真空泵制冷裝置在火電廠的應用與探索

摘要：凝汽器真空是電廠運行中最重要的參數之一，它影響到電廠的整體效率。目前大型凝汽式火電機組普遍采用水環式真空泵作為凝汽器抽氣設備。本文以某火電廠635MW機組為例，主要介紹了通過加裝真空泵制冷裝置降低真空泵工作水溫，提高真空泵出力，實現凝汽器真空的提升，維持機組真空始終在較高水平。

關鍵詞：真空;真空泵;制冷裝置;工作水溫度

隨著火電市場的不斷萎縮，各發電企業為提高機組效率，創造更多的企業利潤，不斷投入新技術實現節能減排的目的。凝汽器真空一直是制約機組效率的關鍵因素，為提高凝汽器真空，降低發電煤耗，嘗試引入真空泵制冷裝置，綜合評估真空泵制冷裝置的作用，為后期該系統在同類機組上的推廣應用提供依據。

1 機組設備介紹

某廠635MW機組汽輪機設計為亞臨界、中間一次再熱、單軸三缸四排汽、沖動凝汽式。采用高中壓缸合缸結構，低壓缸為雙流反向布置。凝汽器設計為雙殼體、雙背壓、單流程，可在機組最大出力、循環冷卻水溫33℃，背壓不大于8.7/10.9kPa工況下長期運行。機組配備三臺單級水環式旋轉真空泵，正常保持一臺真空泵運行，兩臺真空泵保持備用。真空泵采用凝結水作為工作用水。工作水的冷卻水為主機循環水，以保證較低的工作水溫。

2 設備運行中存在的問題

真空泵工作水的冷卻水為循環水，水源為微山湖地表水及南北泉地下水。受水源地水質和管路過長影響，冷卻水側經常因為雜質過多發生堵塞，影響工作水的冷卻效果，使得真空泵工作水溫度提高。其次受夏季高溫影響，冷卻水溫可達30℃左右，冷卻效果差。真空泵的設計工作水溫為15℃，真空泵出力達到最佳效果。而當真空泵工作水溫度高于15℃后，從凝汽器來的可凝結氣體的凝結量減少，甚至會導致泵體內部的工作水發生汽化，體積瞬間膨脹，造成泵出力下降。據統計，當工作水溫從25℃升至35℃時，泵入口的壓力提高了3.92kaP，凝汽器真空下降了3.92kaP，對真空泵出力及凝汽器真空的影響十分明顯。

3 提高真空泵出力方法

真空泵出力越接近設計出力，凝汽器真空就越接近設計指標，電廠的整體效率也就越高。考慮到在真空泵不升級改造的前提下，降低真空泵工作水溫成為提高真空泵出力的有效途徑。首先針對冷卻器堵塞問題，采取濾清器進水前增加進水濾網，并及時清理，改善冷卻水質。其次，引入一路水溫較低的摻混水作為冷卻器的備用水源，當循環水溫度升高時，投入摻混水提升冷卻效果。長期運行以來分析數據發現，受夏季高溫天氣影響，摻混水降低工作水溫的效果不是很明顯，真空泵工作水溫度經常達到30℃。因此，考慮通過加裝真空泵制冷裝置，可有效降低真空泵工作水溫，保持溫度在13℃左右，有效提升了真空泵出力，進而提升凝汽器真空。一般在5—10月份，循環水溫較高時投入真空泵制冷裝置，其他時間環境溫度較低，停運制冷裝置。

4 真空泵制冷裝置介紹

某廠635MW機組真空泵制冷裝置選用單效溴化鋰吸收式制冷裝置，制造商為煙臺荏原空調設備有限公司。制冷機主要是由吸收器、發生器、冷凝器和蒸發器四部分組成的，選用水作為冷劑，溴化鋰溶液作為吸收劑，利用高真空狀態下，水的飽和溫度降低的原理和溴化鋰溶液具有強吸濕性的原理，達到連續制冷的目的。單效吸收式機組的循環方式：溶液泵將吸收器中的稀溶液送到發生器，期間溶液要經過換熱器。進入發生器中的稀溶液被熱源加熱，蒸發出冷劑蒸汽而濃縮，變為濃溶液。此時濃溶液再次回到溶液熱交換器，經換熱降溫后進入吸收器，吸收蒸發器來的冷劑蒸汽后又形成稀溶液。來自發生器的溫度較高的冷劑蒸汽在冷凝器中被冷凝后形成液態冷劑水進入蒸發器;蒸發器中的冷劑水被冷劑泵均勻地噴淋在蒸發器的管簇上，吸收管內水的熱量后蒸發，又形成低溫的冷劑蒸汽被吸收器中噴淋的濃溶液吸收。其原理如下圖所示：

單效溴化鋰吸收式制冷裝置原理圖

利用真空泵制冷裝置制出溫度較低的冷凍水，進入真空泵內部，降低了工作水溫，提高了真空泵出力，實現提高凝汽器真空的目的。

5 真空泵制冷裝置投運后的效果

根據運行經驗：635MW機組凝汽器平均真空每提高1kPa，發電煤耗降低3.5g。真空泵制冷裝置投運時間一般在每年5月至11月，當真空泵工作水溫高于25℃以上時，投入制冷裝置效果比較明顯，使用效率在60%左右，凝汽器真空能夠提高05kPa以上。按機組年負荷率70%計算，年節約標煤約6000噸。標煤按800元/噸計算，年節約費用約480萬。設備投資約380萬，一年時間完全可以收回成本。下表顯示了當真空泵工作水溫達30℃時，投運真空泵制冷裝置前后效果對比情況。

真空泵制冷裝置投運前后機組參數對比表

6 結語

本文針對真空泵工作水溫高影響真空泵出力的問題，提出了加裝真空泵制冷裝置降低工作水溫的方法，并分析了制冷裝置的工作原理。機組實際運行數據表明：真空泵制冷裝置有效克服了環境溫度高時真空泵出力受工作水溫影響的難題，有效提高了凝汽器真空度，從而降低了機組的煤耗水平，提高了機組的運行經濟性，具有廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1]鄒縣發電廠.鄒縣發電廠635MW集控運行規程.

[2]安婭琳，杜方龍.真空泵制冷裝置在1000MW機組中的應用[J].山東工業技術，2016（17）：1213.

作者簡介：商桐友（1993—），男，漢族，山東鄒城人，助理工程師，研究方向：電廠集控運行。