1000MW機組加裝真空提高裝置后節能效益解析

摘 要：文章首先介紹了某供電企業1 000 MW機組的現狀，根據其中存在的問題提出了對機組的改造，即加裝真空提高裝置，然后對新裝置的原理及帶來的效益進行了分析。

關鍵詞：1 000 MW機組；真空提高裝置；凝汽器

中圖分類號：TK264 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）6-0092-01

當前，生活生產用電量陡增，為滿足越來越高的供電需求，大功率機組研究日益增多。1 000 MW機組自誕生起，就受到人們高度重視，在電力行業發揮著重要作用。作為其中的關鍵部分，真空系統可維持真空源的穩定，以滿足生產需求。因機組功率較大，運行時消耗多，需對真空系統進行優化。為此，可加裝真空提高裝置加以改造，能取得良好的經濟效益。

1 實例分析

某發電公司擁有兩臺以1 000 MW機組為支撐的燃煤機組，燃煤發電后，通過500 kV的輸電線路將電力輸送至省區電網。汽輪機由東方汽輪機廠生產，額定功率為1 000 MW，實際值可達1 035 MW，采用的是單軸四缸四排汽、凝氣式輪機，高壓缸為一個雙列調節級，8個壓力級，中壓缸為2×6個壓力級，低壓缸為2×2×6個壓力級。

2 改造的必要性

2.1 現狀

若機組采用凝氣式機組，運行是否經濟劃算與機組真空系統密切相關。該公司的3號和4號機組即為1 000 MW凝氣式機組，根據其自身特性，結合機組的運行狀況進行分析，機組在每年的春、夏、秋三季工作時，可將真空維持在95～92 kPa。若平均負荷有所變化，是額定負荷的80%時，保持原來的燃煤量，真空每下降1 kPa，此時機組的發功率要降低近10 000 W，致使每度電供電煤耗增長2.8 g/ kW·h。該企業使用的1 000 MW機組，每年可發電近70億 kW·h，可見原來的方式造成了大量資源浪費。為提高機組運行的經濟性，必須降低能耗，而最有效的方法之一就是提高機組真空。

2.2 機組改造的重大現實意義

機組凝汽器采用單流程、雙殼體、雙背壓式，在機組循環冷卻水溫33 ℃且背壓小于5 kPa的情況下依舊可以工作。其壓力主要來自于兩部分：一是蒸汽分壓，二是空氣分壓，空氣分壓受凝汽器的壓力影響較大，二者呈負相關。另外，凝汽器的密實性極為重要，絕對的真空只存在于理論，現實中是不存在的，因為空氣一旦流入，便會產生空氣分壓，真空漏入量和抽出量的平衡程度與空氣分壓緊密相連。為降低器內的空氣分壓，通常會采用兩種方法：①降低真空漏入量，提升真空的嚴密性；②加強真空泵的吸氣性能，盡量將流入器內的空氣全部吸出，最終達到降低空氣分壓的目的。早在前幾年，某供電企業在原來的600 MW機組加裝了真空泵工作水降溫裝置，從日后的運行狀況來看，凝汽器的真空有了極為明顯的提升。據當時的試驗資料顯示：在第一次試驗時，#6機組的承載負荷為596 MW，加裝降溫裝置后，凝汽器的真空平均增長了0.42 kPa；第二次試驗時，該機組的承載負荷為560 MW，加裝降溫裝置后，凝汽器的真空平均增長了0.72 kPa；第三次試驗時，該機組的承載負荷為320 MW，加裝降溫裝置后，真空平均增長了2.4 kPa。

從這些試驗數據中可知，自安裝了工作水降溫裝置，有效地增強了真空泵的抽吸能力，進而使得凝汽器內的真空嚴密性有很大的提升，取得了較好的節能效果，尤其是在機組負荷較低時，此效果更為明顯。因有過類似經驗，在此次1 000 MW機組改革中，對其#3和#4機組開展模擬試驗。得出結果后，配合相應的算法加以推算，在安裝真空提高裝置后，#3號及#4機組的真空大約可增長0.65 kPa，同時排氣溫度降低約1.8 ℃，煤耗平均可降低2 g/kW·h。當凝汽器的排汽溫度在30 ℃以上，且循環水的溫度超過15 ℃時，能夠去取得較好的經濟效益，所以該設備多在每年的3月至10月運行工作。由此可以推算，假設每年工作9個月，機組年發電量為60億 kW·h。三個季度的總發電量高達50億 kW·h，每年的煤耗可減少近8 000 t，市場煤價約為800元/t，照此計算，每年可節省640萬，成本降低，有利于企業的進一步發展。

3 1 000 MW機組凝汽器真空提高裝置的運行原理

改造后的系統是對原系統的改進，即以原來的抽真空系統為基礎，加裝一套新的真空提高裝置，具有智能控制功能。機組在此新系統的輔助下，可使真空泵的極限真空保持在一個較高的范圍，同時可降低工作水溫，使其處于一個較低的狀態，進而達到提高真空、降低煤耗的效果。此外，新系統還能在線實時監測工作水溫度的狀態變化，并將監測結果通過顯示屏予以顯示。為保證真空提高裝置的性能，對其核心設備有嚴格的限制，單效溴化鋰吸收式制冷機作為其核心，發揮著關鍵性作用。包括冷凝器、吸收器、發生器及蒸發器等結構，而且這四個容器保持真空狀態。在高空狀態下，水的飽和溫度會有所降低，溴化鋰溶液的吸濕性增強，根據這些原理，以純凈水為冷劑，實現連續制冷。關于單效吸收式機組的循環方式，往往比較簡單。大致程序為：由吸收器先吸收溶液，之后，溶液泵將吸收的溶液送到溶液熱交換器內，對溶液進行加熱，然后送至發生器中；在此，稀溶液再次被熱源加熱，隨著溫度的升高，會蒸發出冷劑蒸汽，溶液開始濃縮，稠度增加，最終完成由稀溶液到濃溶液的轉變。繼而便是關于濃溶液的回流，經U形管和溶液熱交換器降溫后噴淋在吸收器的管簇上，吸收蒸發器來的冷劑蒸汽后再次變為稀溶液。發生器內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，并進入蒸發器；蒸發器內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再次蒸發，繼而又形成低溫的冷劑蒸汽被吸收器中噴淋的濃溶液吸收。按照以上順序進行循環，直至實現連續制冷的目的。

新的真空提高裝置以熱水為動力，熱水主要從機組#5低加出口凝結水引出（90 ℃），使用后返回#5低加入口（85 ℃）作為降溫裝置的動力。在此過程中，熱水是直接從系統內輸出，能夠起到較好的節能作用。制冷系統輸出的溫度較低的冷凍水，有一部分進入到真空泵內，使泵內的抗汽蝕能力有所增強，以提高真空泵的極限真空；還有一部分冷凍水噴入抽空氣管道內，致使抽氣管道的蒸汽在進入真空泵前大量的凝結，以達到提高真空的目的。當抽氣量和極限真空提高后，空氣分壓會明顯降低，最終達到凝汽器真空提高的效果。

4 所取得的節能效果

2011年6月，該企業在#3機組的真空提高裝置的安裝工作結束，8月份試運行，8月28日，#3機組真空提高系統正式運行，低背壓凝汽器的真空降低了1.4 kPa，高背壓側真空大約降低了0.35 kPa，平均真空降低了0.65 kPa。按照機組負荷率的80%計算，煤耗可降低1.76 g 。從8月底運行后半年，#3機組共發電385 400萬kW·h，煤耗降低1.76 g，共節約煤6 783 t，煤價按照800元/t計算，可節約資金約543萬元。

5 結 語

目前在我國1 000 MW機組投產或在建的已經很多，為發電、供電做出了巨大貢獻。因供電煤耗較大，使得企業投資較多，為降低煤耗，需提高凝汽器真空，因此，需要加裝真空提高裝置，以取得更好的經濟效果。

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