中小型機(jī)組真空系統(tǒng)射水抽氣器改造為真空泵

1、中小型機(jī)組真空系統(tǒng)射水抽氣器改造為真空泵降低汽輪機(jī)的排汽壓力是提高火力發(fā)電廠循環(huán)熱效率的重要手段之一。而維持汽輪機(jī)背壓有兩個(gè)比較有效的途徑：一是加強(qiáng)密封，減少空氣漏入；二是提供適當(dāng)?shù)某闅庋b置。減少空氣漏入是最重要的。抽氣裝置類型很多，其中水環(huán)式真空泵具有非常明顯的優(yōu)越性，它具有結(jié)構(gòu)獨(dú)特、抽氣量大、節(jié)能、安全可靠、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，因此被電廠廣泛使用。目前在國(guó)內(nèi)300 MW及以上機(jī)組均采用水環(huán)式真空泵作為凝汽器抽真空設(shè)備，在200MW、50 MW 等中小型機(jī)組上也有將水環(huán)式真空泵作為凝汽器抽真空設(shè)備。l 射水噴射器在實(shí)際運(yùn)行中存在的問題11 效率低射水噴射器是靠射水泵提供高流速的水在噴射器內(nèi)形成一定

2、的真空，從而將凝汽器內(nèi)的氣體抽出的抽氣設(shè)備。由于要求水的流速很高，管阻必然很大(管阻與流速的三次方成正比)，射水泵的很大一部分作功都消耗在管道損失上，因此，射水噴射器的效率較低。12 用水量大射水噴射器采用抽取射水池的水進(jìn)行抽真空，抽出的通常都是空氣和水蒸汽的混合氣體，所以有很多水蒸汽凝結(jié)成水進(jìn)入射水池中，使射水池中的水溫升高。而射水池中水溫高低對(duì)射水噴射器抽氣效果起決定性作用。因此，只有定期向射水池中加入冷水，排出熱水，才能保持較低的射水池的水溫。13 熱備用效果不佳一般射水池設(shè)在射水泵的下方，有些電廠在射水泵處于熱備用時(shí)，發(fā)現(xiàn)射水泵中的水由于泵的底闊不嚴(yán)漏到射水池中的現(xiàn)象。當(dāng)備用泵要啟動(dòng)前

3、，需要運(yùn)行人員先向泵中注水，起不到真正熱備用的作用。14 真空度高的情況下抽汽效率低射水噴射裝置是一種等質(zhì)量抽氣裝置，雖然在低真空、空氣密度較大的情況下抽氣有一定效果，但在高真空度時(shí)由于空氣稀薄且流量不均勻，噴射器抽真空能力受到限制，而且運(yùn)行不穩(wěn)定。15 所占空間大射水噴射裝置包括射水池、射水泵、噴射器及其管道其布置空間通常從汽機(jī)廠房零米到運(yùn)轉(zhuǎn)平臺(tái)，所占空間大且不美觀。2 使用水環(huán)式真空泵的主要優(yōu)點(diǎn)21 使用壽命長(zhǎng)水環(huán)式真空泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，葉輪外端速度很低(水環(huán)式真空泵轉(zhuǎn)速為450590 rmin)。例如2BE1型水環(huán)式真空泵葉輪外端的速度小于204 ms，使磨損降低到最小，并能避免氣蝕，使泵的壽

4、命大為增加。目前在3oo MW機(jī)組上使用的水環(huán)式真空泵，目前已經(jīng)過運(yùn)行考驗(yàn)，基本無(wú)磨損、無(wú)腐蝕，未發(fā)生結(jié)構(gòu)或部件的工作失效情況。22 可跟蹤溫度的變化水環(huán)式真空泵通常使用少量的凝汽器循環(huán)水冷卻密封水。在冷天，循環(huán)水與密封水溫差大，冷卻效果好，能力有所提高；在熱天，循環(huán)水溫度高，凝汽器的壓力和混臺(tái)氣體的密度較大，由于水環(huán)式真空泵是等容量泵，因此在人口氣體密度較高時(shí)能處理更多一些的氣體 當(dāng)凝汽器和水環(huán)式真空泵采用相同的冷卻水時(shí)，水環(huán)式真空泵便會(huì)跟蹤凝汽器的性能，即在凝汽器的不同冷卻水溫范圍內(nèi)，水環(huán)式真空泵的吸人壓力總是低于凝汽器背壓。23 結(jié)構(gòu)獨(dú)特且能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制水環(huán)式真空泵系統(tǒng)采取集裝箱式布置。

5、與其它抽氣裝置相比，占地面積小，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)獨(dú)特，填料、機(jī)械密封及軸承易于更換。24 抽氣效率高水環(huán)式真空泵是等容積泵，而射水噴射器是等質(zhì)量抽氣裝置。在冷凝器壓力升高或漏氣量增大時(shí)，空氣密度顯著增加，在人口壓力相同時(shí)，噴射器能力受限制且操作不穩(wěn)定，而水環(huán)式真空泵抽氣能力可隨空氣泄漏量增加而增加，保持高壓力下的穩(wěn)定運(yùn)行。根據(jù)試驗(yàn)測(cè)量，當(dāng)空氣泄漏量增加1倍時(shí)采用水環(huán)式真空泵的凝汽器壓力只從3377 kPa(絕)增加到5065 kPa(絕)，而采用射水噴射器的凝汽器壓力卻增加到10130 kPa(絕)。25 運(yùn)行穩(wěn)定性高水環(huán)式真空泵啟動(dòng)過程中比射水泵啟動(dòng)電流小，整套裝置達(dá)到運(yùn)行點(diǎn)的速度快，減少了啟動(dòng)所需

6、時(shí)間，并且泵本身有自動(dòng)樸排水的能力。因此，水環(huán)式真空泵在機(jī)組運(yùn)行中的熱備用效果要比射水噴射器好得多，增加了機(jī)組運(yùn)行的可靠性。26 用水量小由于射水噴射器抽出酌水蒸汽與冷卻水混合，受污染而不能回收，經(jīng)常單向使用冷凝水，且用量較大。如果停止使用噴射器就會(huì)使冷卻水回流，造成凝汽器熱壁腐蝕。而使用水環(huán)式真空泵卻可以完全避免凝汽器熱壁腐蝕。3 使用噴射器與水環(huán)式真空泵經(jīng)濟(jì)性對(duì)比空氣泄漏量增加100時(shí)。假設(shè)噴射器和水環(huán)式真空泵的設(shè)計(jì)條件相同，冷凝器壓力為3377 kPa(絕)，噴射器以等質(zhì)量特性運(yùn)行，其抽氣能力隨背壓上升而逐漸提高，如圖1所示。當(dāng)空氣泄漏量增加100 時(shí)，背壓將從3377 kPa(絕)提高

7、到10130 kPa(絕)；而水環(huán)式真空泵按等容積特性運(yùn)行，抽氣能力隨漏氣量增加得較快，背壓僅從3377 kPa(絕)提高到5065 kPa(絕)。在相同循環(huán)水溫條件下，由于空氣泄漏不能被排除引起汽機(jī)背壓升高，造成的能量損失見表1。 表l 汽機(jī)背壓升高溫造成的能量損失對(duì)比表汽機(jī)背壓(絕) 汽機(jī)排汽相應(yīng)壓力下的熱培kJkgkPa 射水噴射器 水環(huán)式真空泵3.377 2549.994 2549.9945.065 2562.55410.130 35.558 12.56凈能量損失35.558 12.56 因此，使用水環(huán)式真空泵后，當(dāng)負(fù)壓系統(tǒng)空氣泄漏量增加100 時(shí)，每克從排汽缸排出的乏汽能比使用噴射器

8、減少能量損失23028 kJkg。如果標(biāo)煤價(jià)格為02元kg，對(duì)200 MW機(jī)組而言，假設(shè)蒸汽排汽量為579 th，電廠效率為45 當(dāng)負(fù)壓系統(tǒng)空氣泄漏量增加100時(shí)，水環(huán)式真空泵能比噴射器每JJ,1減少經(jīng)濟(jì)損失為(23025 7911 000)(7 0004186 845)x02=202195 74元h，如果以每年運(yùn)行5 000 h計(jì)算，使用水環(huán)式真空泵每年可節(jié)省人民幣101979萬(wàn)元b更換真空泵電機(jī)。原有射水式真空泵的額定功率為1 10 kW，新式水環(huán)式真空泵的額定功率為80 kW，每年所節(jié)約的廠用電為(11080)x 24365=262 800 kW h。如電費(fèi)按05元(kW h)計(jì)算，每年

9、可節(jié)約1314萬(wàn)元。c、取消射水池。由于取消射水池，每年可節(jié)省的射水池防滲水費(fèi)用8萬(wàn)元。綜上所述，將射水抽氣裝置改造成水環(huán)式真空泵，大約每年可節(jié)省人民幣12224萬(wàn)元 一年即可收回投資成本4 改造設(shè)計(jì)方案中電投遼寧清河電廠200 MW機(jī)組原有的真空系統(tǒng)是使用兩臺(tái)射水噴射器。如果改造成使用水環(huán)式真空泵的真空系統(tǒng)，改造方案如下：a一次水(即密封水)可以取自凝結(jié)水。用一根直徑為 20的不銹鋼管從凝結(jié)水泵出口引出(為了便于檢修，管道上安裝1個(gè)隔離閥門)。由于水環(huán)式真空泵在正常運(yùn)行期間基本不需要補(bǔ)水，所以正常運(yùn)行后不再取用凝結(jié)水，不會(huì)影響凝結(jié)水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。b二次水(即密封水的冷卻水)可以取自循環(huán)水。

10、用一根直徑為 1O0碳鋼管從循環(huán)水泵出口引出，回水可接在凝汽器出口管道上(為了便于檢修，來(lái)水和回水管道上安裝1個(gè)隔離閥門)。依據(jù)火力發(fā)電廠汽水管道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定DLGJ23 81，取管道內(nèi)水流速為2 rns，循環(huán)水密度取1 000 kJm ，則循環(huán)水流量為：G=(D 5945) wv=566 h式中，G一介質(zhì)的流量，th；D 一管子內(nèi)徑，mila；一介質(zhì)的比容，m kg；一介質(zhì)的流速，ms排水而凝汽器循環(huán)水總流量為13 300 th，所以二次水量占循環(huán)水總流量的百分比非常小，僅為0425 5 ，不會(huì)影響循環(huán)水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。c真空抽氣管道很大一部分可以利用原有的真空抽氣管道，如果水環(huán)式真空泵位置

11、安排得當(dāng)，需要增加的管道不會(huì)超過8 m。d水環(huán)式真空泵位置建議安裝在原射水泵位置。這樣可以利用原有射水泵的基礎(chǔ)節(jié)省資金；還可以使真空抽氣管道變短，減少管道阻力。1、技術(shù)質(zhì)量情況分析 #7機(jī)水環(huán)真空泵系統(tǒng)技術(shù)改造工程在改造前就確定了改造后應(yīng)達(dá)到的效果。真空泵改造工作結(jié)束，投入運(yùn)行后完全達(dá)到設(shè)計(jì)和使用要求，使機(jī)組的真空得到了保證。為汽輪機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行打下了良好基礎(chǔ)。(設(shè)備更換的范圍、設(shè)備名稱、技術(shù)指標(biāo)達(dá)到情況2、經(jīng)濟(jì)效益情況分析 此項(xiàng)目主要經(jīng)此改造以后，#7機(jī)組投運(yùn)至今從未發(fā)生因真空泵改造本身對(duì)機(jī)組真空系統(tǒng)有所影響的事件。機(jī)組真空值都得以保證，減少了不必要的機(jī)組甩負(fù)荷以及設(shè)備停運(yùn)次數(shù)，保證了機(jī)組的安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行，提高了機(jī)組的