660MW機組真空系統節能改造研究

魏子敬 ，李興平

（新鄉中益發電有限公司，河南 新鄉 453000）

公司每臺機組有3臺水環式真空泵，電流285A左右，電耗較高。經市場調研發現，隨著抽真空設備的發展，羅茨真空泵組逐漸興起，為了降低電耗，已有多家電廠進行了改造，即將現有B真空泵改為2套羅茨真空泵組，經濟效益顯著。經過調研、論證得出此改造在技術上可靠、經濟上可行。公司于2020年10月份利用2#機組停運C修機會進行了改造，經試運效果良好，達到了節能降耗的目的。

1 機組設備簡介

真空泵為偏心水環式、湖北神隴泵業制造，型號2BW5353-0EL4，電機160KW，額定電流333.3A。

2 水環式真空泵存在的問題及隱患

2.1 水環式真空泵耗電量大

（1）水環式真空泵選型大、功率大。在設計選型時，真空泵型號及電機功率余量較大，功率160kW，電流285A，正常需兩臺泵組運行，耗電量較大。

（2）運行中電量消耗大。根據水環式真空泵原理其運行時需要用電動機把水攪動起來形成水環密封，以便抽真空，但電機用于攪動水所消耗的無用功遠大于抽真空的有用功，形成巨大浪費。實際運行中，機組啟動建立真空時需要較大的抽氣力，使得真空迅速達到機組啟動要求，而在穩定運行時，并不需要特別高的抽氣能力，只需維持真空，抽吸凝汽器中的不凝性氣體，此時2臺真空泵運行造成耗電量較高。

2.2 水環式真空泵存在安全隱患

水環式真空泵啟動電流大，存在安全隱患，公司歷年來發生了兩起電機開關接線盒爆炸事故。

2.3 水環式真空泵存在汽蝕現象

水環式真空泵達到極限能力時，容易發生氣蝕現象，導致振動和噪聲變大。需要定期檢修，修補葉輪，造成大量的維護成本。在一次機組維修時發現真空泵葉輪汽蝕嚴重。

2.4 水環式真空泵板冷器易堵塞

水環式真空泵板冷器由循環開冷水冷卻，水質較差，冷卻器易堵塞。特別是夏季環境溫度高時，疊加冷卻器堵塞，導致工作液溫度高，抽真空能力下降，冷卻器需要頻繁清理，操作量、維護量大。

2.5 水環式真空泵消耗除鹽水量大

一是，泵體兩端均存在甩水現象，分離器須定時補水；二是，個別分離器補水電磁閥和補水旁路門存在內漏現象，分離器溢流管長期溢流；類似情況日積月累增加了除鹽水消耗，導致機組補水量大。

3 技術改造方案

3.1 改造方案

將B真空泵改為兩套型號為ESRL350-ZY、功率11+7.5+15kW的羅茨真空泵組。在不改變其他抽真空系統設備及功能的基礎上，在抽真空母管上并接兩套羅茨真空泵組。在機組啟動建立真空期間，使用A/C真空泵運行快速啟動真空，在正常運行期間，使用羅茨真空泵組維持真空。

3.2 羅茨真空泵組運行可靠性說明

（1）所選用羅茨真空泵組其極限真空度比現用水環泵高2個數量級，因此可以保證真空度至少不低于現有系統。同時保證抽氣量要求，避免真空低導致液環泵頻繁啟動。（2）僅將B真空泵改為羅茨真空泵組，現有A/C真空泵不做改動，是羅茨泵組的備份系統。多了一套平行運行的系統，提高了現有真空系統的可靠性。（3）采用雙級變頻羅茨泵不但可以雙重保險，而且變頻特性可以消除設備突然起停或系統波動的沖擊。（4）智能PLC變頻可以根據季節或電廠管理經驗調整運行速度，優化節能和工藝維護。（5）系統采用雙級液環泵，與單級液環泵相比，不但效率高、真空度高，而且不容易發生氣蝕的風險。（6）系統由DCS控制，可以通過溫度、壓力和水位傳感器自動感知系統運行情況，隨時反饋調整。

4 類似項目改造調研

為充分掌握羅茨真空泵組運行情況，公司技術人員先后赴華能金陵電廠等4家改造過的電廠和羅茨真空泵組廠家就改造事宜進行實地考察，通過對幾個電廠的調研，了解到其水環真空泵與我公司類似，電流均較大，從170A到250A不等，詳細參數如表1所示。而采用羅茨真空泵組電流每套（對應單臺液環泵）約40A，節電約由63%～84%，如表2所示。

表1 各廠原真空系統設備各項參數

表2 各廠真空系統改造后運行情況數據表

從調研的情況來看，改造為羅茨真空泵組后運行狀態良好，可以在保障凝汽器真空的前提下大幅節能。

5 項目改造實施過程

項目改造于2020年10月23日開始，11月12日結束，項目總投資99.4萬元，具體工作改造如下：

5.1 工程規模和工作量

拆除原有B真空泵，增加2套四級羅茨真空泵組，并通過管道與抽真空母管“T”接，并接在抽真空泵母管上。管道在接入多級羅茨泵前串接一只手動閥和快關氣動球閥，多級羅茨泵出口與水環式真空泵吸氣口聯接，水環式真空泵排氣與氣水分離罐相接。

5.2 采用的設備與系統

配置的單套四級羅茨真空泵組主要設備有：氣冷式多級羅茨真空泵、雙級水環真空泵、級間列管式熱交換器、板式換熱器、汽水分離器、溫度傳感器、壓力傳感器、液位控制器、補水和排水電動閥等。

6 改造后效益分析

6.1 節能效果分析

改造前真空泵電流285A，改造后羅茨真空泵組電流40A，則每小時2組羅茨真空泵較2臺真空泵節約電量為：

1.732×0 .81×380V×（570-80）

A×1h÷1000=261.22kWh。

按照2#機組2020年運行時間為7415h，發電成本0.25元/kWh進行計算，則每年節省費用為：

261.22×7415 ×0.25=48.4萬元

6.2 投資費用及投資回收期

設備改造總費用為99.4萬元。對比對改造前后機組真空及設備運行情況，在不考慮因真空提高機組效率提高的基礎上，僅從電耗節約進行計算，按照2020年2#機運行時間7415h計算每年節省48.4萬元，99.4÷48.4=2.05年，最多2.05年可收回全部成本。

6.3 改造后解決的問題

（1）改造后高效真空機組比目前水環真空泵節能80%以上。原真空泵功率160kW、285A，改造后功率33.5kW、電流40A。（2）降低檢修維護費用。水環真空泵運行時間大為減小，避免了長期運行導致軸承、葉輪和圓盤的損壞，減少了配件的頻繁更換，減少了檢修維護費用。（3）在真空系統嚴密的基礎上提升了真空。采用羅茨液環泵組后，可避免原水環式真空泵夏季時出現的抽氣能力下降的問題，夏季工況真空得到一定程度的提高，從而優化汽輪機做功效率，并節省了大量的廠用電。

7 結語

改造后羅茨真空泵組運行正常，未發生異常跳閘或故障情況，降低了設備的維護費用，運行安全性和可靠性高，提高機組運行的可靠性。同時運行電流40A節電效果明顯，經濟性高，達到了預期效果。