凝汽器抽真空系統(tǒng)改造項目可行性研究報告

1 凝汽器抽真空系統(tǒng)改造項目 一、前言： （一）項目名稱；凝汽器抽真空系統(tǒng)改造 （二）項目性質(zhì)； （三）可研編制人； （四）項目負(fù)責(zé)部門； （五）項目負(fù)責(zé)人。 二、項目提出的背景及改造的必要性： （一）承擔(dān)可行性研究的單位； 普瑞森能源科技（北京）有限公司 （二）項目提出的背景； 一期 3#、 4#機(jī)組 ，真空泵是 納西姆 泵廠生產(chǎn)的 253，每臺機(jī)組配 3 臺泵，通常 2用 1 備。真空泵冷卻水源來自用 開式 循環(huán) 水 ，每年 約 有 4 個月真空泵工作水溫高于 30 。 根據(jù)2013 年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示 2013 2013空泵 工作液溫度 都在 30 C 以上，最高溫度超過了 36 C， 此時真空泵長期運(yùn)行會產(chǎn)生葉輪汽蝕等安全性問題， 嚴(yán)重影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全運(yùn)行。 另外，凝汽器的真空嚴(yán)密性較差，真空泵的出力無法滿足的抽真空能力。不能維持凝汽器最低背壓。 附圖為現(xiàn)運(yùn)行的真空泵 253 02 （三）進(jìn)行技術(shù)改造的必要性； 空泵夏季工作液溫度較高 ， 工作量大量汽化，影響真空泵的出力， 無法維持 凝汽器 最高真空 。 #、 4#凝汽器的真空嚴(yán)密性較二期差很多（二期平均 100Pa/期平均 200Pa/凝汽器的漏氣量增大，原有的真空泵的出力不能滿足，需要更換一套出力更大的抽真空設(shè)備來保持凝汽器的最低背壓。 能較高 ，正常運(yùn)行需要運(yùn)行 2 臺 160真空泵，廠用電消耗大。 空泵設(shè)備長期受汽蝕的影響 ， 葉輪出現(xiàn)裂紋易斷裂 ， 3#、 4#曾經(jīng)更換了 2 臺真空泵的葉輪。直接影響 凝汽器 的安全運(yùn)行 ，更加凸顯出系統(tǒng)改造的必要性。 （四）調(diào)查研究的主要依據(jù)、過程及結(jié)論； 根據(jù) 3#4#機(jī)組真空泵的現(xiàn)狀，推薦采用 德國科爾庭 平蒸汽 噴射器系統(tǒng)，可以使凝汽器一直保持在相應(yīng)工況下的設(shè)計最低背壓，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，而不受真空泵工作液溫度過高問題 3 導(dǎo)致的抽吸能力下降的限制，同時還能很好的解決真空泵的噪音和葉輪斷裂問題。目前 平蒸汽噴射器系統(tǒng)在歐洲的眾多火電廠中得到了廣泛的應(yīng)用，在機(jī)組不同的真空嚴(yán)密性下，能保持不同工況下凝汽器的最佳設(shè)計背壓狀態(tài)，使到機(jī)組得以最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，在歐洲被稱之為 “被遺忘的系統(tǒng) ”，得到電廠用戶的一致好評。 平蒸汽噴射器 抽真空系統(tǒng)相比雙級錐體液環(huán)泵 優(yōu)勢 1）出力更高：蒸汽噴射器以高壓蒸汽（ 右）為動力，出力大。在凝汽器嚴(yán)密性400Pa/上時，仍能維持凝汽器的最高真空。它的出力是雙級錐體液環(huán)泵 23 倍。 2）極限真空高：蒸汽噴射器的極限壓力可達(dá) 1下。而液環(huán)真空泵受工作液水溫的影響，雙級錐體液環(huán)泵 極限壓力只有 法滿足凝汽器系統(tǒng)最低背壓的要求。 3）節(jié)能高效：蒸發(fā)噴射器的動力蒸汽全部被冷卻器冷凝，按照本項目的設(shè)計，第二級真空泵可采用小功率的真空泵 45可。而雙級錐體液環(huán)泵 運(yùn)行兩臺 160 4）極大提高系統(tǒng)可靠性：蒸汽噴射器本身無任何轉(zhuǎn)動部件，結(jié)構(gòu)簡單，工作介質(zhì)為低壓蒸汽，無檢修工作，在歐洲被稱為“被遺忘的系統(tǒng)”。同時它又提升下游真空泵的入口壓力至1215真空泵工作在“大出力，無汽蝕”的區(qū)間，全面提升了系統(tǒng)可靠性。 （五）原系統(tǒng)或設(shè)備的基本情況： 1擬進(jìn)行改造的系統(tǒng)或設(shè)備的基本情況說明； 3#、 4#機(jī)組 ，真空泵是 納西姆 泵廠生產(chǎn)的 253 0臺機(jī)組配 3 臺泵，通常 2用 1 備。真空泵冷卻水源來自用 開式 循環(huán) 水 ,電機(jī)功率為 160 由于夏季工作 水溫較高，真空泵容易汽蝕，曾經(jīng)更換過 2 套真空泵的葉輪。 2系統(tǒng)或設(shè)備簡述； 凝汽器配套 3 臺 真空泵 253 0動階段 3 臺同時運(yùn)行抽到 15，運(yùn)行 2臺真空泵。正常運(yùn)行 2 用 1 備。此真空泵為容積式泵，通過電機(jī)的驅(qū)動葉輪攪動工作水形成液環(huán)，液環(huán)與葉輪葉片構(gòu)成一個容積變化的空間，通過容積的變化形成壓力的變化來不斷的進(jìn)行 4 抽吸工作。 水環(huán)泵有如下優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單，制造精度要求不高，容易加工 ， 結(jié)構(gòu)緊湊 。 水環(huán)泵也有其缺點(diǎn)： 效率低，一般在 30%左右，較好的可達(dá) 50%。 真空度低，這不僅是因?yàn)槭艿浇Y(jié)構(gòu) 上的限制，更重要的是受工作液飽和蒸氣壓的限制。用水作工作液，極限壓強(qiáng)只能達(dá)到 3銘牌； 型號： 253 0機(jī)功率 160速 5904制造商； 納西姆工業(yè)（中國）有限公司 5投產(chǎn)日期； 2006 年 6 月 6技術(shù)狀況及其他有關(guān)技術(shù)參數(shù)； 極限壓力 出力能力：入口壓力 卻水溫 20 C 時為 72kg/h 7運(yùn)行簡歷； 自投運(yùn)以來運(yùn)行穩(wěn)定，但是夏季水溫高時汽蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，噪音較高。曾經(jīng)更換過 2 臺葉輪。 8主要?dú)v史狀況等。 （六） 存在的主要問題： 1 缺陷情況的歷史記錄和敘述； 曾經(jīng)在 *年 *月更換過真空泵葉輪 2影響人身和設(shè)備安全的問題； 真空泵葉輪汽蝕后，汽蝕后的葉片容易脫落，在高速旋轉(zhuǎn)的條件下，很容易破壞真空泵本體。 5 3影響設(shè)備可靠性的問題； 真空泵受汽蝕的影響的出力下降，無法維持凝汽器的最佳真空。 4系統(tǒng)配置與偏差； 5環(huán)境保護(hù)的問題； 6節(jié)能降耗、提高經(jīng)濟(jì)性； 現(xiàn)真空泵需要兩臺運(yùn)行，且運(yùn)行電流較高都在 220A 以上。 7改善勞動環(huán)境和條件等。 （七）需要通過技術(shù)改造解決哪些問題。 空泵 容易發(fā)生汽蝕的問題。 法維持凝汽器最佳真空的問題。 用電較高的問題。 三、方案論證： （一）改造方案描述； 根據(jù) 大唐國際寧德 發(fā)電廠機(jī)組的真空系統(tǒng)及真空泵的運(yùn)行情況， 原有的真空泵拆除一臺作為備件 ,剩余 2 臺。 本項目推薦采用德國科爾庭 平蒸汽噴射器抽真空系統(tǒng)， 并在拆除的真空泵基礎(chǔ)上新增 一臺 55小 真空泵 作為 統(tǒng)的排大氣設(shè)備，這套新增系統(tǒng)作為凝汽器抽真空的主系統(tǒng)。原有的 2 臺大泵作為備用系統(tǒng)。 1. 大唐國際寧德發(fā)電廠 凝汽器 抽真 空系統(tǒng) 節(jié)能 改造方案描述 大唐國際寧德發(fā)電廠凝汽器真空泵系統(tǒng)節(jié)能改造方案 系統(tǒng)流程圖如下： 6 大唐 國際福建寧德系統(tǒng) 簡圖業(yè)績介紹31 2排大氣排大氣原有大泵1 6 0 K K 系統(tǒng)完全有備用。系統(tǒng)安全性得到提高。2 ）蒸汽噴射器的設(shè)備可靠性極高。系統(tǒng)可靠性增加；3 ）經(jīng)濟(jì)性明顯。拆掉一臺流程圖說明： 原系統(tǒng)的 3 臺真空泵，在系統(tǒng)啟動階段預(yù)抽系統(tǒng)真空。 凝汽器高、低壓側(cè)分別設(shè)置 1 臺 級蒸汽噴射器，對兩側(cè)凝汽器分別抽吸，抽吸的不可凝結(jié)氣體和相應(yīng)的水蒸氣分別進(jìn)入同 1 臺 管式冷凝器。水蒸氣冷凝成水，經(jīng) U 形管回收凝汽器熱井。不可凝結(jié)氣體和少量水蒸氣，由原來的 1 臺水環(huán)真空泵抽走。 正常工況下 2 臺 級蒸汽噴射器帶 1 臺液環(huán)真空泵運(yùn)行，即可滿足工況要求。 級噴射器的動力蒸汽通過動力噴嘴以超音速射流，產(chǎn)生真空來抽吸凝汽器里的不凝氣體。動力蒸汽可以采用高壓輔機(jī)聯(lián)箱里的 上的蒸汽。凝汽器中抽吸出的不可凝結(jié)氣體和水蒸氣的混合氣體，經(jīng)噴射器后，從 凝器進(jìn)入真空泵，此時混合氣體壓力設(shè)計為 1015此壓力下水環(huán)真空泵內(nèi)工作液的汽化溫度在 右，根據(jù)現(xiàn)場 7 收集到的真空泵的最高的工作液溫度在 45，所以工作液不會發(fā)生汽化，從 而，從根本上解決了水環(huán)真空泵的汽蝕噪音和轉(zhuǎn)子斷裂等安全性問題。 對壓力 ) ( k g / c 強(qiáng)（ 103P)0 0 . 0 0 6 2 2 8 0 . 6 1 1 52 0 . 1 3 8 8 1 0 3 0 . 1 4 5 7 5 0 1 4 . 2 9 3 54 0 . 1 5 2 9 8 0 1 5 . 0 0 2 55 0 . 1 6 0 5 1 0 1 5 . 7 4 1 56 0 . 1 6 8 3 6 0 1 6 . 5 1 0 57 0 . 1 7 6 5 4 0 1 7 . 3 1 3 58 0 . 1 8 5 0 5 0 1 8 . 1 4 7 59 0 . 1 9 3 9 1 0 二級泵的根本性優(yōu)化： 將真空泵的入口壓力由 3 P a 提升到 1 3 KP a ; 真空泵工作點(diǎn)由 A 轉(zhuǎn)到 B 點(diǎn)。（ 25 度水溫時） 出力提 1 2 倍?？煽啃詷O大提高。 對外界冷卻水溫度不再敏感。本工程方案2. 德國科爾庭 真空系統(tǒng)的運(yùn)行說明 運(yùn)行說明 1） 在機(jī)組啟機(jī)階段，機(jī)組原抽真空系統(tǒng)的 3 臺水環(huán)真空泵全部啟動，來預(yù)抽機(jī)組真空到20右。 2） 機(jī)組真空 20，啟動 汽噴射器抽真空系統(tǒng)，此時原有的真空泵系統(tǒng)進(jìn)入備用狀態(tài)。 3） 汽噴射器抽真空系統(tǒng)的投切，由 制相應(yīng)的閥門開啟 來實(shí)現(xiàn)。原系統(tǒng)的 3 臺真空泵，在系統(tǒng)啟動階段預(yù)抽系統(tǒng)真空。正常運(yùn)行采用 汽噴射器帶一臺液環(huán)泵運(yùn)行；系統(tǒng)通過閥門的開關(guān)來達(dá)到系統(tǒng)的投入和退出。控制信號接入 統(tǒng)，也可就地 8 控制。 3. 德國科爾庭 真空系統(tǒng)的安裝場地 安裝空間，需要現(xiàn)場 6000mm x 1000mm x 1500 x 寬 x 高 )的空間。 根據(jù)現(xiàn)場勘查，系統(tǒng)可設(shè)置在電廠凝汽器 6 米層對面的平臺空間。 （二）改造后預(yù)期達(dá)到的效果； 1 確保凝汽器保持最高真空狀態(tài)，不受機(jī)組嚴(yán)密性和真空泵性能的影響 ，保證經(jīng)濟(jì)節(jié)能運(yùn)行；改造后，夏季真空泵工作液溫度大于 30 度時，凝汽器真空平均提高 上。由此產(chǎn)生的節(jié)煤效益將非常明顯。 2 解決真空泵因汽蝕產(chǎn)生的噪音大和葉輪裂紋甚至斷裂等安全問題，從而節(jié)省真空泵的維護(hù)、轉(zhuǎn)子更換費(fèi)用。 3 降低了抽真空系統(tǒng)的廠用電。原先 2 臺 160空泵運(yùn)行，改成 1 臺 55真空泵（新增） 運(yùn)行 ，降低廠用電 260 9 （三）應(yīng)從全部可能的設(shè)計方案中，提出 2 3 個最適合的可選方案 (或建議方案 )； 建議方案為：德國科爾庭 汽噴射器抽真空系統(tǒng) （四）施工方案、過渡 方案； 大唐寧德電廠 #3、 #4 機(jī) 600組凝汽器抽真空系統(tǒng)， 2015 年 5 月份小修時 ，安裝一套德國 汽噴射器抽真空系統(tǒng)，旨在提高原有的真空泵抽真空系統(tǒng)的抽真空能力和安全性問題，保證機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全運(yùn)行。 德國 汽噴射器抽真空系統(tǒng)由蒸汽噴射器、冷凝器、汽水分離器及各閥門等機(jī)務(wù)設(shè)備，以及相關(guān)的熱控系統(tǒng)組成。 系統(tǒng)安裝位置，在 #3#4 機(jī)廠房 層。 附圖為安裝位置 德國 汽噴射器抽真空系統(tǒng)機(jī)務(wù)部分： 1、蒸汽噴射器的凝汽器來氣側(cè) ：從高壓側(cè)凝汽器抽氣母管上引出一 子，按順序 10 安裝一個 動蝶閥和 動蝶閥，接到高壓側(cè)蒸汽噴射器的吸入口。從低壓側(cè)凝汽器抽氣母管上引出一 子，按順序安裝一個 動蝶閥和 動蝶閥，接到低壓側(cè)蒸汽噴射器的吸入口。 附圖為高低壓側(cè)的兩根抽氣母管 2、蒸汽噴射器的動力蒸汽側(cè)：從 4 段抽氣用 子，引出 600kg/h 的 壓）蒸汽作為蒸汽噴射器的動力蒸汽。 子上，先后安裝一個 動球閥、 節(jié)閥和汽 水分離器后分別接入高壓側(cè)蒸汽噴射器和低壓側(cè)蒸汽噴射器的動力蒸汽口。汽水分離器上安裝一壓力變送器和壓力表，用于調(diào)節(jié)壓力。 附圖為蒸汽來源，四段抽氣： 11 3、高壓側(cè)蒸汽噴射器和低壓側(cè)蒸汽噴射器的排氣口通過兩個 子和彎頭分別與冷凝器的兩個入口連接。 4、冷凝器氣側(cè)出口：用 子，經(jīng)一個 動蝶閥，接入凝汽器抽氣母管。 5、冷凝器疏水側(cè)出口：用一 子，經(jīng)過一個 U 型管和一個 動蝶閥和 入凝汽器水井氣側(cè)。 U 型管底部安裝一個 動排空閥。 6、冷凝器 冷卻水采用開式循環(huán)水（夏季最高溫度 30），進(jìn)出口各安裝一個 動截止閥。 附圖為 0 米層開式循環(huán)水的接管： 12 德國 汽噴射器抽真空系統(tǒng)熱控部分： 每臺機(jī)組的蒸汽噴射器系統(tǒng)中 5 個氣動閥、 1 個調(diào)節(jié)閥、 1 個壓力變送器、 1 個液位開關(guān)，需接入 統(tǒng)，控制點(diǎn)數(shù)如下： 1 氣動閥（開關(guān)型）： 5 臺。 10 個， 10 個； 2 氣動調(diào)節(jié)閥： 1 臺。 1 個， 1 個； 3 壓力變送器： 1 臺。 1 個 4 液位開關(guān)： 1 臺。 1 個， 1 個； 總計： 10 個， 10 個； 3 個， 2 個 每臺機(jī)組安裝輔材清單： 電纜： 4*蔽電纜 2000 米，整卷。 德國 汽噴射器抽真空系統(tǒng)各個接口描述： 13 動力蒸汽來源： 引入位置 ： 4 段抽氣 蒸汽管管徑 ： 汽壓力（表壓） 蒸 汽 量 ： 534kg/h 動力蒸汽壓力 ： 低） 高） 動力蒸汽溫度 ： 310（最低） 335（最高） 冷凝器冷卻水來源 ： 引入位置 ： 0 米層循環(huán)水母管 管徑 ： 水 量 ： 80t/h 冷卻 水夏季最高溫度 ： 30 冷凝器疏水排放點(diǎn) ： 接入位置 ： 層凝汽器水箱氣側(cè) 管徑 ： 水 量 ： 約 650kg/h U 型管長度 ： （需現(xiàn)場復(fù)核） （五）是否需要停機(jī)停爐或結(jié)合機(jī)組大、小修等； 在小修時預(yù)留接口并設(shè)置閥門，正常運(yùn)行階段成套安裝即可。施工期約 18 天。 （六）從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、效果等方面論證其實(shí)施可行性、合理性、存在問題和解決辦法； 大唐國際寧德發(fā)電廠 #3、 #4 機(jī) ,按照機(jī)組平均真空嚴(yán)密性在 200Pa/汽器抽真空系統(tǒng) 加裝德國科爾庭 平蒸汽噴射器抽真空系統(tǒng) 后，夏季 在真空泵工作水溫度 14 為 30 以上 時，機(jī)組真空 平均 提高 0.5 600組真空每提高 1約煤耗 g/( 機(jī)組真空提高后煤耗下降 蒸汽噴射裝置 需消耗動力蒸汽，由于每消耗 1 噸 動力 蒸汽 耗 h 的動力蒸汽將會影響機(jī)組煤耗增加 夏季 蒸汽噴射裝置 改造后綜合煤耗下降 g/ （七）要求定量、準(zhǔn)確地對其性能指標(biāo)、投資費(fèi)用、效益、投資 回報作出綜合比較； 按照 標(biāo)煤單價 700 元 /噸， 電價 /度電 真空泵工作液溫 30 以上運(yùn)行時間 4 個月（ 2880h） ， #3、 4#機(jī)組 夏季經(jīng)濟(jì)收益 ： 1）機(jī)組真空提高帶來的節(jié)能收益： (600 103) 2880 (10 700 = 元 2）節(jié)約廠用電 成本核算： 系統(tǒng)改造后正常運(yùn)行時真空泵由原來的 2用 1備變 1用 2備，每臺泵年平均軸功率 104 統(tǒng)運(yùn)行小時數(shù) 2880h， 廠用電單價按 /千瓦時計算， 104 2880 元 3） 動力蒸汽成本核算： 已經(jīng)在第一項計算系統(tǒng)節(jié)煤量時減去蒸汽消耗所造成的煤耗增量。 #3、 #4 機(jī)凝汽器抽真空系統(tǒng)改造后 每年 經(jīng)濟(jì)收益為 : 元 15 考慮到目前機(jī)組可利用小時數(shù)下降，按照 系數(shù)折扣，年度的收益也應(yīng)該在 120 萬以上。 注： 春秋季節(jié)凝汽器真空能夠提高 工況的經(jīng)濟(jì)收益未計算在內(nèi)。 輪裂紋斷裂等安全問題而節(jié)省的維護(hù)、更換費(fèi)用沒有計算在 內(nèi)。 3、目前電網(wǎng)平均利用小時數(shù)下降明顯 ，當(dāng)機(jī)組出力在 7080%時，由于上游來的蒸汽數(shù)量減少，凝汽器的熱負(fù)荷降低、真空制造能力增強(qiáng)。而此時真空泵的工況并未改變，導(dǎo)致真空泵拖后腿現(xiàn)象更加明顯。此時，蒸汽噴射器提高系統(tǒng)真空的空間更大。 （八）提出推薦方案。 推薦采用 德國科爾庭 汽噴射器系統(tǒng) 四、項目規(guī)模和主要內(nèi)容： （一）項目方案及內(nèi)容綜述（不超過 40 個字）； 采用 德國科爾庭 汽噴射器抽真空系統(tǒng)，凝汽器高、低壓側(cè)分別設(shè)置 1 臺 級蒸汽噴射器，對兩側(cè)凝汽器分別抽吸，抽吸的不可凝結(jié)氣體和相應(yīng) 的水蒸氣分別進(jìn)入同 1 臺 管式冷凝器。水蒸氣冷凝成水，經(jīng) U 形管回收凝汽器熱井。不可凝結(jié)氣體和少量水蒸氣，由原來的 1 臺水環(huán)真空泵抽走。 （二）工程計劃開竣工時間； 機(jī)組小修開式后的 20 天內(nèi)完成。 （三）項目范圍； 凝汽器的抽真空系統(tǒng)進(jìn)行改造 16 （四）項目的主要設(shè)備材料構(gòu)成； 德國科爾庭 真空系統(tǒng)的設(shè)備組成如下 ： 1） 德國 平蒸汽噴射器 2 套 2） 德國 面式冷凝器 1 臺 3） 閥門、儀表、變送器 等 安裝 附件 1 套 （五）地址選擇及地理位置、路徑及方案； 設(shè)置在 6 米層凝汽器對面（六）改造后系統(tǒng)布置的變化； 增設(shè)的 德國 汽噴射器系統(tǒng)與原真空泵系統(tǒng)并聯(lián)。正常運(yùn)行時，運(yùn)行蒸汽噴射器系統(tǒng)加一臺真空泵即可。 （七）性能和有關(guān)參數(shù)及必要的圖紙； 冬季工況：循環(huán)冷卻水溫在 15 C 時，低壓側(cè)吸氣壓力為 汽噴射器的出力為60kg/h; 高壓側(cè)吸氣壓力為 汽噴射器的出力為 80kg/h?？偟某楦煽諝饬繛?140kg/h。 夏季工況：循環(huán)冷卻水溫在 30 C 時，低 壓側(cè)吸氣壓力為 汽噴射器的出力為80kg/h; 高壓側(cè)吸氣壓力為 汽噴射器的出力為 110kg/h。總的抽干空氣量為 190kg/h。 17 （八）環(huán)境保護(hù)措施、治理方案和回收情況，對環(huán)境保護(hù)的評價； （九）對勞動定員和技術(shù)水平的要求及培訓(xùn)情況； （十）主要設(shè)備制造（訂貨）周期； 德國 汽噴射器為進(jìn)口設(shè)備，訂貨周期為 4 個月。 （十一）調(diào)研、可研、初設(shè)、設(shè)計、招標(biāo)、訂貨、開工、工程各施工步驟 (包括拆除、土建、安裝等 ) 、試驗(yàn)、調(diào)試、試運(yùn)行、竣工驗(yàn)收等整個項目的時間進(jìn)程 計劃安排； （十二）對灰場工程、構(gòu)筑物及一般土建工程，應(yīng)注意氣象、水文、地質(zhì)、地形、地下物等資料的收集和敘述。 五、工程實(shí)施條件： （一）工程項目有關(guān)征地、占地、施工臨時用