1000MW機(jī)組加裝真空提高裝置后節(jié)能效益解析

摘 要：文章首先介紹了某供電企業(yè)1 000 MW機(jī)組的現(xiàn)狀，根據(jù)其中存在的問題提出了對機(jī)組的改造，即加裝真空提高裝置，然后對新裝置的原理及帶來的效益進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：1 000 MW機(jī)組；真空提高裝置；凝汽器

中圖分類號：TK264 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）6-0092-01

當(dāng)前，生活生產(chǎn)用電量陡增，為滿足越來越高的供電需求，大功率機(jī)組研究日益增多。1 000 MW機(jī)組自誕生起，就受到人們高度重視，在電力行業(yè)發(fā)揮著重要作用。作為其中的關(guān)鍵部分，真空系統(tǒng)可維持真空源的穩(wěn)定，以滿足生產(chǎn)需求。因機(jī)組功率較大，運(yùn)行時消耗多，需對真空系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。為此，可加裝真空提高裝置加以改造，能取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 實(shí)例分析

某發(fā)電公司擁有兩臺以1 000 MW機(jī)組為支撐的燃煤機(jī)組，燃煤發(fā)電后，通過500 kV的輸電線路將電力輸送至省區(qū)電網(wǎng)。汽輪機(jī)由東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)，額定功率為1 000 MW，實(shí)際值可達(dá)1 035 MW，采用的是單軸四缸四排汽、凝氣式輪機(jī)，高壓缸為一個雙列調(diào)節(jié)級，8個壓力級，中壓缸為2×6個壓力級，低壓缸為2×2×6個壓力級。

2 改造的必要性

2.1 現(xiàn)狀

若機(jī)組采用凝氣式機(jī)組，運(yùn)行是否經(jīng)濟(jì)劃算與機(jī)組真空系統(tǒng)密切相關(guān)。該公司的3號和4號機(jī)組即為1 000 MW凝氣式機(jī)組，根據(jù)其自身特性，結(jié)合機(jī)組的運(yùn)行狀況進(jìn)行分析，機(jī)組在每年的春、夏、秋三季工作時，可將真空維持在95～92 kPa。若平均負(fù)荷有所變化，是額定負(fù)荷的80%時，保持原來的燃煤量，真空每下降1 kPa，此時機(jī)組的發(fā)功率要降低近10 000 W，致使每度電供電煤耗增長2.8 g/ kW·h。該企業(yè)使用的1 000 MW機(jī)組，每年可發(fā)電近70億 kW·h，可見原來的方式造成了大量資源浪費(fèi)。為提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，必須降低能耗，而最有效的方法之一就是提高機(jī)組真空。

2.2 機(jī)組改造的重大現(xiàn)實(shí)意義

機(jī)組凝汽器采用單流程、雙殼體、雙背壓式，在機(jī)組循環(huán)冷卻水溫33 ℃且背壓小于5 kPa的情況下依舊可以工作。其壓力主要來自于兩部分：一是蒸汽分壓，二是空氣分壓，空氣分壓受凝汽器的壓力影響較大，二者呈負(fù)相關(guān)。另外，凝汽器的密實(shí)性極為重要，絕對的真空只存在于理論，現(xiàn)實(shí)中是不存在的，因為空氣一旦流入，便會產(chǎn)生空氣分壓，真空漏入量和抽出量的平衡程度與空氣分壓緊密相連。為降低器內(nèi)的空氣分壓，通常會采用兩種方法：①降低真空漏入量，提升真空的嚴(yán)密性；②加強(qiáng)真空泵的吸氣性能，盡量將流入器內(nèi)的空氣全部吸出，最終達(dá)到降低空氣分壓的目的。早在前幾年，某供電企業(yè)在原來的600 MW機(jī)組加裝了真空泵工作水降溫裝置，從日后的運(yùn)行狀況來看，凝汽器的真空有了極為明顯的提升。據(jù)當(dāng)時的試驗資料顯示：在第一次試驗時，#6機(jī)組的承載負(fù)荷為596 MW，加裝降溫裝置后，凝汽器的真空平均增長了0.42 kPa；第二次試驗時，該機(jī)組的承載負(fù)荷為560 MW，加裝降溫裝置后，凝汽器的真空平均增長了0.72 kPa；第三次試驗時，該機(jī)組的承載負(fù)荷為320 MW，加裝降溫裝置后，真空平均增長了2.4 kPa。

從這些試驗數(shù)據(jù)中可知，自安裝了工作水降溫裝置，有效地增強(qiáng)了真空泵的抽吸能力，進(jìn)而使得凝汽器內(nèi)的真空嚴(yán)密性有很大的提升，取得了較好的節(jié)能效果，尤其是在機(jī)組負(fù)荷較低時，此效果更為明顯。因有過類似經(jīng)驗，在此次1 000 MW機(jī)組改革中，對其#3和#4機(jī)組開展模擬試驗。得出結(jié)果后，配合相應(yīng)的算法加以推算，在安裝真空提高裝置后，#3號及#4機(jī)組的真空大約可增長0.65 kPa，同時排氣溫度降低約1.8 ℃，煤耗平均可降低2 g/kW·h。當(dāng)凝汽器的排汽溫度在30 ℃以上，且循環(huán)水的溫度超過15 ℃時，能夠去取得較好的經(jīng)濟(jì)效益，所以該設(shè)備多在每年的3月至10月運(yùn)行工作。由此可以推算，假設(shè)每年工作9個月，機(jī)組年發(fā)電量為60億 kW·h。三個季度的總發(fā)電量高達(dá)50億 kW·h，每年的煤耗可減少近8 000 t，市場煤價約為800元/t，照此計算，每年可節(jié)省640萬，成本降低，有利于企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

3 1 000 MW機(jī)組凝汽器真空提高裝置的運(yùn)行原理

改造后的系統(tǒng)是對原系統(tǒng)的改進(jìn)，即以原來的抽真空系統(tǒng)為基礎(chǔ)，加裝一套新的真空提高裝置，具有智能控制功能。機(jī)組在此新系統(tǒng)的輔助下，可使真空泵的極限真空保持在一個較高的范圍，同時可降低工作水溫，使其處于一個較低的狀態(tài)，進(jìn)而達(dá)到提高真空、降低煤耗的效果。此外，新系統(tǒng)還能在線實(shí)時監(jiān)測工作水溫度的狀態(tài)變化，并將監(jiān)測結(jié)果通過顯示屏予以顯示。為保證真空提高裝置的性能，對其核心設(shè)備有嚴(yán)格的限制，單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)作為其核心，發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。包括冷凝器、吸收器、發(fā)生器及蒸發(fā)器等結(jié)構(gòu)，而且這四個容器保持真空狀態(tài)。在高空狀態(tài)下，水的飽和溫度會有所降低，溴化鋰溶液的吸濕性增強(qiáng)，根據(jù)這些原理，以純凈水為冷劑，實(shí)現(xiàn)連續(xù)制冷。關(guān)于單效吸收式機(jī)組的循環(huán)方式，往往比較簡單。大致程序為：由吸收器先吸收溶液，之后，溶液泵將吸收的溶液送到溶液熱交換器內(nèi)，對溶液進(jìn)行加熱，然后送至發(fā)生器中；在此，稀溶液再次被熱源加熱，隨著溫度的升高，會蒸發(fā)出冷劑蒸汽，溶液開始濃縮，稠度增加，最終完成由稀溶液到濃溶液的轉(zhuǎn)變。繼而便是關(guān)于濃溶液的回流，經(jīng)U形管和溶液熱交換器降溫后噴淋在吸收器的管簇上，吸收蒸發(fā)器來的冷劑蒸汽后再次變?yōu)橄∪芤?。發(fā)生器內(nèi)溫度較高的冷劑蒸汽在冷凝器中被冷凝后形成液態(tài)冷劑水，并進(jìn)入蒸發(fā)器；蒸發(fā)器內(nèi)的冷劑水被冷劑泵均勻地噴淋在蒸發(fā)器的管簇上，吸收管內(nèi)水的熱量后再次蒸發(fā)，繼而又形成低溫的冷劑蒸汽被吸收器中噴淋的濃溶液吸收。按照以上順序進(jìn)行循環(huán)，直至實(shí)現(xiàn)連續(xù)制冷的目的。

新的真空提高裝置以熱水為動力，熱水主要從機(jī)組#5低加出口凝結(jié)水引出（90 ℃），使用后返回#5低加入口（85 ℃）作為降溫裝置的動力。在此過程中，熱水是直接從系統(tǒng)內(nèi)輸出，能夠起到較好的節(jié)能作用。制冷系統(tǒng)輸出的溫度較低的冷凍水，有一部分進(jìn)入到真空泵內(nèi)，使泵內(nèi)的抗汽蝕能力有所增強(qiáng)，以提高真空泵的極限真空；還有一部分冷凍水噴入抽空氣管道內(nèi)，致使抽氣管道的蒸汽在進(jìn)入真空泵前大量的凝結(jié)，以達(dá)到提高真空的目的。當(dāng)抽氣量和極限真空提高后，空氣分壓會明顯降低，最終達(dá)到凝汽器真空提高的效果。

4 所取得的節(jié)能效果

2011年6月，該企業(yè)在#3機(jī)組的真空提高裝置的安裝工作結(jié)束，8月份試運(yùn)行，8月28日，#3機(jī)組真空提高系統(tǒng)正式運(yùn)行，低背壓凝汽器的真空降低了1.4 kPa，高背壓側(cè)真空大約降低了0.35 kPa，平均真空降低了0.65 kPa。按照機(jī)組負(fù)荷率的80%計算，煤耗可降低1.76 g 。從8月底運(yùn)行后半年，#3機(jī)組共發(fā)電385 400萬kW·h，煤耗降低1.76 g，共節(jié)約煤6 783 t，煤價按照800元/t計算，可節(jié)約資金約543萬元。

5 結(jié) 語

目前在我國1 000 MW機(jī)組投產(chǎn)或在建的已經(jīng)很多，為發(fā)電、供電做出了巨大貢獻(xiàn)。因供電煤耗較大，使得企業(yè)投資較多，為降低煤耗，需提高凝汽器真空，因此，需要加裝真空提高裝置，以取得更好的經(jīng)濟(jì)效果。

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