1000MW机组凝汽器抽真空系统节能改造

1000MW机组凝汽器抽真空系统节能改造

于起蘅

国华寿光电厂，山东 潍坊 262700

摘要：凝汽器是汽轮机辅助设备中最重要的部件，其真空度对整个火力发电厂的安全经济运行有着重要影响。一般来说，当凝汽器真空度降低1%时，煤耗增加1.0%-1.5%，产量降低约1%。国华寿光电一直面临真空度低、真空泵机组的功耗高的问题。凝汽器真空度在94%-96%之间波动，比设计值要低于3-5个百分点。凝汽器真空系统是从凝汽器当中直接抽取不凝气体(包括泄漏的空气与不凝的蒸汽)的系统。为了保证真空泵之中的经济、安全、高效进行运行，从而提出了三级变频高效罗茨真空泵机组对于真空系统进行了优化改造，并且对于改造前后的经济效益进行了分析。

关键词：1000MW机组；凝汽器；抽真空系统；节能改造

1 凝汽器及抽真空系统简介

1.1 单背压凝汽器和双背压凝汽器

大型1000MW汽轮发电机组通常采用两个低压缸和四个排汽结构，因此需要两个冷凝器。如果循环水首先流过冷凝器，温度上升进入第二冷凝器，由于循环水的温度不同，冷凝器的压力也不同，形成高低压冷凝器，也称为双循环。压力冷凝器。

根据设计数据，1000MW机组高低压凝汽器压差一般在1kpa左右，平均压力略低于单背压凝汽器。此外，双背压冷凝器将冷凝水从低压侧引入高压侧加热，提高了冷凝水的温度，降低了低压加热器的抽出能力，降低了电热消耗率。因此，从经济效益来看，双背压单元优于单背压单元。

1.2 典型的抽真空管路布置型式

根据100M机组凝汽器真空管的不同连接方式，可分为以下布置方式。

1.2.1 串联布置型

串联布置是指高低压凝汽器的吸气管串联，即高压凝汽器的真空管直接与低压凝汽器相连，高压凝汽器通过低压凝汽器的排气管间接吸入空气。在真空封头的末端有三个水环真空泵。这里的大部分真空管都在冷凝器内。通过冷凝器的管路布置非常简单，减少了设备投资和现场要求。但由此产生的问题是:如何保证低压与高压冷凝器当中积聚的空气能够被完全被抽出，防止了发电机真空抽气系统当中的相互干扰，保证了凝汽器之中积聚的空气能够顺利被排出。缺点就是四级真空泵的投资比较多，占地的面积比较大，不能节约运行电耗。

1.2.2 分列布置型

高压和低压冷凝器分别配备两套100%容量水环真空泵组。两个冷凝器的真空管是完全独立的。四台真空泵采用二次运行和二次备用运行方式，称为分体式。这种分离装置的优点是，高压和低压冷凝器的真空泵系统不会相互干扰，以确保凝汽器内积聚的空气能顺利排出。缺点是四级真空泵投资较多，占地面积大，不能节约运行电耗。

1.2.3 并联布置型

这种装置通常采用三台真空泵的结构，即两根真空管从高压和低压冷凝器连接到一根主管上，然后进入真空泵组。这种并联排列的真空管通常适用于单背压冷凝器的真空系统，但也适用于某些机组的双背压冷凝器。本实用新型节省真空泵，管路连接简单。高压凝汽器真空管上设置适当孔径的节流孔，对高压凝汽器泵送的混合气体(蒸汽)进行节流，以达到高压凝汽器气体(蒸汽)流量的合理分配。压力及低压冷凝器。

2 技术性分析

在实际的运行当中，发现了两种解决的方案都存在着一些不足:蒸汽喷射器的蒸汽参数所需要的功率比较高，负责供汽系统当中的辅助蒸汽在运行的过程之中需要保持高压，而辅助蒸汽箱需要通过四次抽气排出高压缸，1、2机组出现了类似的问题，对于机组的热效率有着一定的影响。蒸汽喷射器在实际消耗的蒸汽流量中也高于了设计值，这还可能与蒸汽的参数匹配不完全有关。在非设计的工况之下，引射器的工作效率正在显著降低。喷射器在运行的过程之中，抽汽凝结所形成的动力蒸汽与凝结水排入了凝汽器的热井，凝结水泵的功率消耗略有待增加。当罗茨水环真空泵机组的真空度变差的时候，由于其自身的输出不能有效地维持真空。机组在启动之时，原水环泵不能更换以建立真空，原水环泵不能完全更换，导致改造后设备维修工作量增加。

在1号机组的真空系统改造之后的性能测试当中，真空度的下降率则为100pa/min，达到了优良水平。在冬季进行了2号机组真空系统改造的性能试验。循环的水温度比较低，机组的真空度比较高，喷油器的真空度比较小，则为0.21kpa，但是低压缸的排气压力可以提高5.60%。

通过与蒸汽喷射泵和原水环泵相比较，发现蒸汽喷射泵的吸入能力明显强于水环泵。当凝汽器的热负荷比较大或者真空度比较差时，吸力比较强，真空度大大得到提高，而当凝汽器的热负荷比较小或者真空度比较好时，强吸力的优点也不明显，真空度提高比较少。当机组的真空度很高时，在冬季工况时，蒸汽喷射器增加的真空度对于机组的出力与热效率影响并不大。由于吸入量的不同，注汽的系统与原水环泵的系统不能同时运行，否则还会造成水环泵的低流量喘振。

在3号机组真空系统在改造之后的性能测试之中，采用了高效罗茨水环真空泵机组代替了原水的环泵，使凝汽器的真空度提高了0.46kpa，但是提高幅度略要小于1号机组的注汽系统，原因就是罗茨水环真空泵机组自身的吸入能力并不明显优于原水环泵机组。其中主要的功能就是防止水环汽蚀泵与节省辅助的电源。

3 改造方案选择

当机组容量较小时，罗茨水环真空泵的适用真空范围较宽。由于单位容量小，相应的抽真空系统所需的输出也小。罗茨水环真空泵机组能满足其要求，系统变化小，运行维护量小。因此，罗茨水环真空泵机组适用的真空范围较大，随着机组容量的增加，真空系统所需的吸入量也随之增大。如果真空密封性差，根部水环真空泵机组很难保持真空。需要考虑蒸汽喷射真空泵系统。它的吸力很强。在满足不凝气吸力的基础上，真空度可略有提高，节能效果明显。

由于启动过程中不产生真空，如果循环水的温度比较高，机组的真空度比较低，可以考虑采用强吸力机组；如果机组维护的管理不好，则采用蒸汽喷射器的方案，这样容易造成其真空泄漏，因为烟气喷射系统当中的管路与阀门位于了负压区。蒸汽喷射真空泵系统和罗茨水环真空泵机组的特点是不同的。在选择具体机组方案时，应根据机组真空度、循环水温度、机组启停的频率、设备的维护与维修的质量等因素而确定，如机组启停比较频繁，后者则不适用。在选择方案之时最为重要的考虑因素就是机组的真空密封：密封性比较好时，后者能取得比较好的节能效果，具有了维护量小、运行稳定的特点； 密封性差之时，前者能维持或者提高真空度，保证在机组运行中的安全性与经济性。通过对于几种改造机组在运行情况中的比较，总结了根据机组的容量和减压速度选择了改造方案的方法。

4 结论

根据改造之后电厂的运行效果，在变频改造之后凝结水泵的厂用电率也降低了0.1%左右，机组的煤耗也降低了0.3g/kwh。能源问题已经成为了制约21世纪全球工业发展当中的瓶颈。汽轮机、锅炉以及辅助设备与系统的能耗指标就是火电机组节能降耗的关键。对于一次风机、凝结水泵等高压辅机进行了改造，可以节电近30%。通过对于低压辅机与外部设备的优化改造，节电的效果也是十分明显。通过对于辅助设备进行了改造，可以降低了辅助电耗率。发电厂也越来越重视其节能降耗。节能降耗不仅仅可以降低生产的成本，提高了企业的经济效益，而且可以节约其能源，减少了环境的污染，对于促进国民经济之中的可持续发展具有了重要的意义。

参考文献：

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