提高600MW超臨界火力發電機組凝汽器真空

牛躍宏

摘 要：真空度是機組運行的主要經濟指標之一。本公司近年來在提高真空度方面采取了凝汽器單背壓改雙背壓、接入空調制冷水冷卻水等卓有成效的節能措施，極大提高了機組的經濟性。

關鍵詞：凝汽器；真空度；空調制冷水

本文通過詳細的說明和計算，對本機組改變抽空氣方式、真空泵冷卻器冷卻水變更為中央空調制冷水冷卻所獲取的真空度提高從而降低了煤耗的經濟效益進行了對比，總結了多年來本機組在提高效率、節能降耗過程中所采取的卓越成效的節能措施。

1 真空對供電煤耗的影響

凝汽器真空度：是指汽輪機低壓缸排汽端真空占當地大氣壓的百分數，即：

式中：ηzk-------凝汽器真空度 %

Pby-------汽輪機背壓 kPa

Pdq-------當地大氣壓 kPa

通過查閱對標手冊，可知真空度1 %影響供電煤耗1.79g/kWh。

2 本機組凝汽器真空系統現狀

本機組采用哈爾濱汽輪機廠制造的N-3800-2行雙背壓凝汽器，采用雙殼體、雙背壓、單流程、橫向布置結構。

由于機組投產初期，凝汽器本體結構和抽氣系統布置有問題，所以沒有實現雙背壓運行，對機組效率有不小的影響。資料顯示，相比單背壓方式，雙背壓可以提高真空0.9kPa，而真空泵效率低會影響真空0.5kPa。

2010年#5機組凝汽器真空度平均為93.5%，比#6機組94.4% 的全年平均值低0.93%，其中雙背壓效果差和真空泵效率低分別發生32次和25次，共計57次，分別占影響真空總次數的47.8%和37.3%，兩項合計85.1%，成為主要問題。

3 凝汽器雙背壓抽氣系統改造

針對以上問題，我們進行了對凝汽器雙背壓運行的研究和影響真空泵效率的研究。對于凝汽器雙背壓運行，我們聘請了河北省電力研究所的專家對其做出了詳細的診斷，發現發現原設計凝汽器抽氣口位置方式有問題，遂首先對抽氣系統進行了改造。

具體改造方案如下：

（1）在凝汽器內部將高、低背壓凝汽器抽空氣連通管道切斷，并加堵板。

（2）兩根抽空氣管路進入A 側低背壓凝汽器前分別安裝1只真空閘閥，便于調整真空。

（3）在B側高背壓凝汽器開孔，引出兩根抽空氣管，在凝汽器外部裝1只真空閥，標高與A 側低背壓凝汽器抽空氣管一致。B側高背壓凝汽器抽氣與原抽氣母管分開。

（4）將A 真空泵與原抽氣母管隔開，與新加裝B側高背壓凝汽器抽氣母管連接，在B真空泵原入口門前加裝進氣管路及閥門，并與新加裝B側高背壓凝汽器抽氣母管連接。

經過上述改造，A 側低背壓凝汽器和B 側高背壓凝汽器形成單獨抽氣系統，當高低壓凝汽器聯絡隔斷門關閉時，A真空泵抽高壓凝汽器，C真空泵抽低壓凝汽器，B真空泵當作備用泵。當A真空泵故障時，B真空泵聯啟，開高壓側抽空氣門，抽高壓側凝汽器；當C真空泵故障時，B真空泵聯啟，開低壓側抽空氣門，抽低壓側凝汽器；保證凝汽器真空。這樣充分發揮了雙背壓高壓凝汽器凝汽器的優點。當只需一臺真空泵運行時，打開高低壓凝汽器聯絡隔斷門，雙背壓凝汽器變為單背壓凝汽器。

每臺真空泵入口管路加裝了蝶閥并做好了聯鎖邏輯。將三臺真空泵的抽空氣管由并聯在一起無法單獨排放改為每臺真空泵單獨排大氣。經過運行調試分析，改變真空泵抽汽管路以后，A側壓力明顯比B側壓力高，實現了雙背壓運行。#5機組真空明顯得到改善。

在進行了以上改造之后，2011年7-9月5A凝汽器真空-96.78，5B凝汽器真空-95.75，5A側比5B側高出1.03，滿足了雙背壓凝汽器設計值的要求，真空提高1.54kPa。

4 接入空調制冷水，提高真空泵抽吸能力

真空系統作用是建立和維持汽輪機機組的低背壓和凝汽器的真空，正常運行時不斷地抽出由不同途經漏入汽輪機及凝汽器的不凝結氣體。

在分析真空泵抽吸效率時，我們詳細監測了真空泵電流、真空泵汽水分離器水位、真空泵冷卻器冷卻水溫、真空泵濾網等各影響因素，發現真空泵工作水溫度較高，真空泵工作水溫度應控制在24℃左右，而在夏天環境溫度高的時候實際溫度能達到40℃，對真空泵的效率影響較大。

針對真空泵工作水溫較高的問題，我們發現冷卻器所用冷卻水溫的高低是問題的關鍵。原冷卻器冷卻水設計為開式冷卻水，水源取自循環水泵出口，在夏季，由于環境溫度高，開冷水最高可達35℃，給真空泵工作水的冷卻帶來了很大的影響。

為解決這一問題，我們發現中央空調制冷水工作溫度正常為11℃左右，對于真空泵冷卻器冷卻問題是一個極大利好。由于公司生產現場采用溴化鋰中央制冷方式運行，利用空調制冷水，代替開式冷卻水對真空泵冷卻器進行冷卻是可行的。這樣增大了換熱溫差，可以極大地改善真空泵的工作水溫。

具體改造方案如下：

原真空泵冷卻器冷卻方式為：夏季溫度較高循環水來水作為開式冷卻水流過真空泵冷卻器，帶走真空泵工作水產生的熱量，由于換熱溫差小，冷卻效果較差。

接入中央空調制冷水后的真空泵冷卻器冷卻水運行方式為：

由中央空調制冷站送來的制冷水經過1000米距離，到達真空泵冷卻器前與原循環水來水并列，夏季時切斷循環水，投運制冷水作為真空泵冷卻器的冷卻水源；制冷水系統故障或冬季時將水源切回循環水。

系統改造后，經過試驗驗證，引入中央空調制冷水后，在單臺真空泵運行時，冷卻器工作水溫度從40℃降到12℃；在兩臺真空泵運行時，工作水溫由32 ℃降到16 ℃，冷卻效果明顯。

經過上述改造，凝汽器真空度情況取得大幅飛躍，2011年#5機組真空度平均值由93.49%提升到95.5%，真空度提高了2.09%。

根據真空度對供電煤耗的影響，我們實現了降低供電標煤：

1.79×2.09%=3.74 g/kWh。

參考文獻

[1]600MW火電機組節能對標指導手冊[M].中國電力出版社，2009.

[2]西安熱工研究院.發電企業節能降耗技術[M].中國電力出版社，2010.

（作者單位：河北西柏坡發電有限責任公司）