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凝汽器抽真空系統(tǒng)的節(jié)能改造

文檔作者：韓麗娜，李紹剛，王剛文檔來源：華電萊州發(fā)電有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年11月28日
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第38卷第5期
2016年5月
華電技術(shù)
Huadian Technology
Vo1．38 No．5
Mav．2016
凝汽器抽真空系統(tǒng)的節(jié)能改造
韓麗娜，李紹剛，王剛
(華電萊州發(fā)電有限公司，山東萊州261400)
摘要：針對(duì)1 oooMW超超臨界機(jī)組水環(huán)式真空泵存在耗電大、效率低、維護(hù)費(fèi)用高等問題，提出采用三級(jí)變頻高效羅
茨真空泵組的措施，并從節(jié)電率、極限真空度及適應(yīng)機(jī)組真空嚴(yán)密性能力等方面對(duì)2種真空泵組進(jìn)行了比較。改造后提
高了機(jī)組的真空度，降低了機(jī)組的煤耗，提高了機(jī)組的效率。
關(guān)鍵詞：凝汽器；水環(huán)式真空泵；羅茨真空泵；優(yōu)化改造
中圖分類號(hào)：TK 264．1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1674—1951(2016)05—0070—03
0 引言
凝汽器是汽輪機(jī)輔助設(shè)備中最主要的一個(gè)部
套，其真空度對(duì)整個(gè)火電廠的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著
重要影響。一般凝汽器真空度每下降1％ ，煤耗增
加1．0％ ～1．5％ ，出力約降低1％ 。華電萊州發(fā)電
有限公司(以下簡(jiǎn)稱萊州發(fā)電公司)一期百萬機(jī)組
一直存在真空度偏低、真空泵組電耗高的問題，凝汽
器真空度一直在94％ ～96％ 間波動(dòng)，比設(shè)計(jì)值低3
～ 5百分點(diǎn)。如何維持凝汽器高度真空、降低真空
泵組的耗電率成為火電廠實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要手段
之一。凝汽器抽真空系統(tǒng)是將凝汽器中的不凝結(jié)氣
體(包括漏入空氣及未凝結(jié)的水蒸氣)抽出的直接
系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)其增效是維持凝汽器高真空度的主要技
術(shù)手段。為保證真空泵安全、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行，提出
了用三級(jí)變頻高效羅茨真空泵組對(duì)真空系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)
化改造，并對(duì)改造前、后的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析。
1 設(shè)備概況
萊州發(fā)電公司一期(2×1 000 MW)超超臨界百
萬機(jī)組的汽輪機(jī)為一次中間再熱、單軸4缸4排汽、
凝汽式。凝汽器為雙殼體、雙背壓、單流程，設(shè)計(jì)背
壓為4．16／5．36 kPa。萊州發(fā)電公司每臺(tái)機(jī)組抽真
空系統(tǒng)配置有3臺(tái)鶴見真空工程(上海)有限公司
生產(chǎn)的水環(huán)式真空泵，型號(hào)為250EVMA，一般情況
下為2運(yùn)1備方式運(yùn)行。圖1是以水環(huán)式真空泵為
基礎(chǔ)設(shè)備的抽真空系統(tǒng)，由水環(huán)式真空泵、工作水循
環(huán)泵、工作水冷卻用熱交換器以及汽水分離器等設(shè)
備組成，水環(huán)式真空泵將來自凝汽器的不凝結(jié)氣體、
空氣混合氣體抽出，被抽出的混合氣體進(jìn)入汽水分
離器，通過汽水分離器的分離空氣排向大氣，蒸汽被
收稿日期：2016—01—19；修回日期：2016—05—10
冷凝循環(huán)利用，同時(shí)由于真空泵工作過程中水溫會(huì)
有一定程度地升高，需要用熱交換器將工作水多余
的熱量帶走，保證真空泵正常工作。真空泵參數(shù)見
表1。
圖1 抽真空系統(tǒng)
表1 真空泵參數(shù)
項(xiàng)目 參數(shù)
電機(jī)功,~／kW
轉(zhuǎn)速／(r·min )
熱交換器材質(zhì)
年運(yùn)行時(shí)間／h
極限真空度／kPa
額定電流／A
實(shí)際運(yùn)行電流／A
建立真空時(shí)間
循環(huán)水壓力／MPa
冷卻水
工作水補(bǔ)水
16O
50o
復(fù)合鈦板、鈦管
7000
3．39
287．8
l80．0
3臺(tái)泵同時(shí)運(yùn)行抽至15 kPa約需28min
O．2
取自開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，水質(zhì)為海水
閉式循環(huán)冷卻水，水質(zhì)為除鹽水
2 水環(huán)式真空泵組的缺陷及改造的必要性
(1)選型偏大。原設(shè)計(jì)抽真空設(shè)備主要用于在
汽輪機(jī)啟動(dòng)初期快速建立真空系統(tǒng)，要求在30 min
內(nèi)達(dá)到機(jī)組啟動(dòng)要求，在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，水環(huán)式真
空泵維持系統(tǒng)所需真空度有較大余量，浪費(fèi)了部分
能耗。
第5期 韓麗娜，等：凝汽器抽真空系統(tǒng)的節(jié)能改造 ·71·
(2)效率低。水環(huán)式真空泵自身的特性決定了
它效率較低，其總效率一般低于30％ 。
(3)水環(huán)式真空泵性能、出力受制于工作水溫
度的變化。泵能獲得的最高真空度取決于工作水溫
度，夏季高溫時(shí)，水環(huán)式真空泵性能、出力急劇下降，
可能導(dǎo)致凝汽器真空度下降，降低機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。
(4)水環(huán)式真空泵設(shè)備的內(nèi)部機(jī)械性能(如裂
紋，斷裂等問題)受汽蝕現(xiàn)象影響很大，設(shè)備維護(hù)成
本高，也影響設(shè)備的安全運(yùn)行。表現(xiàn)為真空泵的轉(zhuǎn)
子、葉輪(即使是不銹鋼材質(zhì))經(jīng)常性損壞，增加維
護(hù)費(fèi)用。
從提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性、降低廠用電率、增加經(jīng)濟(jì)效
益、保護(hù)設(shè)備等綜合角度出發(fā)，優(yōu)化改造抽真空系統(tǒng)
十分必要。
3 泵組選型及優(yōu)化改造方案
3．1 泵組選型依據(jù)
目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)從單純追求真空泵安全性、極限
真空度和抽吸能力等指標(biāo)，轉(zhuǎn)為在兼顧以上指標(biāo)的
基礎(chǔ)上降低真空泵能耗。采用高效真空泵方案能夠
滿足這一需求，其工作流程如圖2所示。
該系統(tǒng)由羅茨真空泵+管式換熱器+水環(huán)式真
空泵組成，羅茨真空泵是一種無內(nèi)壓縮的真空泵，壓
縮比很低，啟動(dòng)快，耗功少，運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)費(fèi)用低，抽速
大，效率高(高達(dá)70％)，功率低。該系統(tǒng)與科爾
庭一漢諾威蒸汽噴射器系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)。
壓縮
空氣l
接凝汽器抽
真空母管
—
接分散控 I破
制系統(tǒng) +空
I就地接l I ? 一]線箱『? 一? 一一一 一一『～
(1)節(jié)電率高，比原水環(huán)式真空泵節(jié)電70％ ～
90％ 。更換前萊州發(fā)電公司每臺(tái)機(jī)組各運(yùn)行2臺(tái)真
空泵，平均電流約為180．0 A，更換節(jié)能泵組后電流
約為28．5 A，每臺(tái)泵減少電流多達(dá)150．0 A，節(jié)電效
果明顯。
(2)極限真空能力更強(qiáng)。采用羅茨泵和水環(huán)式
真空泵串聯(lián)技術(shù)，極限真空度可達(dá)300～400 Pa，比
科爾庭一漢諾威蒸汽噴射器系統(tǒng)極限真空度(1 000
Pa)高，在特定工況下可以提高凝汽器真空度200～
500Pa。
(3)適應(yīng)機(jī)組真空嚴(yán)密性能力更強(qiáng)。600 MW
及以上等級(jí)機(jī)組配置的羅茨泵采用變頻技術(shù)，可以
根據(jù)機(jī)組實(shí)際真空嚴(yán)密性情況，通過調(diào)節(jié)變頻器轉(zhuǎn)
速來調(diào)整系統(tǒng)出力，因此適應(yīng)能力更強(qiáng)。
由此可以看出，采用三級(jí)變頻高效羅茨真空泵
組對(duì)機(jī)組能耗較高的真空泵進(jìn)行優(yōu)化改造完全
可行。
3．2 優(yōu)化改造方案
在原有基礎(chǔ)上，拆除 1機(jī)組C真空泵，在拆除
位置上增加2套三級(jí)變頻羅茨高效真空度維持裝置
專利技術(shù)產(chǎn)品，占地約10 m ，正常運(yùn)行時(shí)2運(yùn)2備，
保持2套羅茨真空泵組運(yùn)行，原水環(huán)式真空泵分別
投入備用。A，B羅茨真空泵對(duì)應(yīng)A，B凝汽器抽真
空運(yùn)行，A，B機(jī)械真空泵對(duì)應(yīng)備用，A，B凝汽器抽
空氣母管裝設(shè)電動(dòng)聯(lián)絡(luò)門 J。
改造后機(jī)組可靠運(yùn)行。機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，按原運(yùn)行
冷卻液進(jìn)口f l冷卻液出口 冷卻液進(jìn)口f 』冷卻液出口
圖2 高效真空泵系統(tǒng)
· 72· 華電技術(shù) 第38卷
方式將原有抽真空設(shè)備投入運(yùn)行，用以建立真空度；
機(jī)組運(yùn)行正常、真空度穩(wěn)定情況下，三級(jí)羅茨變頻真
空泵組自動(dòng)投入運(yùn)行，用以維持真空度，原有抽真空
設(shè)備停機(jī)作為備用；機(jī)組真空系統(tǒng)萬一發(fā)生嚴(yán)重泄
漏，三級(jí)羅茨變頻真空泵組不能維持凝汽器真空度
時(shí)，自動(dòng)將原有抽真空設(shè)備中的2臺(tái)投入運(yùn)行，以滿
足真空度需求；三級(jí)羅茨變頻真空泵組萬一發(fā)生設(shè)
備故障需要檢修時(shí)，原有抽真空設(shè)備投入運(yùn)行，滿足
機(jī)組對(duì)真空度的要求。改造后機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，主
要以三級(jí)羅茨變頻真空泵組來維持真空度，設(shè)備問
有聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，確保系統(tǒng)可靠運(yùn)行。
4 改造后的效果分析
萊州發(fā)電公司于2015年對(duì)2臺(tái)真空泵組及進(jìn)
口管系進(jìn)行了改造，改造后運(yùn)行效果良好，提高了機(jī)
組的安全性和經(jīng)濟(jì)性。改造前、后參數(shù)對(duì)比見表2。
表2 改造前、后參數(shù)對(duì)比(2015～04—15)
通過表2可以得出以下結(jié)論。
(1)新增的2臺(tái)三級(jí)羅茨真空泵組所消耗的電
量比原有2臺(tái)水環(huán)式真空泵所消耗的電量降低
84％ ，相應(yīng)也降低了廠用電率。假設(shè) 1機(jī)組全年運(yùn)
行330d，全年工作時(shí)間h=330×24=7920(h)，線
電壓U=380V，平均電流差A(yù)I=更換前平均電流一
更換后平均電流，功率因數(shù)取0．85，倍數(shù)取1．732，
則年節(jié)約電量U = 1．732×0．85UAIh：1．732×
380×(180×2—28．5×2)×0．85×24 ×330÷
1 000=1 342 512(kW ·h)。
(2)新增的2臺(tái)三級(jí)羅茨真空泵組在維持 1
機(jī)組凝汽器真空度過程中，在氣溫較低(海水溫度
為15．6 )的季節(jié)，可以提高真空度300 Pa，相應(yīng)降
低發(fā)電煤耗0．9 g／(kW ·h)。
(3)因三級(jí)羅茨真空泵組自身抽吸效率不受工
作水溫的影響，凝汽器真空系統(tǒng)在夏季理論上應(yīng)該
會(huì)比其他季節(jié)提高真空度。
5 結(jié)論
綜上所述，本次凝汽器抽真空系統(tǒng)的改造降低
了機(jī)組電耗，提高了凝汽器的真空度，提高了機(jī)組經(jīng)
濟(jì)性，降低了廠用電率，增加了經(jīng)濟(jì)效益，提高了設(shè)
備可靠性，起到了良好的節(jié)能減耗作用。
參考文獻(xiàn)：
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(上接第69頁)
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機(jī)，2006，27(3)：1—4．
(本文責(zé)編：弋洋)
作者簡(jiǎn)介：
韓麗娜(1985一)，女，山東濟(jì)南人，工程師，工學(xué)碩士，
從事電廠運(yùn)行方面的工作(E—mail：lina0904@163．com)。
李紹剛(1982一)，男，山東曲阜人，工程師，工學(xué)碩士，
從事電廠運(yùn)行方面的工作(E—mail：15153577692@ 139．
corn)。
王剛(1984一)，男，山東昌邑人，助理工程師，從事電廠
運(yùn)行管理方面的工作。
0 ● ◇ ●0 ●◇ ●<> ● ‘> ●o ●◇ ●o ●<> ●< > ●<> ● <> ●o ●o ●◇ ● o ●-◇ ●-◇ ●-<> ●o ●◇ ‘0 ●<> ●
組系統(tǒng)：201520762374．7[P]．2015—12—08．
(本文責(zé)編：白銀雷)
作者簡(jiǎn)介：
楊青山(1983一)，男，黑龍江佳木斯人，工程師，工學(xué)碩
士，從事火電廠節(jié)能減排方面的工作(E—mail：yangqings—
han123@163．com)。

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