提高真空抽氣系統(tǒng)效率的研究應(yīng)用

【摘要】本文針對鶴煤熱電廠真空抽汽系統(tǒng)存在的問題，著重對真空泵運(yùn)行工況進(jìn)行了分析，通過對真空泵冷卻水源的改造，提高了真空泵的工作效率，進(jìn)而提高真空抽汽系統(tǒng)效率，提高了機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。

【關(guān)鍵詞】效率；改造；經(jīng)濟(jì)性

1.概況

鶴壁煤電股份有限公司熱電廠2×135 MW燃煤發(fā)電機(jī)組系國家第三批重點(diǎn)技術(shù)改造“雙高一優(yōu)”項(xiàng)目。主要設(shè)備為：發(fā)電機(jī)選用東方電機(jī)廠制造型號為QF-135-2-13.8空氣冷卻的發(fā)電機(jī)組。鍋爐選用東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG 445 13.7 Π 1型超高壓、一次中間再熱、自然循環(huán)、固體排渣燃煤鍋爐。汽輪機(jī)制造型號為C135-13.2/0.245/535/535/型超高壓、單軸、雙缸雙抽（一級可調(diào)）、一次中間再熱、凝汽式汽輪機(jī)。于2005年4月開工建設(shè)，兩臺機(jī)組分別于2007年2月和6月進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)營。

2.汽輪機(jī)凝汽器真空偏低的主要原因

（1）汽輪機(jī)真空系統(tǒng)嚴(yán)密性差，對大型凝汽器的真空系統(tǒng)，其漏入的空氣量一般不應(yīng)超過12Kg/h-15Kg/h。有的機(jī)組運(yùn)行中，實(shí)際漏入的空氣量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這個數(shù)值，竟達(dá)到40Kg/h，升至更大，對汽輪機(jī)組的真空影響很大。

（2）設(shè)計考慮不周或循環(huán)水泵選擇不當(dāng)。循環(huán)水泵出力小，使實(shí)際通過凝汽器的冷卻水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于熱力計算的規(guī)定，從而影響真空。

（3）凝汽器鋼管內(nèi)嚴(yán)重結(jié)垢，惡化傳熱效果，使機(jī)組真空降低。尤其是當(dāng)鋼管內(nèi)結(jié)有較厚的的硬垢后，凝汽器鋼管整體的傳熱系數(shù)呈直線下降。

（4）真空抽汽系統(tǒng)設(shè)計不合理或設(shè)備存在缺陷亦可使得機(jī)組真空受影響，大型機(jī)組一般采用的是射水抽氣器或射氣抽氣器等真空抽汽設(shè)備，而該廠采用的是水環(huán)式真空泵，系統(tǒng)較為簡單，但效果不如采用射水抽氣器或射氣抽氣器的抽汽效果，同時由于夏季循環(huán)水和真空泵工作液溫度均較高使得真空泵的工作效率夏季較為嚴(yán)重，達(dá)不到機(jī)組的設(shè)計要求。

（5）回?zé)嵯到y(tǒng)運(yùn)行不正常，高低壓加熱器及其疏水系統(tǒng)不能按設(shè)計要求投入運(yùn)行，與凝汽器汽側(cè)相同的有關(guān)閥門運(yùn)行中不嚴(yán)，增加凝汽器運(yùn)行中的熱負(fù)荷，降低凝汽器真空。

（6）汽輪機(jī)軸封供汽系統(tǒng)設(shè)計不合理，有的汽輪機(jī)組的高中壓缸和低壓缸軸封供汽管道設(shè)計或一根共用軸封汽供汽管，造成低壓缸兩端軸封供汽量不足。使空氣從低壓軸封處漏入凝汽器，降低凝汽器真空。

（7）冷卻塔冷卻面積設(shè)計偏小，冷卻塔的配水槽及淋水孔、濺水碟等被臟物堵塞，冷卻效果變差，冷卻后的水溫偏高，使真空降低。

（8）凝汽器高水位運(yùn)行，淹沒了下部部分水管，使該部分水管失去冷卻作用。

（9）循環(huán)水溫度比制造廠設(shè)計規(guī)定值偏高，影響機(jī)組真空。

（10）汽輪機(jī)二級旁路系統(tǒng)的有關(guān)隔離閥門不嚴(yán)密，運(yùn)行狀態(tài)下漏氣，使凝汽器真空降低。

3.項(xiàng)目確立

該廠真空系統(tǒng)的抽氣設(shè)備采用的是水環(huán)式真空泵。根據(jù)真空泵的設(shè)備原理可知影響真空泵性能的因素有：

3.1工作液溫度

凝汽器抽真空系統(tǒng)的真空泵密封水作為泵的工作液，其溫度對真空泵的工作效率有著直接影響。由于密封水的冷卻水溫度偏高，加上從凝汽器抽出的空氣和蒸汽混合物不斷對密封水加熱，以及工作液在真空泵內(nèi)摩擦產(chǎn)生熱量，通常實(shí)際的工作液溫度遠(yuǎn)大于這一設(shè)計值。隨著工作液溫度升高，泵的抽吸能力大大降低，致使凝汽器背壓也隨之升高。為提高真空泵的工作效率，提高抽吸能力，就必須降低真空泵工作液的溫度。

3.2吸入氣體溫度

研究發(fā)現(xiàn)，隨著吸入氣體溫度和密封水溫度的升高，真空泵抽吸性能下降，泵的極限抽吸壓力升高。

要提高真空泵的工作效率（即提高抽吸速度），并降低極限抽吸壓力，至少有兩個途徑：一是降低真空泵工作液的溫度；二是降低真空泵吸入氣體溫度，即凝汽器來的空氣一水蒸氣混合物的溫度。

4.改造方案選定

針對以上情況經(jīng)過分析討論總結(jié)出來了該廠機(jī)組真空泵存在的問題并制定了改造方案，具體如下：

4.1機(jī)組運(yùn)行中真空泵系統(tǒng)存在的問題

機(jī)組真空泵采用凝結(jié)水作為工作用水，工作水冷卻器的冷卻水為開式循環(huán)水，然而，由于夏、秋季開式循環(huán)水溫度較高，通過冷卻器冷卻后的真空泵工作水進(jìn)水溫度多高于33℃，甚至達(dá)到38℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其設(shè)計溫度，造成了真空泵抽吸能力大幅下降，性能惡化，使機(jī)組無法在最佳的工況下運(yùn)行，嚴(yán)重影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

4.2改造方案

為改善夏、秋季真空泵抽吸能力不足的問題，需對真空泵工作水冷卻器的水源進(jìn)行了改造，降低真空泵工作水的溫度來提高真空泵的工作效率。而從該廠的所有可用于做冷卻水的水源來分析可知由于施工限制單獨(dú)接一路冷卻水源不現(xiàn)實(shí)。因此必須從現(xiàn)有的系統(tǒng)來選定最為可靠、方便和有效的水源。

該廠主廠房來水共有工業(yè)水、軟化水、除鹽水、小城鎮(zhèn)來水和消防水等幾路水源。該廠真空泵冷卻水原水源為工業(yè)水，故不再考慮采用工業(yè)水的問題。比較其他幾路水源中消防水由于為消防專用不能使用，除鹽水溫度一般在25℃左右且造價太高，軟化水和小城鎮(zhèn)來水的溫度一般在20℃左右，所以水源就鎖定在軟化水和小城鎮(zhèn)來水上。從汽輪機(jī)房內(nèi)各路水源的布置圖中我們可以發(fā)現(xiàn)，如果要采用小城鎮(zhèn)來水的話由于小城鎮(zhèn)來水是該廠的生活用水水源，在生活水用水高峰期時其壓力不能夠保證。而軟化水是從軟化水車間經(jīng)軟化水泵升壓后接至熱網(wǎng)補(bǔ)水，位置接近兩臺機(jī)組真空泵安裝位置，管道安裝方便，使用操作起來比較簡單，故選擇用此路水源作為真空泵冷卻器改造后的冷卻水源。

鑒于此，從軟化水泵至熱網(wǎng)補(bǔ)水的管道分別接一路至#1、#2機(jī)組的兩臺真空泵冷卻器，此路水源通過測量在夏秋兩季比工業(yè)水系統(tǒng)水溫低3-5℃，且由于軟化水泵的升壓作用壓力高于工業(yè)水，這樣在夏秋兩季采用軟化水泵來水供真空泵冷卻器，可使真空泵工作水水溫保持在較低的溫度，通過降低真空泵工作水水溫以提高真空泵的出力，進(jìn)而提高了凝汽器真空和機(jī)組的效率，而春冬季仍可采用原來的方式進(jìn)行冷卻。

5.改造效果及經(jīng)濟(jì)效益

兩臺機(jī)組的真空泵系統(tǒng)改造完成后對兩臺機(jī)組在不同時段各做了3次測試。每次試驗(yàn)時，在同一負(fù)荷下，分別記錄了真空泵冷卻器采用工業(yè)水水源和采用軟化水水源兩種情況下機(jī)組的真空，以進(jìn)行兩種情況的對比，每次試驗(yàn)均在冷卻水源改變后真空泵工作水和冷卻器進(jìn)回水溫度溫度后至少運(yùn)行1個小時后記錄，確保了工況穩(wěn)定。

試驗(yàn)證明系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)凝汽器真空比改造前提高1KPa以上，且能保證設(shè)備運(yùn)行正常，機(jī)組穩(wěn)定。

該廠兩臺機(jī)組全年平均負(fù)荷為120MW，改造后兩臺機(jī)組真空提高效果最好的時間段為5-9月（共5個月），在這段時間改變真空泵冷卻器的冷卻水水源，機(jī)組真空可平均提高1KPa，根據(jù)135MW火電機(jī)組參數(shù)變化對煤耗影響的情況看，機(jī)組真空每變化1KPa對煤耗影響為3.7g，故由以上情況可以得出：

5個月總運(yùn)行小時：

5×30×24=3600小時，

每小時兩臺機(jī)組共發(fā)電量：

120000KW×2=240000KW，也就是兩臺機(jī)組每小時發(fā)電為240000度。

綜上可知，這五個月共節(jié)煤量（折合為標(biāo)煤）為：

3600×240000×3.7=3196800000g=3196.8t

由此我們可以看到，通過對真空泵工作水冷卻器冷卻水源的改造對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響，同時我們也看到了由此產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

[1]葛曉霞，繆國鈞.循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行方式優(yōu)化分析.電站輔機(jī)，2000，1.

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