 汽器 的傳 熱 系數就 越小 ， 傳熱端差也 就會增 大 。由于本 廠凝 汽器采 用海

17、 水冷卻 ，里面含有大量 的生活 垃圾 和微生物 ， 不僅會使 凝汽器鈦 管或循 環(huán)水管道堵 塞 ， 減少冷卻水流量 ， 還 會使鈦管結垢 ， 降低 換熱強 度 ； 另外 ， 由于機組 長時間運行 ， 鈦管受到凝結 水長期浸 泡和蒸 汽沖刷 ， 鈦管汽側表面也會形成鹽垢 ， 從而使熱 阻增加 ， 傳熱強 度下降 。運行中預防和改善凝 汽器鈦管臟污 的主要方法有 ：( 1 )加強汽水品質監(jiān)督 ： 設有汽水 品質在線監(jiān)控系統(tǒng) ， 并定 期手

18、工測試各項 汽水指標 ， 嚴格按照規(guī)程 執(zhí)行凝結水 水質 的處理流程 ， 若確定凝汽器外漏 ， 立 刻進行排補或 隔離查漏 。s n e b e iG u a n · iv uG a i z a 。魚 里 翌 量 堅 鎏 I I ．( 2 )提高 冷卻水 品質 ： 1 )在 循環(huán) 水前 池定 期添 加藥 物去 除海洋生物 ， 另外在循 環(huán)水 系統(tǒng)停運 前對 系統(tǒng)進行 加藥保 養(yǎng) 2 )裝設一 、 二次 旋轉 濾 網長期 運 行

19、 ， 清 理排 出循 環(huán) 水 中的 生 活垃圾 ， 當循環(huán)水母 管壓 力達 0 ． 1 3MP a時 ， 說 明二次 濾 網網 孔 堵塞情況較 為嚴重 ， 須采 用二 次 濾 網大反 沖洗 以提 高二 次 濾網清潔度 ； 3 )采用 膠球 清 洗裝 置定 期 投放 膠球 ， 對凝 汽 器 循 環(huán)水室進行 清洗 ， 或采用高壓水 定期 清洗凝汽 器冷卻 水室 ，但 此方法需 要至少隔離半側 凝汽器 ， 會 限制機組 負荷 ， 影 響經 濟

20、性 。4 結 語 在實際生產 中 ， 應 當堅 持“ 以設 備 治理 為基 礎 ， 通 過運 行 方式 的調 整來克服季 節(jié)因素帶來 的不 利影 響” 的原則 ， 堅 持 以 科學理論 分析為 依據 ， 緊密結 合 生產 實際 ， 合 理組 織 、 統(tǒng)籌 安 排 。要 對設 備系 統(tǒng)全 面分 析 、 深入 研究 、 逐步 排查 ， 找 出影 響 系統(tǒng)性 能的關鍵 因素 ， 在 確保 安全 的前 提 下爭 取最 大 的經濟 效 益 。收稿

21、 日期 ： 2 0 1 5 — 0 5 — 0 5作者簡介： 王小 波( 1 9 8 3 ) ， 男， 重慶人， 集控助理工程師， 研 究 方 向 ： 火 電廠集 控運 行 。( 上 接 第 7 5頁)2 ． 2 ． 2 方案二 合后繼 電器動作線 圈直接 接人 合 閘 回路 ， 取掉 端子 I ： 3 1與 I ： 3 2 端 子短接片 ， 合后繼 電器 復歸線 圈 的正端 并聯 接在端 子I ： 3 1 J = ， 負端并 接在 I

22、 ： 3 2 上 ， 合后繼 電器與分 閘線 圈串聯 接 入分 閘回路 。分析此方 案 ： 當斷路器 正常合 閘時 ， 合后 繼 電器 動作線 圈正常動作 ， 常開接 點 K K J ： 4和 K g Z ： 5 閉合 ， 跳 閘 位 置繼 電器常 開觸 點 斷 開 ， 不 發(fā)事 故 信 號 ； 當斷 路器 正 常 分 閘時 ， 合后繼 電器復歸線 圈動 作 ， 常 開接 點 K K J ： 4和 K l ( J ： 5斷 開 ， 跳

23、閘位置 繼 電器 常開觸 點 閉合 ， 不 發(fā)事 故 信 號 ； 當有保 護 跳 閘時 ， 合后繼 電器 復歸線 圈不 動 ， 常開接點 K I { J ： 4 和 K F 4： 5閉合 ， 跳 閘位 置繼 電器 常開 觸點閉 合 ， 發(fā) 出事 故信 號 。但在 試 驗過程 中發(fā)現 ， 在 合 閘過程 中監(jiān)控 系統(tǒng)報事 故信 號動作 ， 通 過 分析和 回路檢查 發(fā)現 ， 合后繼 電器 比斷路 器動作 迅速 ， 造成 合 后繼 電器動作

24、后常開接 點 KK J ： 4和 KK J ： 5閉合 ， 斷路器 還在 分 閘狀態(tài) ， 跳 閘位 置繼 電器 常開 還在觸點 閉合 ， 發(fā) 出事故信號 ；通過現地分 閘與 遠方 L C U 分閘均 無法使 斷路器 分 閘， 測量 直 流端 電壓為 2 2 1V， 是正 常 值 ， 合后 繼 電器 復歸 線 圈動 作值 為 1 4 5V， 分閘線圈動作值為 1 4 0V， 在 串聯 回路 中端 電壓 2 2 1V 分壓不能使合后繼 電器

25、與分閘動作線 圈兩者均動作 ， 此 方案不 滿 足要求 。2 ． 2 ． 3 方案三 如 圖 2 所示 ， 增加 中間繼 電器 (1 )、 合后 繼 電器 ( K KJ ) ，將 斷路器常開接點 串聯接在合后繼 電器動作線 圈前 合 閘回路 。分 析此方 案 ： 當斷路 器正常 合 閘時， 合后 繼 電器動作線 圈正 常 動作 ， 常開接點 KK J ： 4 和 KK J ： 5閉合 ， 跳閘位 置繼 電器 常開觸 點斷開 ， 不發(fā)事

26、故 信號 ； 當斷路 器正 常分 閘時 ， 中間繼 電器 動 作 ， 一組常開接點 Z J 1 ： 4 3 與 1 ： 4 4 閉合 ， 使合后繼 電器復歸線 圈動作 ， 另一組常開接點 1 ： 3 3與 Z J 1 ： 3 4閉合 ， 使 斷路器分 閘 線圈動作 ， 不發(fā)事故信號 ； 當斷路器 由保護跳 閘時， 斷路 器正常 動作 ， 合后繼 電器復歸線圈不動作 ， 常開接點 KK J ： 4和 K KJ ： 5閉合 ， 跳 閘位置繼

27、 電器常開觸點閉合 ， 發(fā)事故信號 ， 此方 案滿足 要求 。3 結 語 通過幾個 月來的運行觀察 以及一 次斷路器 事故 跳 閘的考 驗 ， 方案 三可 以滿 足設計 要求 ， 本次順 利完 成改 造的 目的 ， 提 高 了變 電站的安全運行水平 。以上 是筆者 對斷路 器事故信 號 改造過 程控 制 的一 些 想 法 與 改 造 方 案 ， 僅 供 大 家 參 考 和 交 流 。收 稿 日期 ： 2 0 1 5 — 0 4 — 2