会社が凝縮式タービンの真空度低下に対処するための方策を共有します

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この投稿は、2017年7月23日21時04分にLQ198619によって最終的に編集されました。凝縮器の動作特性は主にその真空度によって評価され、タービンが安全かつ効率的に動作するかどうか、またタービンの運用上の経済性にも関わってきます。凝縮器の真空が低下すると、タービンの蒸気消費量もそれに応じて増加する。 蒸気発生器の真空度は指標として用いられ、その動作性能の良し悪しは、タービンが安全かつ効率的に運転できるかどうか、またタービンの運用コストにも直結します。 凝縮式タービンが真空を生み出す原因には、以下のようなものがあります。一つ目は、タービンから排出された蒸気が凝縮器内で急速に水に変わり、体積が急激に縮小することによって生じるものです。二つ目は、噴射式抽気装置によって凝縮器内の非凝縮性ガスが継続的に抜き取られることによるものです。 　現在の凝縮器の運用経験によれば、凝縮器の真空度が低下すると、タービンの蒸気消費量もそれに応じて増加する。凝縮器の真空度が下がると、排気筒の温度が上昇し、タービンの軸受の位置がずれるだけでなく、真空度が極端に低くなるとタービン機械が激しく振動して機器が損傷することもある。また、凝縮器の真空度が低下すると、機械を正常に運転させるために蒸気流量を増やす必要があるが、蒸気流量の増加によって軸方向の推力が大きくなり、ベアリングの負荷が許容値を超えてタービンに異常が生じる。したがって、凝縮式タービンの真空度に影響を与える要因に対して、機組の真空度を向上させる対策を検討することは非常に重要である。一、真空度に影響を与える主な要因
1、真空システム　真空システムの気密性が不十分で漏れが生じると、真空度が低下する。 2、循環水システム　凝縮器の端差　凝縮器の端差とは、凝縮器の冷却水の出口温度と、凝縮器内の圧力における飽和水蒸気の温度との差のことであり、この端差はある程度、凝縮器の熱交換状態を示すものである。同等の条件の下で凝縮器の端差が上昇すると、それは凝縮器の伝熱管の内側表面が汚れているか、または凝縮器の蒸気側に多くの空気が存在して伝熱管における熱交換を妨げていることを示しています。冷却水入口温度　冷却水の入口水温が低ければ低いほど、凝縮器の排気温度は低くなり、それに伴って真空度は高くなる。 3、凝縮器の鋼管のスケール発生　鋼管内部に厚い硬質のスケールが付着すると、凝縮器の鋼管全体の熱伝達係数が低下する。凝縮器の真空が低下すると、蒸気タービンの有効エンタルピー降下が減少し、最終的には蒸気タービンが正常に動作できなくなり、安全率も低下する。 4、抽出機の異常　抽出機の水量が不足しているか過剰である場合、または作動水圧が低すぎる場合、それらはすべて抽出機の正常な動作に直接影響を与え、結果として凝縮器の真空度が低下する。これは、一定の排気圧力を持つ排気装置において、作動用水量が不足すると吸込室の圧力が上昇し、逆に作動用水量が過多だと拡大管で排水が詰まり吸込室の圧力が上がるからである。また、作動水の圧力が低くなるほど排気量は減少し、排気装置の吸込能力も影響を受けて正常に機能しなくなり、最終的に真空度が低下する。 5、タービンのシャフトシール給気システム　タービンユニットの圧縮機シャフトシール給気システムの設計が不適切であると、低圧圧縮機の正常な運転に深刻な影響を及ぼし、シャフトシールへの給気量が著しく不足する。その結果、凝縮器に大量の空気が低圧シャフトシールから漏れ込み、システムの真空度が低下する。 6、その他の原因 その他の原因としては、凝縮水ポンプからの漏気、再熱システムの設計不良、凝縮器の過剰な水位での運転、循環水への薬品添加や汚泥排出の不適切さなどがあり、これらもすべて凝縮器の真空度に影響を与えます。また、凝縮器の蒸気側と接続されている関連するバルブに異常が生じたり、運転時に十分に閉じられなかったりすると、低圧加熱器システムは設計時の要求を満たせず、その結果凝縮器の熱負荷が過大になり、凝縮器の真空度が低下する。 二、真空度を向上させるための対策
1. 真空システムの点検を徹底する
凝縮器に空気が混入する原因はいくつかある。一方で、蒸気と共に空気が凝縮器内に入ってくる。もう一方では、真空システムの密閉部分に隙間があって空気が漏れ込む。一般的に、前者の漏れ量はごくわずかで、全体の10％にも満たない。したがって、主な原因は真空システムの密閉不良にある。密閉性が悪い箇所としては、低圧シリンダー、排気管、蒸気軸封の配管、そして凝縮器自体などが考えられる。したがって、真空システムの点検では主に、凝縮器の喉部と低圧シリンダーの排気管との接続溶接部、低圧シリンダーの接合面および両端のエアシール、負圧状態で動作する関連するフランジやバルブ、中圧・低圧シリンダー間の連通管のフランジ接続部などが対象となります。調査方法：キャンドルを漏れ箇所に近づけると、炎が伸びる。 2、経済的な循環水の調整　他の条件が変わらない場合、冷水の使用量を増やすと、冷却水の温度上昇は必然的に減少する。冷却水の量が十分かどうかは、冷却水の温度上昇によって判断できる。その温度差が大きすぎる場合は、冷却水の使用量を適宜増やすべきである。ただし、冷却水量を増やすことでシステムの真空度は向上するが、循環水ポンプの消費電力も増加するため、真空度を維持しつつ経済性も確保するためには、最適な水量を試験によって決定する必要がある。 3、各所の汚れを除去する。スケールは凝縮器の冷却管内の抵抗損失を増大させるため、汚れを除去することで伝熱が強化される。　冷却面にスケールが付着しているかの判断：冷却面が清潔な状態での運転データと比較する。除去方法：初期のスケールは緩く、汚泥も多いため、ドライクリーニング法を用いる。タービンが昼間は稼働し夜間は停止するというパターンを利用して、脱酸器の温水で凝縮器の蒸気側を満たし、冷却管内にファンを使って乾燥させることでスケールにひびを入れ、その後冷水で流し去る。凝縮器の冷却用銅管にスケールが付着しているのが見つかった場合は、酸処理を行うことができます。スケールの成分は炭酸塩、硫酸塩、シリケート、スラッジなどであり、洗浄にはアミンスルホン酸（体積濃度約5％）といった有機酸を使用することができる。洗浄終了後は高所にある冷却塔の水を大量に使用して逆洗し、加工済みのトリスオキシプロピルホスフェート剤を加えて循環させ中和した後に排出する。凝縮器を清掃することで伝熱係数が大幅に向上し、安全性や経済性も大きく改善される。また、水質が良好な循環水を使用することも、凝縮器の管のスケール発生を防ぐ上で重要です。循環水の藻類や細菌が過剰になった場合は、微生物の集積・増殖を防ぐため、タイムリーに殺菌剤を投入する必要があります。　　4、スチームエキシャントの動作を適切に制御する　スチームエキシャントのノズルが詰まった場合は、予備のスチームエキシャントを起動し、使用停止となるスチームエキシャントのノズルを点検する。また、スチームエキシャントの作動用蒸気圧が低い場合は、その圧力を上げる必要がある。同時に、抽出器が正常に動作するためには、適切な作動水流量と圧力を採用すべきである。 5、その他　さらに、大気安全弁の断水状況や、凝縮器の水位計の漏れも確認する必要がある。負荷が低下した際に真空度が下がらないよう、軸封への蒸気供給量や圧力などを適時調整する。 およそ1ヶ月前、当社のある装置に搭載されている凝縮式タービンの真空度が異常に低下し始めました。工場では会議を開き状況を分析した結果、凝縮器の冷却管にスケールが付着して冷却効果が悪化し、そのため凝縮器内の凝縮水の温度が上昇し、真空度が下がっているのではないかと考えられました。そこで、冷却水として脱塩水を凝縮器の入口配管に注入する方法を採用しました。これによりある程度効果はありましたが、脱塩水の使用量が増えてしまいます。また、タービンの運転サイクルが長くなるにつれてスケールがさらに深刻になれば、脱塩水の使用量はさらに増加するでしょう。一方、後段のポンプシステムには制限があるため、この方法は根本的な解決策とは言えません。そこで協議の結果、凝縮器に対してオンラインでのスケール除去処理を行うことにしました。 ここでまず、当社の凝縮器が二重通路式であることを説明します。定められた清掃計画では、一方を停止して洗浄を行い、もう一方は稼働させ続けるというものです。7月18日の朝、この計画に従って装置の処理量を最小限に抑えました。これによりタービンの蒸気使用量を減らすことができます。生産が安定した後、凝縮器の循環水システムの一方を停止し始めます。停止中は真空度の変化に細心の注意を払います。停止操作が完了すると、熱交換器の管群を専門に洗浄する作業班が、用意しておいた化学薬剤を循環入口から管群内に注入し、その後出口から排出します。一方の洗浄が終了したら、次にもう一方の洗浄を行います。両側の洗浄が終了した後、ここ数日の効果を見ると非常に理想的であり、冷却のために脱塩水を使用する必要はなくなり、凝縮器の真空度も正常に戻った。 以上が処理の大まかな流れです。私は工場の従業員ではないため、うまく説明できないかもしれません。ご了承ください。 私たちの凝縮器は下図に似ていますが、携帯電話を持って行けなかった上、その時カメラを持って行くのを忘れてしまったため、写真での記録は残っていません。 http://down.hcbbs.cc/attachment/forum/201706/10/203353z7y06fdo70r6eod0.jpg 石化区―省エネの新しいアイデアを生み出す「発想力を活かす」イベント（第2弾が現在開催中）http://bbs.hcbbs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=1666758（出典：海川化工フォーラム） 2017年の石炭化学分野における「私の技術改革」について http://bbs.hcbbs.com/thread-1786290-1-1.html （出典：海川化工フォーラムウェブサイト） 第1回海川電子書籍レビュー投票―投票に参加すると抽選でプレゼントがもらえます（管理技術グループおよび小学校5年生以上対象）http://bbs.hcbbs.com/thread-1799455-1-1.html（出典：海川化工フォーラムウェブサイト）