空冷凝汽器是直接空冷汽轮机组的重要组成部分，其作用是在汽轮机排汽口处建立并维持真空，使大部分蒸汽凝结为水，重新作为锅炉给水回到热力循环系统中。空冷凝汽器保持良好的工作状态，真空维持在最佳值，可以有效提高汽轮机的可用焓降和热效率，反之，不但会影响机组的经济性，还会威胁到整个机组的运行安全^[1]。 1 空冷凝汽器泄漏的影响

机组在正常运行中进入凝汽器的气体实际上并非纯蒸汽，而是汽、气混合物，凝汽器内的压力就是这些混合气体的分压力之和^[2]。机组在实际运行中，进入凝汽器的气体主要来自负压系统的管道、阀门和汽轮机低压缸的微漏，此外新蒸汽、疏水，蒸汽排放及凝结水系统的补水等也会带入一部分气体。这些不凝结气体会对机组运行造成以下影响。1.1 降低机组效率

不凝结气体会使凝汽器内的压力升高，换热效果变差，造成机组真空下降、效率降低等不良后果。系统设置真空泵的目的就是不断排出漏入凝汽器的不凝结气体，避免不凝结气体的积累。 1.2 腐蚀设备

漏入真空系统的空气会使凝结水含氧量升高，导致凝结水系统管道、设备发生腐蚀。1.3 易造成冻结

漏入空冷凝汽器内部的气体会形成气穴，影响管束内蒸汽的流动，机组冬季运行时，易导致空冷散热器因管束局部过冷而冻结^[2]。2 机组介绍

内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司（以下简称国华呼伦贝尔电厂）位于内蒙古自治区呼伦贝尔市海拉尔区陈巴尔虎旗境内的宝日希勒煤矿南，自然标高650～680 m。电厂所在地区年平均温度为-1 ℃，最冷月平均温度为-26.2 ℃，极端最低温度为-47 ℃，典型年0 ℃以下小时数为3912 h，约占全年的45%，属于高寒地区^[3]。2.1 空冷凝汽器

国华呼伦贝尔电厂安装2台600 MW超临界直接空冷机组，采用国产化直接空冷技术，是目前我国运行在最高纬度、最寒冷地区的直接空冷机组。空冷系统采用双良集团有限公司生产的具有自主知识产权的直接空冷凝汽器。凝汽器为单排管、强制通风、直接空冷型式，采用单面覆铝钢基管、铝翅片单排管散热器。散热器由56个（7排，8列）冷却单元组成，空冷系统总换热面积为1 457 800 m2，共装设6个防冻蝶阀。2.2 空冷系统流程

汽轮机排汽进入排汽装置后，经过2根直径为6 m的水平排汽总管从汽轮机A列墙伸出厂房外，然后以V形向上爬升至一定高度后，分为2根直径为4200 mm干管，再从每根干管分别引出2根直径3000 mm支管至空冷凝汽器顶部的蒸汽分配管，向8列空冷凝汽器管束分配排汽，每列分为7个冷却单元，其中第2、第6单元为逆流单元，顺流单元未凝结的蒸汽和部分不凝结气体经逆流单元散热凝结后，通过逆流单元上部15根抽真空管道汇集到抽真空母管，利用设置在主厂房内部的真空泵将不凝结气体和少部分未凝结蒸汽抽出。轴流风机使空气流过管束外表面带走热量，将排汽冷凝成水，再由凝结水管汇集，凝结水管道无阀门隔离，直接排至主厂房内的汽轮机排汽装置。3 存在的问题 3.1 安装调试阶段的严密性

机组调试期间，空冷系统安装完成后，在蒸汽预加热管道加装盲法兰临时封堵，以隔离主排汽管道和排汽装置；另外封堵了疏水接口、凝结水管道以及安全阀接口、防爆膜接口等处，然后利用气压法对直接空冷机组的真空系统进行了分段气密性试验，试验情况良好。3.2 正常运行阶段的严密性

机组投产后，随着运行时间的延长，因冷热温差大、膨胀收缩剧烈及机械损伤等原因，真空系统（尤其是室外真空系统）严密性持续下降。真空严密性试验表明，投产1 a后，真空下降速度最大曾达到800 Pa/min以上，泄漏严重。由于真空严密性较差，空冷机组冬季运行期间背压始终保持在较高水平，运行经济性、安全性较差。3.3 严密性常规治理方法的局限性

由于直接空冷机组在国内发展时间相对较短，仍普遍沿用湿冷机组真空检漏方法进行检漏，而直接空冷系统（尤其是室外空冷系统）十分复杂且庞大，而冬季环境温度极低，因此湿冷机组普遍采用整体灌水找漏的传统方法并不可行。

为尽快解决真空系统泄漏问题，迅速查明泄漏点，彻底解决真空系统泄漏问题，国华呼伦贝尔电厂技术人员借鉴其他电厂检漏经验，初期采用了氦质谱检漏和超声波检测等方法对真空系统进行了多次检查，发现并治理了厂房内部多处漏点，机组真空系统严密性有所好转。但由于室外真空系统构成庞杂、运行环境恶劣、检漏位置不合适、噪声影响较大等原因^[4]，机组严密性始终未能得到彻底治理，一直处于不合格状态。4 空冷机组真空系统严密性综合治理

经对设备系统简单改造及不断地试验探索，国华呼伦贝尔电厂针对直接空冷机组真空系统特点，总结形成了1套切实可行的真空系统严密性综合治理方法。4.1 检漏系统划分

将机组真空系统按布置位置划分为室内、室外2部分，分别进行真空检漏工作。 4.1.1 室内部分

室内部分主要包括机组排汽装置，室内排汽管道，以及真空系统相关管道、阀门、测量表计等设备。对于室内设备、系统，由于工作环境相对稳定，泄漏可能性较小且检漏环境较好，一般采取氦质谱等常规检漏方法即可。4.1.2 室外部分

室外部分主要包括排汽管道、抽真空管道、凝结水管道、蒸汽分配管道及空冷岛部分，真空检漏的重点设备包括：汽轮机排汽管道水平段；排汽管道及支管上升段；空冷岛各冷却单元；空冷岛顶部汽轮机排汽进汽分配母管；各列凝结水回收支管；回收总管的水平段及下降段；各列抽真空管道母管及支管；真空系统排大气阀及相关连接阀等。由于这些设备位置高、体积大，运行中噪声较大，致使真空检漏工作十分困难，但也是需要重点关注的部位。 4.1.2.1 室外管道设备

对于室外管道设备，采用压缩空气检漏、灌水检漏与超声波检漏等几种方式相结合的方法进行真空检漏工作。对于排汽上升支管蝶阀前部分和抽真空管道阀门后部分，采用超声波检漏和常规氦质谱检漏相结合的方法检漏。4.1.2.2 水侧管道

凝结水回收支管的水平段及下降段采用灌水找漏的方法进行检漏。4.1.2.3 空冷岛

对于检漏困难最大的空冷岛散热面、顶部蒸汽分配母管、排汽上升支管蝶阀后部分及抽真空管道阀门前部分，采用压缩空气检漏与超声波检漏相结合的方法进行检漏。本文重点介绍空冷岛的真空检漏方法。4.2 现场实施 4.2.1 系统改造

室外系统检漏方案确定后，对空冷岛部分设备、系统进行了必要的改造。4.2.1.1 选择压缩空气气源

国华呼伦贝尔电厂压缩空气系统的供气压力为0.6 MPa左右，完全能够满足真空系统检漏的需要，因此确定将厂用压缩空气作为真空系统检漏的气源。4.2.1.2 增设试验管道

在空冷岛每列的凝结水管堵头上增设1个直径为40 mm的法兰连接管道，供灌水检漏和气密性试验使用。

（1） 灌水检漏时，连接空冷冲洗水管道与试验管道，将原有的空冷冲洗水管理阀作为灌水检漏时的控制阀，以调节空冷岛凝结水管道灌水检漏时的灌水量和进水速度。

（2） 用压缩空气进行气密性试验时，用软管连接厂用压缩空气管道作为试验气源，并在管道中设置调节阀用以调节压缩空气进气压力。试验前，需要将真空系统原有的真空压力表、变送器等进行隔离，防止升压过程中损坏；将原有的1个真空压力表更换为量程0~100 kPa的正压测量表计，用于监测空冷管束内部气压。管道堵头处采用法兰连接，并加装堵板，真空检漏结束后，将真空系统可靠隔离。

除第4、第5列外（无进汽隔离阀），在其他各列空冷凝结水管道进入主厂房凝结水母管前均增设隔离阀，以便在机组运行中进行真空系统检漏时，保证各列冷却单元能够单独隔离。4.2.2 空冷岛系统检漏 4.2.2.1 准备工作

机组运行时，在空冷岛真空系统全面检漏之前，需要根据机组背压情况将准备检漏的空冷列与运行列进行隔离，并确认蒸汽隔离阀、抽真空隔离阀及凝结水管道隔离阀关闭严密。在操作方案中要详细列出应关闭的阀门名称，隔离时逐一进行核对。隔离完毕后，将隔离列凝结水管道注水阀缓慢开启破坏该列真空，同时要重点关注空冷机组背压变化情况，防止由于阀门不严密导致的机组掉真空事件发生。待隔离列蒸汽蝶阀后压力达到大气压力时，将该列隔离阀后真空压力表更换为量程为0~100 kPa的表计，即可开始进行真空检漏工作。4.2.2.2 检漏方法

（1） 启动空冷冲洗水泵，通过检漏列某一侧的凝结水管道检漏接口向空冷凝结水管道注水，并逐步提高水位。

（2） 当该列另一侧凝结水管道检漏接口冒水后停止注水，此时管道内的水已经没过了空冷凝结水管道下降管全部位置及凝结水管道水平总管的下半部分，检查系统有无漏水点。

（3） 当凝结水管道灌水到检漏水位后，水已经将空冷岛汽侧部分与凝结水部分隔离开，形成了1个密闭容器。待凝结水管道内部水位稳定后，调节压缩空气压力在0.2~0.3 MPa，通过压缩空气管道向空冷岛冷却单元内部送入压缩空气；注意观察压力表读数情况，待压力上升至10 kPa左右时，放慢充气速度；将空冷岛内气压升高至50 kPa 时停止升压，并对空冷岛容易发生泄漏的部分进行详细检查。重点检查部位：法兰、膨胀节、焊口，尤其是空冷基管与凝结水管道连接处、空冷基管与蒸汽分配管连接处等部位。

（4） 为提高检漏效率，可结合采用超声波检漏仪进行检漏，也可以通入氦气或其他有色气体等方式辅助进行检漏。冬季温度极低情况下，即使利用充气打压方式检漏，也不能对凝结水管道注水，而是通过凝结水管道检漏接口直接对整个空冷列进行升压检漏，其他操作基本与上述步骤相同^{[5, 6]}。但由于系统过于庞大，且部分管段有保温隔离，漏点很难被发现，充气打压检漏效果不理想。

（5） 待检漏工作结束后，可对空冷岛进行泄压，断开连接短管，利用调节阀门逐渐降低空冷岛内部气体压力，当内部气体压力降低至10 kPa左右时，开启凝结水管道下部放水门或解开凝结水管道隔离阀法兰进行放水。当水放完后，必须将隔离的系统恢复到原始状态，并将真空测量仪表、变送器恢复。4.2.2.3 注意事项

（1） 采用凝结水管道注水方式进行检漏工作时，注水开始后一定要安排专人负责监视凝结水管道及连接部分是否会因重力产生变形。通常情况下，管道系统能够满足灌水检漏工作的要求，如确有较大变形情况，应立即停止注水，必要时可通过增加支撑来保证系统有足够的刚度。

（2） 凝结水管道水位达到一定高度，且与所接注水管道最低点基本持平，在确保空冷凝汽器上部冷却单元已经形成封闭空间后，才能进行空冷岛充气工作。试验结束后，先将空冷岛内部气压泄到接近于大气压力，再进行凝结水管道的排水工作。

（3） 检漏过程中，可加入氦气采用氦谱检漏仪对空冷系统进行检查；也可以通入其他有色气体，以便更直观地检查空冷系统的泄漏点。如果能够利用机组停运机会对空冷系统进行泄漏情况检查，检漏效果会更好。

（4） 在检漏工作开始前，应提前做好脚手架搭设和高空作业相关管控措施，并提前进行技术交底与安全培训，现场做好作业前安全检查与作业安全监护工作，防止发生人员高空坠落等人身伤害事故。

（5）空冷岛系统真空检漏工作应尽量安排在0 ℃以上环境温度时进行。需要在冬季检漏时，应尽可能避免使用灌水检漏，可单纯使用压缩空气进行真空系统检漏工作；确实需要在冬季进行灌水检漏时，要选择温度相对较高的中午时段，检漏时间控制在1 h内，避免由于环境温度过低造成凝结水管道冻结，并做好灌水检漏后的放水工作^{[7, 8]}。

（6） 注意管道保温层及外护管对检漏效果的影响。保温内部的漏点较隐蔽，需要进行认真查找，必要时可以打开管道保温层进行彻底检查。

（7） 检漏时还应注意观察凝结水管道水位下降情况，如发现短时间内凝结水管道内部水位下降明显，说明凝结水系统存在漏点，必须在查明漏点后方可恢复系统；如在检漏时间段内，凝结水管道内部水位无明显下降，且未发现凝结水管道、法兰、焊口、弯管等部位有泄漏现象，则可以认为无泄漏情况。4.2.3 实施效果

国华呼伦贝尔电厂采用上述综合检漏方法，经过1 a多的现场实践，对2台机组真空系统（特别是室外空冷凝汽器及空冷凝结水管）进行了严密性集中治理。检漏工作中，陆续发现了室外空冷凝结水管道垂直管段、室外空冷凝结水管道水平管段、空冷凝结水管道与空冷冷却单元基管焊接处、空冷凝结水管道法兰及空冷冷却单元基管等处的许多较大漏点。经过彻底治理，2台机组运行状态良好，机组真空严密性试验结果分别为68 Pa/min和44 Pa/min，且一直保持在100 Pa/min以下，达到了国内领先水平。5 结语5 结语

目前，直接空冷机组在我国富煤缺水地区发展迅速，而许多电厂长期受空冷系统严密性差问题的困扰。对于运行在北方寒冷地区的直接空冷机组，因真空系统严密性差对空冷系统冻结的影响非常大，因而电厂冬季运行的防冻压力很大^[9]。国华呼伦贝尔电厂通过对直接空冷机组真空系统严密性进行综合治理，彻底解决了机组严密性长期较差的难题。机组运行状况表明，综合治理后机组运行状态良好。