蒸汽噴射器抽真空系統(tǒng)在660MW機(jī)組真空系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能研究及應(yīng)用

摘 要：文章對(duì)某發(fā)電公司汽輪發(fā)電機(jī)組的真空系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化節(jié)能改造。改造后機(jī)組真空平均提高0.285kPa，端差降低0.3℃，使凝汽器的效率更優(yōu)。系統(tǒng)的綜合運(yùn)行電流比原來降低276A，起到了很好的節(jié)能效果。另外，還解決了真空泵水溫高時(shí)氣蝕及出力不足的問題，大大降低了維護(hù)工作量及成本。

關(guān)鍵詞：真空泵；蒸汽噴射器；混合式冷凝器；凝結(jié)水

前言

某發(fā)電公司 #3機(jī)組真空泵是某廠生產(chǎn)的2BW4-353型水環(huán)式真空泵，每臺(tái)機(jī)組配3臺(tái)，通常為2用1備。真空泵的工作液采用海水冷卻，海水溫度受到氣候條件影響，溫度變化較大，特別是夏天，海水最高溫度能到32℃左右。此時(shí)真空泵的工作水溫能到37℃，嚴(yán)重影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全運(yùn)行。鑒于此，我們改造應(yīng)用了蒸汽噴射器抽真空系統(tǒng)，可以使凝汽器一直保持在相應(yīng)工況下的設(shè)計(jì)最低背壓，即凝汽器的真空保持在最高狀態(tài)，從而達(dá)到節(jié)能效果。而且不受真空泵工作液溫度過高問題導(dǎo)致的抽吸能力下降的限制，同時(shí)還能很好的解決真空泵由于氣蝕引起的噪音和葉輪斷裂、汽蝕問題。

1 水環(huán)真空泵抽真空系統(tǒng)的局限性及改造的必要性

工作液溫度對(duì)真空泵抽氣能力影響較大，特別是在壓力較低的情況下（10kPa以下）影響更加明顯，而電廠中真空泵的抽氣壓力剛好在此范圍之內(nèi)。冬季時(shí)壓力可低至3.4kPa，真空泵的抽氣能力嚴(yán)重下降。夏季時(shí)工作水溫可以高達(dá)37℃，真空泵抽氣能力在15kPa時(shí)便開始嚴(yán)重衰減。由此可以得出，工作液溫度越高，真空泵的極限真空越差，極限真空下的抽氣能力越差。

當(dāng)真空泵出力嚴(yán)重不足時(shí)，不凝性氣體將造成傳熱惡化并在凝汽器內(nèi)積聚破壞凝汽器真空，水蒸氣中質(zhì)量含量占1%的空氣能使表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)降低60%，從而降低機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。凝汽器真空變差，則機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性會(huì)顯著下降。

2 真空泵的汽蝕對(duì)水環(huán)真空泵抽真空系統(tǒng)的影響

水環(huán)真空泵在汽蝕狀態(tài)下工作，會(huì)造成泵的噪聲、振動(dòng)變大，氣泡破裂的沖擊葉輪，嚴(yán)重影響使用壽命。在夏季水溫高時(shí)，某發(fā)電公司的水環(huán)真空泵長(zhǎng)期在汽蝕狀態(tài)下工作，不僅噪音大，而且每次檢修解體，葉輪都有裂紋及汽蝕現(xiàn)象，平時(shí)真空泵也會(huì)常常出現(xiàn)電流大及出力不足等問題，檢修工作量大、維護(hù)成本非常高。

因此，無(wú)論從機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性還是安全性考慮，都需要對(duì)凝汽器的抽真空系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。

在多方咨詢及調(diào)研、對(duì)比后，并結(jié)合電廠的實(shí)際情況，對(duì)蒸汽噴射器抽真空系統(tǒng)進(jìn)行了全面優(yōu)化，優(yōu)化后的配置為：

（1）動(dòng)力蒸汽源——輔汽聯(lián)箱0.5MPa的動(dòng)力蒸汽，耗氣量約500kg/h。

（2）冷凝器——混合式冷凝器。

（3）冷卻水源——凝結(jié)水，用水量約200T/h。

3 優(yōu)化后的方案的優(yōu)勢(shì)

結(jié)合電廠的實(shí)際情況，經(jīng)過全面優(yōu)化的蒸汽噴射器抽真空系統(tǒng)，在保證抽氣能力的前提下，節(jié)能降耗效果更加明顯：

（1）電廠的輔汽聯(lián)箱是四臺(tái)機(jī)組聯(lián)通母管制，輔汽壓力非常穩(wěn)定。因此從輔汽聯(lián)箱取更高壓力的蒸汽（0.5MPa），使耗氣量降低約了28%。

（2）電廠的循環(huán)水為海水，腐蝕性強(qiáng)，易結(jié)海生物。采用表面式冷卻器需使用鈦管換熱管，不僅造價(jià)高，而且存在管孔內(nèi)海生物衍生及堵管的問題，影響換熱效果，維護(hù)、清理工作量較大。經(jīng)過技術(shù)人員的多方咨詢及調(diào)研決定改用混合式冷卻器，冷卻水采用凝結(jié)水。這樣從本質(zhì)上解決了后續(xù)易發(fā)的問題，而且混合式冷卻器沒有換熱管，后期幾乎免維護(hù)。從能量回收角度，被蒸汽噴射器抽出的乏汽和動(dòng)力蒸汽與凝結(jié)水混合后，被冷卻成凝結(jié)水回收熱井，乏汽潛熱和動(dòng)力蒸汽余熱被全部回收。

4 蒸汽噴射器抽真空系統(tǒng)主要設(shè)備構(gòu)成

某發(fā)電公司 #3機(jī)組設(shè)計(jì)的蒸汽噴射器抽真空系統(tǒng)包含如下內(nèi)容：

（1）蒸汽噴射器兩臺(tái)，分別抽吸凝汽器高壓側(cè)和低壓側(cè)，緊靠混合式冷凝器安裝。

（2）混合式冷凝器一臺(tái)，豎直安裝在6.4米層。

（3）蒸汽穩(wěn)壓罐一臺(tái)，安裝在6.4米層混合式冷凝器旁邊，用于穩(wěn)定蒸汽壓力，以及排污、疏水等。

（4）小功率真空泵一臺(tái)，在0米層原C泵基礎(chǔ)上改造。

（5）閥門、管路、儀表、窺窗等附件。

5 改造效果分析

負(fù)荷越低噴射器抽真空系統(tǒng)投運(yùn)效果越好，550MW時(shí)新真空系統(tǒng)比原系統(tǒng)凝汽器平均真空提高了0.1kPa。400MW時(shí)新真空系統(tǒng)比原系統(tǒng)高壓側(cè)凝汽器真空降低0.2KPa，低壓側(cè)凝汽器降低0.93 Kpa，平均真空提高了0.55Kpa。達(dá)到預(yù)期效果。真空泵運(yùn)行電流降低了346A，考慮使用凝結(jié)水作為冷卻水，凝泵電流上升了7A，改造后綜合電流下降了276A。

6 收益分析

該系統(tǒng)改造后經(jīng)過初步計(jì)算，凝汽器提高真空的收益、節(jié)電收益、回收熱量收益三項(xiàng)相加后每年的經(jīng)濟(jì)收益約為189萬(wàn)元。

7 結(jié)束語(yǔ)

蒸汽噴射器在660MW機(jī)組真空系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能改造上的應(yīng)用，主要解決了如下幾個(gè)方面的問題：

（1）現(xiàn)運(yùn)行一臺(tái)小真空泵，入口壓力在-89kPa（不在氣蝕點(diǎn)），徹底解決了真空泵在水溫高時(shí)的氣蝕問題。

（2）由于解決了真空泵氣蝕問題，從而降低了真空泵的維護(hù)費(fèi)用。

（3）凝汽器真空平均提高0.285kPa，使凝汽器的效率更優(yōu)。

工程達(dá)到的效果有如下幾個(gè)方面：

（1）原真空系統(tǒng)，運(yùn)行兩臺(tái)大泵時(shí)，電流在421A；現(xiàn)運(yùn)行蒸汽噴射器抽真空系統(tǒng)后，只運(yùn)行一臺(tái)小泵，電流74A，雖然凝泵電流上升了7A左右，但總電流降低了276A，節(jié)電效果非常好。

（2）按負(fù)荷550MW做性能對(duì)比試驗(yàn)，投運(yùn)蒸汽噴射器系統(tǒng)后，凝汽器真空提高了0.1kPa，凝汽器端差降低0.3℃。400MW時(shí)新真空系統(tǒng)比原系統(tǒng)高壓側(cè)凝汽器真空降低0.2KPa，低壓側(cè)凝汽器降低0.93Kpa，平均真空提高了0.55Kpa。在3號(hào)機(jī)的嚴(yán)密性達(dá)到優(yōu)秀（高壓側(cè)110Pa/min，低壓側(cè)50Pa/min，平均80Pa/min）的情況下，能做出這樣的數(shù)據(jù)，這說明蒸汽噴射器系統(tǒng)的抽氣能力更強(qiáng)，效率更高。

（3）使用蒸汽噴射器系統(tǒng)，雖然耗用約了0.5t/h的高壓蒸汽，但是再經(jīng)過蒸汽噴射器做完功之后，被混合式冷凝器冷卻，將熱量全部回收熱井凝結(jié)水中。

（4）前級(jí)的蒸汽噴射器和混合式冷凝器等設(shè)備均為靜設(shè)備，幾乎是免維護(hù)的，大大降低維護(hù)成本。

（5）后級(jí)真空泵的工作壓力（入口壓力）升高至-89kPa，該壓力避開了真空泵的氣蝕壓力，使真空泵的維護(hù)量更小，壽命更長(zhǎng)。

綜上所述，蒸汽噴射器抽真空系統(tǒng)在節(jié)能方面起到很好的作用，同時(shí)對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行起到了保證性作用。系統(tǒng)改造后運(yùn)行至目前未發(fā)現(xiàn)問題，具有很強(qiáng)的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]某發(fā)電公司 #3機(jī)組B級(jí)檢修后性能試驗(yàn)報(bào)告[R].

[2]某發(fā)電公司 #3機(jī)組真空系統(tǒng)性能試驗(yàn)報(bào)告[R].

作者簡(jiǎn)介：張海峰（1974-），男，河北張家口，助理工程師，研究方向?yàn)槠啓C(jī)檢修及輔機(jī)設(shè)備管理。