真空系统节能改造

 真空系统节能改造

王亮茗

江苏华电戚墅堰发电有限公司 213000

摘  要：电厂凝汽器抽真空过程分为两个阶段：一个是启动真空阶段，一个是维持真空阶段。而维持真空阶段的时间占80％以上，因此如果要进行节能改造，一般从该环节入手，主要思路就是降低进气温度，提高水环真空泵在高真空的抽气量，让凝汽器蒸汽迅速冷凝，进而提高凝汽器的真空度，从而达到提高发电效率，降低能耗的目的。

关键词：凝汽器；真空；节能；改造

0引言

某电厂采用4台TC11水环真空泵机组，配套电机110KW，2套机组共4台。现对真空系统进行改造，增加一套凝汽器真空节能系统与原机组组合，并能安全运行。此次改造的主要目的是降低真空泵能耗，维持凝汽器真空度，让大真空泵（纳氏TC11真空泵）在机组启动后进入全面停止状态，切换至高效节能泵连续运行，以达到节能降耗的目的。

1 概述

由于水环真空泵用水作为工作液，比较适合运用在凝汽器含水量较高的场合。而且水环真空泵作为容积式泵，抽气能力可与凝汽器背压同步变化，在凝汽器漏气量增大引起背压升高时，水环真空泵出力迅速增加，能很好的抑制凝汽器压力进一步升高，保证发电机组有最佳的出力。所以火力发电厂机组凝汽器真空系统大部分都采用水环真空泵。某电厂凝汽器真空系统所用真空泵主要是纳氏TC11水环真空泵，水环真空泵的特点是真空度越高，抽气量越小，同时其抽气性能受水温的影响也较大，水温越高，其抽气量也越小。另外，在高真空阶段和水温较高时候，某电厂TC11水环真空泵容易汽蚀而导致铸铁叶轮及进气锥体气蚀，振动加剧、噪音变大、叶轮容易损坏，维修工作量大，更换一个不锈钢转子需20多万元。电厂凝汽器抽真空过程分为两个阶段：一个是启动真空阶段，一个是维持真空阶段。在启动真空阶段，由于要将凝汽器由大气压预抽至机组可以投入运行的真空，该阶段机组还没有并网发电，所以需要的时间越短越好，需要抽真空系统的抽气量较大，一般需要采用两台或多台水环真空泵并联抽气。

2 可行性方案

本改造方案是：不改变原有真空泵及系统的功能作用。原系统配置2台真空泵，为一运一备方式。在不改变原有真空系统的前提下，增加1套节能技术产品（真空系统优化装置），正常运行方式为：一运二备（原来配置的2台真空泵全部停作备用）。

3 方案分析

3.1安全性分析

3.1.1机组启动时，按原运行方式将原有抽真空设备投入运行，用以建立真空。

3.1.2机组运行正常、真空稳定情况下，高效真空泵组投入运行，用以维持真空，原有抽真空设备停机做备用。

3.1.3机组真空系统发生严重泄漏，高效真空泵不能维持凝汽器真空时将原有抽真空设备其中一台或两台投入运行以满足真空要求。

3.1.4高效真空泵组在检修或设备故障时，原有抽真空设备投入运行，确保真空要求。

3.1.5改造后机组正常运行时主要以高效真空泵组维持真空，均为一运二备运行方式，设备之间有可靠的联锁控制系统。改造后机组真空系统的安全可靠性不会降低，安全性是有保障的。

3.2经济性分析

3.2.1原设计抽真空设备主要用作机组启动初期的快速建立真空，要求在30min内达到机组启动要求，实际正常运行中，无需那么大的需求。因此，在正常运行中，通过以小代大的方式达到节能目的。

3.2.2常规水环泵（或射水泵）效率低下（30%），本技术应用的高性能真空泵效率高达70%。因此，使用高效设备可达到节能目的。

3.2.3所抽吸的气体包括不凝气体（空气）及可凝气体（水蒸汽），而且大部分气体是水蒸汽，通过把水蒸汽冷凝，达到减少水环泵压缩气体总负荷，从而达到高效节能的目的。

综合以上三方面，即：用高效设备替代低效设备、去除抽气余量、降低水环泵的负荷，从而切实提高改造后真空系统经济性。

4 高效真空泵的优缺点

4.1高效真空泵的优点

4.1.1高效节能。

4.1.2避免水环泵在汽蚀状况下工作，降低叶轮损坏的可能，减少维护工作量和维护成本。

4.1.3设备运转噪声低，符合环保要求。

4.1.4工作性能不受工作水温度升高的制约。

4.1.5极限真空值高（小于400pa；一般水环泵为3300pa，高水温时达到8000pa以上）。

4.1.6节省冷却水流量。

4.1高效真空泵的缺点

唯一的缺点是不能在建立真空时投入运行，只能在正常运行中维持真空。

图 1  罗茨-水环抽真空系统

5 方案实施

5.1机务专业：

5.1.1不改变原抽真空系统的设备及功能，增加一台高效真空泵组并通过一根DN200的管道与抽真空母管连接。

5.1.2管道在接入气冷罗茨泵前串接一只手动阀和美国BORY气动碟阀，阀门的法兰与罗茨泵入口法兰联接，罗茨泵出口与一只冷凝器联接，冷凝器与止回阀联接，止回阀与水环泵吸气口联接，水环泵排气与气水分离罐相接。

5.1.3水环泵工作水来自除盐水或凝结水，经减压阀、自动补水阀进入分离罐，分离罐起汽水分离的作用。

5.1.4工作水经工作水冷却器冷却后进入水环泵，工作水的循环动力依靠水环泵入口的负压与大气压的压差，为减少压损，工作水沿程各管路联接不设阀门。冷却水由循环水提供，冷却水为串联联接方式。

5.2电气专业：

  真空泵组耗电设备有气冷罗茨真空泵电机、水环泵电机、入口电磁阀。因此真空泵组设有控制箱一只，内设电流、电压指示表各一块，控制及控制切换开关等元件，设备使用电压等级为380V。因此需加装一路380V电源，功率不小于60KW，需要加装分别控制罗茨泵和水环泵电机的电柜。可实现就地启停罗茨泵、水环泵和DCS控制启停。

6 总结

6.1高效真空泵组运行时，能满足汽轮机在正常运行时（带基本负荷后）各种负荷情况下排出凝汽器内的空气及不凝结的气体的需要。

6.2高效真空泵运行时，凝汽器真空值在相同条件下不低于原配置真空泵运行时的真空值。

6.3在凝汽器真空严密性＜200pa/min时，高效真空泵运行时,电流降低率不得低于50%。

6.4高效真空泵正常运行噪声，距设备外壳1m处测量的噪声小于85dB。

6.5高效真空泵组振动值：机组轴承双向振动值≤0.05mm。

6.6真空泵及附属设备使用寿命20年以上，易损件寿命:阀片：8000h；叶轮、轴承：50000h；轴套：30000h。

参考文献：

[1 ].F级检修规程.

[2 ].江苏华电戚墅堰发电有限公司企业标准.

[3].焦树建，燃气-蒸汽联合循环的理论基础[M]，北京：机械工业出版社。

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[5].燃气蒸汽联合循环热经济学分析评价指标研究[J]，赵春，王培红，中国电机工程学报，2013,33（23）:44-50