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660MW大型纯凝发电机组真空系统提效优

化

作者：李伟林

来源：《科技视界》2014年第28期

李伟林

（江苏大唐国际吕四港发电有限责任公司，江苏启东226246）

【摘要】本文以660MW超超临界纯凝发电机组为模型，深入探讨火力发电厂冷端系统的

设计、安装、维护、运行等各方面的问题，通过与国内优秀电厂对比，提出优化解决方案。

【关键词】凝汽器；真空泵；循环水

0前言

江苏大唐国际吕四港发电有限责任公司是近年投产的超超临界纯凝海水直冷发电机组，电

厂填海而建，拥有得天独厚的冷端循环水资源，设计之初就充分考虑要到利用周边海域深层低

温海水提高循环效率。但实际运行中真空指标却与设计初衷不符，2010-2013年平均真空完成

值与内陆长江下游沿江电厂基本持平，甚至还有一定差距。是什么原因导致如此得天独厚的环

境资源没能发挥优势，本文将从冷端系统的各个方面分析吕四港电厂没有发挥冷端优势的原因，

并以此提出同类机组可能共同存在的问题，探索解决方案。

1冷端系统概况

吕四港电厂冷端系统凝汽器采用的是哈汽660MW超超临界机组配套凝汽器，设备型号是N-

31000-1，设计背压4.9kPa，设计总有效换热面积31000m2，设计循环水流量73900t/h，进水

温度20℃，单机配备两台长沙水泵厂生产的设计流量37800t/h循环水泵，真空泵配备3台佛

山水泵厂生产的水环式真空泵。凝汽器抽真空方式采用单抽串联，入口循环水采用内外圈双进

双出，并设置有二次滤网。

2原因分析

2.1凝汽器设计容量过小

吕四港电厂选配的凝汽器换热面积为31000m2明显小于同类型电厂普遍配套的36000m2凝

汽器，对比换热面积小了13.8%导致凝汽器换热效能偏低，影响机组真空。同时不同换热面积

对应的管数少总通流截面减小，导致循环水阻力增大循泵耗电更多，从热力循环效率及厂用电

方面都不合算。

2.2循环水系统阻力大

吕四港电厂凝汽器入口循环水管道是L型布置，管道存在90°直角，且在凝汽器进口中心

点前有一段高度为6米的上升管，也就是说循环水必须克服这6米的静压阻力才能进到凝汽器

换热，此种设计增加了循环水阻力。机组运行中必须保证循环水压力在0.06MPa以上才能满足

凝汽器正常进水，从而需要运行更多的循环水泵维持较高的循环水压力，直接后果是增加了循

环水泵电耗。而间接带来的问题是满足凝汽器充满水的循环水压要求过高，在压力波动的情况

下顶部凝汽器管道空管问题更容易出现，不仅影响换热管道寿命而且影响机组真空。国内循环

水管道设计优秀的电厂比如上海外高桥第三电厂，其循环水管道布置方面完全避免90°直角，

而且循环水管道架空布置，与凝汽器入口水平，完全没有上升管，因而循环水运行压力低只需

要0.03MPa即可保证凝汽器管道全部充满，同时低水压运行增加了循环水在凝汽器内的换热时

间，提高换热效率。对于循泵电耗方面，更低的水压，循泵所需出力更小，电耗也相应更小。

2.3抽真空方式不合理

原设计抽真空方式为，单抽真空管串联两个凝汽器。这种方式必然导致最远端的吸入口负

压被近端的气体排挤，形成远端抽吸力不足。设计是双背压凝汽器，但实际运行中背压差值极

小，只有不到0.2kPa，达不到1kPa的设计背压差。

2.4没有安装水室真空泵，凝汽器钛管顶部存在空管现象，影响换热效率

由于凝汽器入口循环水管道低位布置，克服6米上升管道阻力后凝汽器顶部钛管水压力极

低，循环水流速存在停滞现象，导致顶部钛管内易聚集循环水内的空气及漂浮杂质。个别机组

甚至出现过低压缸末级叶片出口排汽温度与真空测点处排汽温度一致的现象，说明从末级叶片

出口至抽真空管道入口段钛管换热效率基本为零。

2.5真空泵工作液采用循环水冷却，夏季工况下真空泵出力受制于循环水温度

水环式真空泵在工作液温度超过35℃就极度的影响真空泵入口抽吸性能。如果凝汽器的真

空严密性不够好，在夏季真空泵无法胜任将凝汽器内不凝结气体完全抽尽的任务。

2.6凝汽器真空严密性不高，影响机组效率

3对应的优化改造方案

1）基建设计初期，在投资许可的情况下尽量选用较大容积的凝汽器，或者后期发现凝汽器

确实存在换热面积偏少的情况下，争取对凝汽器进行扩容改造。比如更换换热能力更强的管道。

2）对循环水管道进行改造，消除90°直角弯头，在循环水洁净