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循環(huán)水費(fèi)用對(duì)凝汽器最佳真空的影響

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)凝汽器最佳真空的選取是在某一確定的汽輪機(jī)負(fù)荷和循環(huán)水入口溫度的前提下,通過(guò)使汽輪發(fā)電機(jī)組電功率的增加值與循環(huán)水泵消耗功率的增加值之間的差值達(dá)到最大來(lái)確定最佳循環(huán)水量并以此為依據(jù)來(lái)選取凝汽器的最佳真空。不可否認(rèn)，上述最佳真空的確定方法對(duì)于實(shí)現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化起到了很重要的作用，但其最大的問(wèn)題是對(duì)于循環(huán)水運(yùn)行費(fèi)用的處理上只考慮了輸送循環(huán)水所消耗的循環(huán)水泵電功率,而沒(méi)有考慮在利用循環(huán)水的同時(shí)對(duì)水資源的消耗以及對(duì)河流或大氣所造成的熱污染問(wèn)題。實(shí)際上隨著人們對(duì)水資源保護(hù)及環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，凝汽器所消耗的循環(huán)水量以及向河流或大氣所排放的熱水(汽)量對(duì)水資源和環(huán)境的影響已經(jīng)開(kāi)始受到有關(guān)部門(mén)的重視,由此造成的經(jīng)濟(jì)損失已不容忽視例如,某電廠采用江水作為循環(huán)水每用1噸水需要向自來(lái)水公司交納002元(人民幣),循環(huán)水經(jīng)過(guò)汽器后，由于溫度升高,再排回到江里時(shí),環(huán)保部門(mén)又收取001元/噸。這樣,該電廠每用1噸循環(huán)水就需付003元的費(fèi)用。某300MW汽輪機(jī)額定循環(huán)水流量為28162噸/小時(shí),按照一年運(yùn)行7000小時(shí)計(jì)算,則該廠一臺(tái)300MW汽輪機(jī)每年因?yàn)檠h(huán)水費(fèi)用而支出591萬(wàn)元(人民幣)對(duì)于循環(huán)水采用閉式循環(huán)的凝汽器,需要用地下水作為循環(huán)水的補(bǔ)充水,而地下水的價(jià)格更高。因此,前面介紹的最佳真空只能說(shuō)是能量意義上的最佳真空,而并非實(shí)際經(jīng)濟(jì)意義上的最佳真空。為了得到真正經(jīng)濟(jì)意義上的最佳真空,必須將循環(huán)水本身的費(fèi)用考慮進(jìn)去?？紤]了循環(huán)水費(fèi)用以后所確定的凝汽器的最佳真空才是真正意義上的最佳真空。這種確定凝汽器最佳真空的方法能保證汽輪機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)收益最大而不僅僅是能量轉(zhuǎn)換收益最大。

汽輪機(jī)排汽阻力對(duì)凝汽器最佳真空的影響

進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽在各級(jí)做功后,從末級(jí)動(dòng)葉出來(lái)經(jīng)排汽管排入凝汽器。排汽在排汽管中流動(dòng)時(shí),由于摩擦、轉(zhuǎn)向等阻力作用而有壓力損失,稱為汽輪機(jī)的排汽阻力損失。設(shè)pc表示凝汽式汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉出口壓力則其與凝汽器壓力pc之間的差值即為排汽阻力損失。由于這分壓損的存在使汽輪機(jī)的理想焓降有所減小,從而使蒸汽的做功能力減小。由于排汽阻力的存在使汽輪機(jī)的背壓升高,從而減小了蒸汽的做功能力,且排汽量越小,排汽阻力對(duì)汽輪機(jī)背壓的影響越大。因此在計(jì)算凝汽器最佳真空時(shí)有必要把排汽阻力所帶來(lái)的影響考慮進(jìn)去。

抽氣器(或真空泵)耗功率對(duì)凝汽器最佳真空的影響

在汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中,處于真空狀態(tài)的設(shè)備,不可避免地要漏入一部分空氣,從而影響凝汽器的真空。抽氣器的作用就是不間斷地抽出漏入真空系統(tǒng)的空氣,從而達(dá)到維持凝汽器真空的目的。如果抽氣設(shè)備的容量合適,凝汽器的真空主要取決于循環(huán)水入口溫度、循環(huán)水流量及汽輪機(jī)排汽量等因素。然而,如果抽氣設(shè)備容量不足或抽氣性能降低,則抽氣設(shè)備不能及時(shí)抽出漏入真空系統(tǒng)的空氣,空氣將會(huì)在凝汽器中積聚。這樣就導(dǎo)致汽輪機(jī)背壓升高,凝汽器真空降低,使汽輪機(jī)理想循環(huán)熱效率降低。無(wú)論何種原因,只要抽氣設(shè)備不能及時(shí)抽出漏入真空系統(tǒng)的空氣,則凝汽器內(nèi)的壓力就會(huì)升高,在這種情況下,抽氣設(shè)備的工作情況也會(huì)成為影響凝汽器真空的一個(gè)重要因素。

清潔系數(shù)對(duì)凝汽器最佳真空的影響

現(xiàn)有的計(jì)算方法在計(jì)算凝汽器真空時(shí),均是在假定當(dāng)時(shí)凝汽器水側(cè)管壁清潔、真空系統(tǒng)嚴(yán)密性狀態(tài)正?；虺闅庠O(shè)備性能良好的情況下進(jìn)行計(jì)算,而對(duì)這些因素異常時(shí)的情況考慮不夠。因此,這樣的計(jì)算結(jié)果只適用于凝汽器水側(cè)管壁清潔等良好工況。當(dāng)凝汽器循環(huán)水管內(nèi)壁臟污、汽輪機(jī)真空系統(tǒng)嚴(yán)密性失?；虺闅庠O(shè)備性能降低時(shí),雖然對(duì)循環(huán)水流量和循環(huán)水泵消耗功率的影響可以忽略或沒(méi)有影響,但對(duì)凝汽器的總體傳熱系數(shù)卻產(chǎn)生很大的影響,從而影響到凝汽器的端差,最終會(huì)影響凝汽器的真空。當(dāng)凝汽器的清潔系數(shù)不同時(shí),凝汽器的真空會(huì)有所改變。因此,在確定凝汽器最佳真空時(shí),要視凝汽器當(dāng)時(shí)的清潔系數(shù)而定,而不能一概而論。

鍋爐補(bǔ)充水對(duì)凝汽器最佳真空的影響

在計(jì)算凝汽器真空的過(guò)程中要用到循環(huán)水的溫升目前所有文獻(xiàn)在計(jì)算時(shí)都是通過(guò)凝汽器熱平衡方程式得到的。實(shí)際上面熱平衡方程式?jīng)]有考慮鍋爐補(bǔ)充水因素,考慮了鍋爐補(bǔ)充水以后的凝汽器熱平衡式應(yīng)該是凝結(jié)水過(guò)冷度和含氧量對(duì)凝汽器最佳真空的影響凝汽器中蒸汽壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度和凝汽器熱井出口凝結(jié)水溫度的差值稱為凝結(jié)水的過(guò)冷度。由于凝結(jié)水過(guò)冷度的存在,使低壓加熱器的入口水溫降低。為了提高低壓加熱器的出口水溫,必須增加更多的回?zé)岢槠?從而使機(jī)組經(jīng)濟(jì)性降低。凝汽器中所含的空氣是產(chǎn)生過(guò)冷度的主要原因。當(dāng)汽輪機(jī)背壓降低時(shí),雖然會(huì)使汽輪機(jī)的電功率提高,但另一方面隨著背壓的降低會(huì)使空氣的漏入量增加,這樣凝汽器中蒸汽的分壓力降低,蒸汽分壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度會(huì)降低。漏入的空氣量越多,凝結(jié)水的溫度就越低,產(chǎn)生的過(guò)冷度就愈大,從而造成的損失就愈大。另外背壓降低會(huì)使凝結(jié)水中的溶氧量增加。當(dāng)背壓降低時(shí)漏入的空氣量增大,使氧氣的分壓力升高,氧氣在凝結(jié)水中的溶解度增大。凝結(jié)水中溶有氧氣會(huì)腐蝕凝結(jié)水管道和低壓加熱器,使機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全性都受到了影響。為了消除溶氧的影響,必然會(huì)使除氧費(fèi)用增加。由上面分析可知,降低凝汽器中的壓力雖然會(huì)使蒸汽的有效焓降增加,但同時(shí)伴隨著凝結(jié)水的過(guò)冷度增加和給水化學(xué)除氧費(fèi)用提高。

循環(huán)水最小流速對(duì)凝汽器最佳真空的影響

目前對(duì)最佳循環(huán)水量的確定一般都是從電廠效率和維持凝汽器最佳真空的角度來(lái)考慮的,而沒(méi)有考慮凝汽器冷卻水管堵塞問(wèn)題。實(shí)際上,當(dāng)冬季循環(huán)水入口溫度低,而機(jī)組負(fù)荷又比較小時(shí)用少量的循環(huán)水流量就能維護(hù)凝汽器的最佳真空。但是,當(dāng)循環(huán)水量降低到一定值時(shí),會(huì)發(fā)生凝汽器冷卻水管堵塞,危及機(jī)組正常運(yùn)行的情況。實(shí)際上當(dāng)采用低速泵時(shí),由于凝汽器兩端水壓減小,會(huì)發(fā)生凝汽器冷卻水管堵塞現(xiàn)象。