1000MW機組凝汽器真空系統優化

單龍輝

（銅山華潤電力有限公司，江蘇 徐州 221000）

1 百萬機組凝器真空系統現狀

圖1 1000MW機組凝器真空系統圖

我公司1000MW機組真空泵兩運一備，每臺真空泵單獨抽吸一臺凝器。正常運行時單臺真空泵電流大約為160～170A，單臺泵每小時耗電量大約為90kW·h左右。真空泵工作水為開式水冷卻，夏季工況下，循環水溫32℃左右，真空泵工作水溫42℃，回水39℃。水在40℃的汽化壓力為7.3kPa，50℃的汽化壓力為12.3kPa，真空泵工作水在40～50℃之間會產生大量汽化。真空泵因抽吸自身工質汽化產生的氣體，擠占真空泵抽氣量，造成真空泵效率嚴重下降，出力嚴重不足，進而影響凝器真空。圖1為1000MW機組凝器真空系統圖。

原設計抽真空設備主要用作汽輪機啟動初期的快速建立真空，要求在30min內達到機組啟動要求，實際正常運行中，無那么大的需求。因此，在正常運行中，通過以小代大的方式達到節能目的。水環泵效率低，約30%左右，羅茨真空泵效率高達70%。因此，使用高效設備可達到節能目的。凝汽器嚴密性良好情況下，水環真空泵也能維持，凝汽器真空是不會下降的，但在夏季高水溫下，水環泵的抽氣能力大幅下降，如果這個抽氣量下降到維持真空的臨界值以下時就將導致真空下降。另一方面，工作水溫度的升高，也會使得其對應的飽和壓力（極限真空降低）升高，從而可能引起凝汽器的實際真空值低于其應達真空值，應用不受水溫影響的高效真空維持裝置就存在真空提高的預期。羅茨真空泵或蒸汽噴射器的運行不受季節影響。

2 羅茨泵改造

2.1 羅茨泵原理

羅茨真空泵是指泵內裝有兩個相反方向同步旋轉的葉形轉子，轉子間、轉子與泵殼內壁間有細小間隙而互不接觸的一種變容真空泵（如圖2）。

2.2 改造方案

在原有基礎上，拆除一套水環真空泵，在拆除的位置上增加2套羅茨真空泵組，占地約10m2，改造后正常運行方式為：二運二備（啟機建立真空后，原來配置的2臺真空泵全部停運作備用泵），凝器出現真空異常下降時，小泵出力不夠時，大泵聯啟，維持真空。

2.3 改造費用（如表1）

2.4 改造收益

節電效益。單臺機組使用的兩臺真空泵運行總電流為360A，羅茨真空泵改造后，兩臺羅茨泵的總運行電流約為60A左右，冬季氣溫降低時會根據實際需要由一臺設備維持真空（電流會降至27A左右）。按6000運行小時/年計算如表2。

表1

表2

節省真空泵維護費用。改造后，因原配置的真空泵僅在啟機建立真空時投入運行，機組正常運行時，水環真空泵長期處于備用狀態，只做定期試啟，不存在汽蝕狀況，不存在設備損壞的問題，因此，技改后，原真空泵可大大減少維護次數，實現少維護或免維護，從而節省大量的檢修費用和減少大量的檢修時間。原有3臺真空泵每2年檢修一次，每臺每次檢修費用為2萬元（含配件），每10年更換一次轉子，轉子每根15萬元，20年內3臺真空泵總節省費用：150萬元。新增的凝汽器真空調節系統裝置運行20年內平均1年一次檢修，總費用約20萬元。整體20年內節約130萬元，平均年節約6.5萬元。

環保效益：每臺機組每年節省電量1060000kW·h（按6000運行小時計算），相當于節省標準煤318噸，減少二氧化碳排放650噸。節煤收益。在夏季高溫時期可提高凝器真空，提高潛力在300～1000Pa，5～10月份6個月平均提高真空500Pa，每提高500Pa，相應的可降低發電煤耗約1.3克/千瓦時。

保守估計降低煤耗收益：按夏季180天計，機組發電電量約20億kW·h，節約標煤：2000000000×1.3×10-6＝ 2600噸，按標煤 600元 /噸計，收益每年156萬元。

總投資183萬元，年收益156+47.9+6.5=210.4萬元，當年可收回投資。

3 真空系統改造可靠性分析

羅茨真空泵是并聯在原有系統上，不影響原有水環真空泵的使用。

（1）機組啟動時，按原運行方式將原有水環抽真空設備投入運行，用以建立真空。

（2）機組運行正常、真空穩定情況下，羅茨真空泵用以維持真空，原有水環真空泵做備用。機組真空系統萬一發生嚴重泄漏，羅茨真空泵不能維持凝汽器真空時，自動將大泵的其中一臺或二臺投入運行，以滿足真空要求。

（3）羅茨真空泵設備故障需要檢修時，水環真空泵投入運行。

4 結語

（1）采用羅茨泵改造后，降低了機組運行期間真空泵的耗電量，節能效果明顯。

（2）由于羅茨泵的工作原理與水環真空泵不同，因此羅茨真空泵可以提高機組運行期間的凝汽器真空，同時羅茨真空泵的運行不受季節影響。凝汽器真空的提高有利于機組的運行經濟性。

（3）羅茨泵存在日常維護量大、系統配置復雜、故障點多、對機組真空嚴密性要求高等問題。

（4）真空系統改造后由于保留原有真空泵作為啟動和備用設備，因此改造工作具可靠性。

[1]2×1000MW機組運行規程汽機部分[J].銅山華潤電力有限公司.

[2]王國清，楊世斌，梁建勇，王彥忠.汽輪機設備運行技術問答[M].中國電力出版社,2003,34-39.

[3]汽機設備與系統[J].銅山華潤電力有限公司，上海交通大學.

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