哈汽原600MW超臨界機組凝汽器抽真空系統優化改造研究

何連紅 貴州興義電力發展有限公司

引言：目前使用的哈汽600MW超臨界機組凝汽器抽真空系統，屬于雙背壓凝汽器，三臺真空泵，兩運一備，高低壓凝汽器抽空氣管采用串聯方式方式布置，由于高背壓凝汽器的未凝汽器氣體進入低背壓凝汽器，使得高低背壓凝汽器壓差接近0KPa，導致凝汽器平均真空降低；真空泵配置效率較低、電耗高、噪音大。雙背壓凝汽器是整個機組的重要部分，它的運行效果直接影響著汽輪機組的經濟性。所以，本文將分析哈汽原600MW超臨界機組，雙背壓凝汽器抽空氣系統存在問題，進而以此為基礎優化改造哈汽原600MW超臨界機組凝汽器抽真空系統，提高凝汽器平均真空，降低真空泵電耗，進而提高整個機組的經濟性。

1 哈氣600MW超臨界機組

哈汽公司600MW超臨界汽輪機為單軸、三缸、四排汽、一次中間再熱、凝汽式機組。高中壓汽輪機采用合缸結構，低壓末級葉片長1029mm。

2 哈汽原600MW超臨界機組凝汽器抽真空系統優化改造研究

2.1 哈汽600MW超臨界機組抽真空系統概況

貴州興義電力發展有限責任公司#1、#2機組分別于2011年5月和2011年12月正式投產。凝汽器抽真空系統由三臺上海離心泵業（集團）有限公司生產的型號為2BEX353-0HD4的真空泵，功率為160KW，作為抽氣泵，兩運一備；凝汽器由A高背壓和B低背壓汽器組成，A和B分別有個凝汽器組成，A高背壓凝汽器兩個凝汽器未凝結的氣體分別經過B低背壓兩個凝汽器后由兩根Φ273X6mm管道分別接到Φ377X8mm母管后分接到三臺真空泵（如圖1）：

2.2 存在問題

我廠抽氣設備配置了三臺水環式真空泵，型號為2BWD353-0HK4，額定抽吸量為 5300 m2/h，極限真空 3.3kPa，配用 380V，160kW電機，電耗高，噪音大；抽氣管路采用串聯設計，抽空氣管路連接方式見圖1，高壓凝汽器（圖中為A）抽空氣管路直接引至低壓凝汽器空氣冷卻區，由低壓凝汽器(圖中為B)抽空氣管路間接地對高壓凝汽器抽空氣。

2.3 原因分析

在高、低壓凝汽器存在差壓的情況下，如果不能采取有效的限流措施，在運行中將有大量氣體（空氣及蒸汽）從高背壓凝汽器抽入低背壓凝汽器空冷器，排擠低背壓凝汽器的抽空氣能力，使得低背壓凝汽器內不凝氣體不能及時排出，造成低背壓凝汽器內換熱惡化，背壓升高。只有在低背壓凝汽器內壓力上升至接近高背壓凝汽器內壓力時，抽吸才能達到平衡，故在長期運行中，表現為高、低背壓凝汽器壓力差較低,凝汽器平均真空下降，經濟性下降。

3 真空系統改造方案

為解決上述高、低壓凝汽器抽氣互相排擠、影響低壓凝汽器真空的缺點，對凝汽器抽空氣系統進行改造，將原串連抽氣管道改為并聯和單獨抽氣的形式，提高系統經濟性和靈活操作性。具體方案為：將高壓凝汽器通向低壓凝汽器的抽空氣管切斷封堵，從高壓凝汽器靠升壓站側外殼處開孔引出，使用一根Φ273X6mm管道，接至A真空泵，原A、B、C真空泵入口之間的管道更換為Φ273X6mm管道,并在A、B真空泵，B、C真空泵之間各增設一臺氣動碟閥（命名為“AB真空泵入口聯絡碟閥”和“BC真空泵入口聯絡碟閥”），氣動碟閥可選用現真空泵入口氣動碟閥同型產品，B凝汽器抽空氣管維持不變，接至C真空泵入口，改造后的抽真空系統圖（見圖2）：

為配合系統上的變化，原抽真空系統的聯鎖邏輯需做相應增加，具體邏輯如下：

（1）增設真空泵入口聯絡碟閥聯鎖，該聯鎖投入時，任一真空泵跳閘，這兩只氣動碟閥均聯開（短信號）；或任一凝汽器真空低（模擬量，72.4kPa）時，這兩只氣動碟閥均聯開（短信號）。

（2）真空泵的原有聯鎖邏輯不變。

將原A、C真空泵改為佶締納士公司生產的低能耗兩級錐形葉輪真空泵，配用380V，90kW電機，B真空泵作為備用泵，降低改造費用，不影響系統安全運行。

4 改造后的系統數據分析

系統改造后，正常運行中，通過調整新增的兩臺氣動碟閥的開關狀態，高壓凝汽器可以使用A、B真空泵抽吸維持真空，低壓凝汽器可使用B、C泵抽吸維持真空，正常運行方式為A、C真空泵分列抽氣運行。采取這種分列抽和并列式抽空氣管路連接方式，高、低壓凝汽器內積聚空氣都能被順暢抽出，而且可以確保兩只凝汽器在任何變工況運行條件下，都處于正常的工作狀態。運行中可以正常切換3臺真空泵的運行，不影響抽真空系統的運行靈活性。

系統改造后，高、低壓凝汽器分列抽氣運行，消除了兩臺凝汽器之間抽氣的互相影響，可以分別進行凝汽器真空嚴密性試驗，利于運行中尋找和排查漏點在哪一臺凝汽器上。

系統改造后的單臺真空泵電流從220A降至130A，電流降低約90A，噪音小；凝汽器平均真空可提高0.7kPa左右。

當運行中發生真空泵故障跳閘，或凝汽器真空異常下降時，2臺真空泵入口聯絡碟閥自動聯開，將凝汽器抽真空系統切換為并列抽氣方式運行，確保凝汽器和真空泵的安全運行，待運行人員處理好異常后手動調整為分列抽氣運行方式。

5 結束語

通過上述本文的分析可知，哈汽原600MW超臨界機組凝汽器抽真空系統中主要的設備就是雙背壓凝汽器，雙背壓凝汽器的設計是提高了600MW超臨界機組的經濟性的一個重要突破，但是如果雙背壓凝汽器的抽空氣系統設計和真空泵配置不合理，使機組經濟性降低，電耗升高。影響凝汽器真空的原因很多，凝汽器抽真空系統只是其中一個重要組成部分，其它還有凝汽器真空系統管道閥門的嚴密性，低壓外缸和小汽輪機的嚴密性，膠球系統投運是否正常，凝汽器換熱管堵塞情況、積垢情況，環境氣溫，循環水溫等。所以，對于哈汽原600MW超臨界機組凝汽器抽真空系統的優化改造是刻不容緩的，使之達到雙背壓凝汽器的工作特性，進而提高整個機組的經濟性。同時對影響凝汽器真空其它原因需要逐漸的解決，這樣才能整體提高哈汽原600MW超臨界機組的凝汽器真空，促進機組長期經濟運行。