水環(huán)式真空泵冷卻系統(tǒng)加裝電制冷裝修研究

【摘要】水環(huán)式真空泵工作液溫度過高影響抽吸能力以及安全性，進而影響凝汽器壓力。對水環(huán)式真空泵冷卻系統(tǒng)進行加裝電制冷裝置，可有效控制工作液溫度。實驗表明：在夏季高溫環(huán)境下，工作液溫度降低5℃，可提高真空0.4kPa，節(jié)能效果明顯。

【關鍵詞】水環(huán)式真空泵；工作液溫度；電制冷；真空

引言

電廠凝汽器在運行過程中會不斷聚集不凝結氣體，凝汽器內的真空是蒸汽分壓力和各類氣體分壓力之和，只有氣體被抽出，其分壓力接近零時，凝汽器的真空才是該空間蒸汽溫度的飽和壓力；否則，就會因氣體分壓力的存在而降低凝汽器的真空度。此外，空氣的存在也使管子汽側熱阻增大，降低總的傳熱系數(shù)?？梢?，為了保持或者提高凝汽器的真空度，不僅要考慮凝汽器自身的結垢、堵塞、循環(huán)水溫度、流量等因素，還需關注，抽真空設備的運行狀況。

1、工作液溫度對真空泵運行的影響

水環(huán)式真空泵通過工作液與偏心葉輪之間形成的容積周期變化實現(xiàn)抽氣與排氣功能，作為大、中型電廠的最常用的抽真空設備，有功耗低、運行可靠、維護方便、系統(tǒng)簡單等特點。水環(huán)真空泵內部壓力由工作液蒸發(fā)形成的分壓和抽出的不凝結氣體分壓之和，考慮流動阻力，通常真空泵內部設計壓力低于凝汽器壓力約0.5kPa，若真空泵的壓力升高，則會阻礙真空泵與凝汽器之間不凝結氣體流動，導致凝汽器氣體不能順利抽出，真空度降低。

真空泵工作狀態(tài)下吸氣容積流量與設計狀態(tài)下容積流量計算關系為： （1）

式中：為工作狀態(tài)吸氣容積流量，m3/min；為工作液設計溫度吸氣容積流量，m3/min；為工作液設計溫度下的飽和壓力，Pa； 為工作液工作溫度下的飽和壓力，Pa；為吸氣壓力，Pa。

由式（1）可知，當工作液溫度升高時，對應的飽和壓力隨之升高，則真空泵實際吸氣容積流量降低，甚至出現(xiàn)零流量工況。

為了防止真空泵工作液汽化導致泵內壓力升高，工作液溫度通常設計有4℃左右過冷度。真空泵運行時，工作液通過換熱器進行冷卻，保持合理的溫度。在采用閉式循環(huán)水系統(tǒng)的電廠中，往往采用循環(huán)水作為真空泵工作液的冷卻源，主要流程如下：

從圖1所示系統(tǒng)圖可知，當環(huán)境溫度升高時，循環(huán)水溫度升高，因真空泵工作液冷卻器相對穩(wěn)定，冷卻后的工作溫度升高，真空泵抽吸能力降低。

2、真空泵冷卻系統(tǒng)改造方案

為了解決因工作液溫度升高導致真空度降低的問題，擬采用電制冷機，在夏季高溫天氣中為工作液冷卻器提供溫度較穩(wěn)定的冷卻水，避免真空泵因環(huán)境溫度變化出現(xiàn)抽吸力變化。

電制冷機與原冷卻水源并列布置，在冬季環(huán)境溫度低時，采用原閉式循環(huán)冷卻水，在夏季采用電制冷機替代原冷源。系統(tǒng)流程如下：

圖2 真空泵加裝電制裝置系統(tǒng)圖

電制冷機可采用螺桿壓縮制冷，運行穩(wěn)定可靠；設置冷凍水泵，為真空泵冷卻器提供冷凍循環(huán)水。

3、真空泵加裝電制冷系統(tǒng)實驗研究

某循環(huán)流化床135MW機組位于重慶地區(qū)，機組采用水環(huán)式真空泵，采用冷卻塔閉式循環(huán)水。該機組真空泵主要參數(shù)如下：

重慶地區(qū)夏季溫度高且持續(xù)時間長。為了確保在夏季時機組不會因真空泵出力不夠導致凝汽器真空下降，電廠進行了技術改造，選用30KW螺桿壓縮制冷機作為冷源，制冷量為120kW。在夏季環(huán)境環(huán)境溫度高于30℃時，投入螺桿制冷機，關閉原循環(huán)冷卻水。

根據(jù)實際測試，在環(huán)境溫度為38℃時，循環(huán)水溫度為33℃，機組額定負荷，工作液冷卻后35℃，凝汽器壓力為-96.2kPa。相同條件下，啟動螺桿壓縮制冷機，壓縮機滿負荷，關閉原循環(huán)冷卻水，制冷機出水溫度28℃，工作液冷卻后30℃，溫度降低5℃，凝汽器壓力為-96.6 kPa，壓力降低0.4kPa。

根據(jù)135MW機組凝汽器壓力變化對煤耗影響關系，凝汽器壓力降低0.4kPa時，機組煤耗降低1g/kWh。夏季是用電高峰季節(jié)，機組利用小時高，夏季按3個月計算，利用小時1700小時，總節(jié)約標煤量為230噸。

4、結論

水環(huán)式真空泵工作液冷卻系統(tǒng)采用電制冷機組供冷，在夏季較高環(huán)境溫度下，工作液仍能維持設計的工作溫度，有利于維持凝汽器真空，并可降低真空泵發(fā)生汽蝕的風險。改造總投資低，經(jīng)濟效益良好。