水環(huán)式真空泵冷卻系統(tǒng)加裝電制冷裝修研究

【摘要】水環(huán)式真空泵工作液溫度過高影響抽吸能力以及安全性，進(jìn)而影響凝汽器壓力。對水環(huán)式真空泵冷卻系統(tǒng)進(jìn)行加裝電制冷裝置，可有效控制工作液溫度。實驗表明：在夏季高溫環(huán)境下，工作液溫度降低5℃，可提高真空0.4kPa，節(jié)能效果明顯。

【關(guān)鍵詞】水環(huán)式真空泵；工作液溫度；電制冷；真空

引言

電廠凝汽器在運行過程中會不斷聚集不凝結(jié)氣體，凝汽器內(nèi)的真空是蒸汽分壓力和各類氣體分壓力之和，只有氣體被抽出，其分壓力接近零時，凝汽器的真空才是該空間蒸汽溫度的飽和壓力；否則，就會因氣體分壓力的存在而降低凝汽器的真空度。此外，空氣的存在也使管子汽側(cè)熱阻增大，降低總的傳熱系數(shù)?？梢姡瑸榱吮３只蛘咛岣吣鞯恼婵斩?，不僅要考慮凝汽器自身的結(jié)垢、堵塞、循環(huán)水溫度、流量等因素，還需關(guān)注，抽真空設(shè)備的運行狀況。

1、工作液溫度對真空泵運行的影響

水環(huán)式真空泵通過工作液與偏心葉輪之間形成的容積周期變化實現(xiàn)抽氣與排氣功能，作為大、中型電廠的最常用的抽真空設(shè)備，有功耗低、運行可靠、維護(hù)方便、系統(tǒng)簡單等特點。水環(huán)真空泵內(nèi)部壓力由工作液蒸發(fā)形成的分壓和抽出的不凝結(jié)氣體分壓之和，考慮流動阻力，通常真空泵內(nèi)部設(shè)計壓力低于凝汽器壓力約0.5kPa，若真空泵的壓力升高，則會阻礙真空泵與凝汽器之間不凝結(jié)氣體流動，導(dǎo)致凝汽器氣體不能順利抽出，真空度降低。

真空泵工作狀態(tài)下吸氣容積流量與設(shè)計狀態(tài)下容積流量計算關(guān)系為： （1）

式中：為工作狀態(tài)吸氣容積流量，m3/min；為工作液設(shè)計溫度吸氣容積流量，m3/min；為工作液設(shè)計溫度下的飽和壓力，Pa； 為工作液工作溫度下的飽和壓力，Pa；為吸氣壓力，Pa。

由式（1）可知，當(dāng)工作液溫度升高時，對應(yīng)的飽和壓力隨之升高，則真空泵實際吸氣容積流量降低，甚至出現(xiàn)零流量工況。

為了防止真空泵工作液汽化導(dǎo)致泵內(nèi)壓力升高，工作液溫度通常設(shè)計有4℃左右過冷度。真空泵運行時，工作液通過換熱器進(jìn)行冷卻，保持合理的溫度。在采用閉式循環(huán)水系統(tǒng)的電廠中，往往采用循環(huán)水作為真空泵工作液的冷卻源，主要流程如下：

從圖1所示系統(tǒng)圖可知，當(dāng)環(huán)境溫度升高時，循環(huán)水溫度升高，因真空泵工作液冷卻器相對穩(wěn)定，冷卻后的工作溫度升高，真空泵抽吸能力降低。

2、真空泵冷卻系統(tǒng)改造方案

為了解決因工作液溫度升高導(dǎo)致真空度降低的問題，擬采用電制冷機(jī)，在夏季高溫天氣中為工作液冷卻器提供溫度較穩(wěn)定的冷卻水，避免真空泵因環(huán)境溫度變化出現(xiàn)抽吸力變化。

電制冷機(jī)與原冷卻水源并列布置，在冬季環(huán)境溫度低時，采用原閉式循環(huán)冷卻水，在夏季采用電制冷機(jī)替代原冷源。系統(tǒng)流程如下：

圖2 真空泵加裝電制裝置系統(tǒng)圖

電制冷機(jī)可采用螺桿壓縮制冷，運行穩(wěn)定可靠；設(shè)置冷凍水泵，為真空泵冷卻器提供冷凍循環(huán)水。

3、真空泵加裝電制冷系統(tǒng)實驗研究

某循環(huán)流化床135MW機(jī)組位于重慶地區(qū)，機(jī)組采用水環(huán)式真空泵，采用冷卻塔閉式循環(huán)水。該機(jī)組真空泵主要參數(shù)如下：

重慶地區(qū)夏季溫度高且持續(xù)時間長。為了確保在夏季時機(jī)組不會因真空泵出力不夠?qū)е履髡婵障陆?，電廠進(jìn)行了技術(shù)改造，選用30KW螺桿壓縮制冷機(jī)作為冷源，制冷量為120kW。在夏季環(huán)境環(huán)境溫度高于30℃時，投入螺桿制冷機(jī)，關(guān)閉原循環(huán)冷卻水。

根據(jù)實際測試，在環(huán)境溫度為38℃時，循環(huán)水溫度為33℃，機(jī)組額定負(fù)荷，工作液冷卻后35℃，凝汽器壓力為-96.2kPa。相同條件下，啟動螺桿壓縮制冷機(jī)，壓縮機(jī)滿負(fù)荷，關(guān)閉原循環(huán)冷卻水，制冷機(jī)出水溫度28℃，工作液冷卻后30℃，溫度降低5℃，凝汽器壓力為-96.6 kPa，壓力降低0.4kPa。

根據(jù)135MW機(jī)組凝汽器壓力變化對煤耗影響關(guān)系，凝汽器壓力降低0.4kPa時，機(jī)組煤耗降低1g/kWh。夏季是用電高峰季節(jié)，機(jī)組利用小時高，夏季按3個月計算，利用小時1700小時，總節(jié)約標(biāo)煤量為230噸。

4、結(jié)論

水環(huán)式真空泵工作液冷卻系統(tǒng)采用電制冷機(jī)組供冷，在夏季較高環(huán)境溫度下，工作液仍能維持設(shè)計的工作溫度，有利于維持凝汽器真空，并可降低真空泵發(fā)生汽蝕的風(fēng)險。改造總投資低，經(jīng)濟(jì)效益良好。