中小型機組真空系統射水抽氣器改造為真空泵

1、中小型機組真空系統射水抽氣器改造為真空泵降低汽輪機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。而維持汽輪機背壓有兩個比較有效的途徑：一是加強密封，減少空氣漏入；二是提供適當的抽氣裝置。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，它具有結構獨特、抽氣量大、節(jié)能、安全可靠、壽命長等特點，因此被電廠廣泛使用。目前在國內300 MW及以上機組均采用水環(huán)式真空泵作為凝汽器抽真空設備，在200MW、50 MW 等中小型機組上也有將水環(huán)式真空泵作為凝汽器抽真空設備。l 射水噴射器在實際運行中存在的問題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形成一定

2、的真空，從而將凝汽器內的氣體抽出的抽氣設備。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成水進入射水池中，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在射水泵的下方，有些電廠在射水泵處于熱備用時，發(fā)現射水泵中的水由于泵的底闊不嚴漏到射水池中的現象。當備用泵要啟動前

3、，需要運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廠房零米到運轉平臺，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21 使用壽命長水環(huán)式真空泵在運轉時，葉輪外端速度很低(水環(huán)式真空泵轉速為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機組上使用的水環(huán)式真空泵，目前已經過運行考驗，基本無磨損、無腐蝕，未發(fā)生結構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能處理更多一些的氣體 當凝汽器和水環(huán)式真空泵采用相同的冷卻水時，水環(huán)式真空泵便會跟蹤凝汽器的性能，即在凝汽器的不同冷卻水溫范圍內，水環(huán)式真空泵的吸人壓力總是低于凝汽器背壓。23 結構獨特且能實現自動控制水環(huán)式真空泵系統采取集裝箱式布置。

5、與其它抽氣裝置相比，占地面積小，設計結構獨特，填料、機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量抽氣裝置。在冷凝器壓力升高或漏氣量增大時，空氣密度顯著增加，在人口壓力相同時，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)定運行。根據試驗測量，當空氣泄漏量增加1倍時采用水環(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 運行穩(wěn)定性高水環(huán)式真空泵啟動過程中比射水泵啟動電流小，整套裝置達到運行點的速度快，減少了啟動所需

6、時間，并且泵本身有自動樸排水的能力。因此，水環(huán)式真空泵在機組運行中的熱備用效果要比射水噴射器好得多，增加了機組運行的可靠性。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，經常單向使用冷凝水，且用量較大。如果停止使用噴射器就會使冷卻水回流，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)式真空泵經濟性對比空氣泄漏量增加100時。假設噴射器和水環(huán)式真空泵的設計條件相同，冷凝器壓力為3377 kPa(絕)，噴射器以等質量特性運行，其抽氣能力隨背壓上升而逐漸提高，如圖1所示。當空氣泄漏量增加100 時，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背壓升高，造成的能量損失見表1。 表l 汽機背壓升高溫造成的能量損失對比表汽機背壓(絕) 汽機排汽相應壓力下的熱培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，當負壓系統空氣泄漏量增加100 時，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。如果標煤價格為02元kg，對200 MW機組而言，假設蒸汽排汽量為579 th，電廠效率為45 當負壓系統空氣泄漏量增加100時，水環(huán)式真空泵能比噴射器每JJ,1減少經濟損失為(23025 7911 000)(7 0004186 845)x02=202195 74元h，如果以每年運行5 000 h計算，使用水環(huán)式真空泵每年可節(jié)省人民幣101979萬元b更換真空泵電機。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。如電費按05元(kW h)計算，每年

9、可節(jié)約1314萬元。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用8萬元。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12224萬元 一年即可收回投資成本4 改造設計方案中電投遼寧清河電廠200 MW機組原有的真空系統是使用兩臺射水噴射器。如果改造成使用水環(huán)式真空泵的真空系統，改造方案如下：a一次水(即密封水)可以取自凝結水。用一根直徑為 20的不銹鋼管從凝結水泵出口引出(為了便于檢修，管道上安裝1個隔離閥門)。由于水環(huán)式真空泵在正常運行期間基本不需要補水，所以正常運行后不再取用凝結水，不會影響凝結水系統的正常運行。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，來水和回水管道上安裝1個隔離閥門)。依據火力發(fā)電廠汽水管道設計技術規(guī)定DLGJ23 81，取管道內水流速為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一介質的流量，th；D 一管子內徑，mila；一介質的比容，m kg；一介質的流速，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 ，不會影響循環(huán)水系統的正常運行。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，需要增加的管道不會超過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、技術質量情況分析 #7機水環(huán)真空泵系統技術改造工程在改造前就確定了改造后應達到的效果。真空泵改造工作結束，投入運行后完全達到設計和使用要求，使機組的真空得到了保證。為汽輪機安全穩(wěn)定運行打下了良好基礎。(設備更換的范圍、設備名稱、技術指標達到情況2、經濟效益情況分析 此項目主要經此改造以后，#7機組投運至今從未發(fā)生因真空泵改造本身對機組真空系統有所影響的事件。機組真空值都得以保證，減少了不必要的機組甩負荷以及設備停運次數，保證了機組的安全性、穩(wěn)定性、經濟性運行，提高了機組的