提高600MW超臨界火力發(fā)電機組凝汽器真空

牛躍宏

摘 要：真空度是機組運行的主要經(jīng)濟指標之一。本公司近年來在提高真空度方面采取了凝汽器單背壓改雙背壓、接入空調(diào)制冷水冷卻水等卓有成效的節(jié)能措施，極大提高了機組的經(jīng)濟性。

關(guān)鍵詞：凝汽器；真空度；空調(diào)制冷水

本文通過詳細的說明和計算，對本機組改變抽空氣方式、真空泵冷卻器冷卻水變更為中央空調(diào)制冷水冷卻所獲取的真空度提高從而降低了煤耗的經(jīng)濟效益進行了對比，總結(jié)了多年來本機組在提高效率、節(jié)能降耗過程中所采取的卓越成效的節(jié)能措施。

1 真空對供電煤耗的影響

凝汽器真空度：是指汽輪機低壓缸排汽端真空占當?shù)卮髿鈮旱陌俜謹?shù)，即：

式中：ηzk-------凝汽器真空度 %

Pby-------汽輪機背壓 kPa

Pdq-------當?shù)卮髿鈮?kPa

通過查閱對標手冊，可知真空度1 %影響供電煤耗1.79g/kWh。

2 本機組凝汽器真空系統(tǒng)現(xiàn)狀

本機組采用哈爾濱汽輪機廠制造的N-3800-2行雙背壓凝汽器，采用雙殼體、雙背壓、單流程、橫向布置結(jié)構(gòu)。

由于機組投產(chǎn)初期，凝汽器本體結(jié)構(gòu)和抽氣系統(tǒng)布置有問題，所以沒有實現(xiàn)雙背壓運行，對機組效率有不小的影響。資料顯示，相比單背壓方式，雙背壓可以提高真空0.9kPa，而真空泵效率低會影響真空0.5kPa。

2010年#5機組凝汽器真空度平均為93.5%，比#6機組94.4% 的全年平均值低0.93%，其中雙背壓效果差和真空泵效率低分別發(fā)生32次和25次，共計57次，分別占影響真空總次數(shù)的47.8%和37.3%，兩項合計85.1%，成為主要問題。

3 凝汽器雙背壓抽氣系統(tǒng)改造

針對以上問題，我們進行了對凝汽器雙背壓運行的研究和影響真空泵效率的研究。對于凝汽器雙背壓運行，我們聘請了河北省電力研究所的專家對其做出了詳細的診斷，發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)原設(shè)計凝汽器抽氣口位置方式有問題，遂首先對抽氣系統(tǒng)進行了改造。

具體改造方案如下：

（1）在凝汽器內(nèi)部將高、低背壓凝汽器抽空氣連通管道切斷，并加堵板。

（2）兩根抽空氣管路進入A 側(cè)低背壓凝汽器前分別安裝1只真空閘閥，便于調(diào)整真空。

（3）在B側(cè)高背壓凝汽器開孔，引出兩根抽空氣管，在凝汽器外部裝1只真空閥，標高與A 側(cè)低背壓凝汽器抽空氣管一致。B側(cè)高背壓凝汽器抽氣與原抽氣母管分開。

（4）將A 真空泵與原抽氣母管隔開，與新加裝B側(cè)高背壓凝汽器抽氣母管連接，在B真空泵原入口門前加裝進氣管路及閥門，并與新加裝B側(cè)高背壓凝汽器抽氣母管連接。

經(jīng)過上述改造，A 側(cè)低背壓凝汽器和B 側(cè)高背壓凝汽器形成單獨抽氣系統(tǒng)，當高低壓凝汽器聯(lián)絡(luò)隔斷門關(guān)閉時，A真空泵抽高壓凝汽器，C真空泵抽低壓凝汽器，B真空泵當作備用泵。當A真空泵故障時，B真空泵聯(lián)啟，開高壓側(cè)抽空氣門，抽高壓側(cè)凝汽器；當C真空泵故障時，B真空泵聯(lián)啟，開低壓側(cè)抽空氣門，抽低壓側(cè)凝汽器；保證凝汽器真空。這樣充分發(fā)揮了雙背壓高壓凝汽器凝汽器的優(yōu)點。當只需一臺真空泵運行時，打開高低壓凝汽器聯(lián)絡(luò)隔斷門，雙背壓凝汽器變?yōu)閱伪硥耗鳌?/p>

每臺真空泵入口管路加裝了蝶閥并做好了聯(lián)鎖邏輯。將三臺真空泵的抽空氣管由并聯(lián)在一起無法單獨排放改為每臺真空泵單獨排大氣。經(jīng)過運行調(diào)試分析，改變真空泵抽汽管路以后，A側(cè)壓力明顯比B側(cè)壓力高，實現(xiàn)了雙背壓運行。#5機組真空明顯得到改善。

在進行了以上改造之后，2011年7-9月5A凝汽器真空-96.78，5B凝汽器真空-95.75，5A側(cè)比5B側(cè)高出1.03，滿足了雙背壓凝汽器設(shè)計值的要求，真空提高1.54kPa。

4 接入空調(diào)制冷水，提高真空泵抽吸能力

真空系統(tǒng)作用是建立和維持汽輪機機組的低背壓和凝汽器的真空，正常運行時不斷地抽出由不同途經(jīng)漏入汽輪機及凝汽器的不凝結(jié)氣體。

在分析真空泵抽吸效率時，我們詳細監(jiān)測了真空泵電流、真空泵汽水分離器水位、真空泵冷卻器冷卻水溫、真空泵濾網(wǎng)等各影響因素，發(fā)現(xiàn)真空泵工作水溫度較高，真空泵工作水溫度應(yīng)控制在24℃左右，而在夏天環(huán)境溫度高的時候?qū)嶋H溫度能達到40℃，對真空泵的效率影響較大。

針對真空泵工作水溫較高的問題，我們發(fā)現(xiàn)冷卻器所用冷卻水溫的高低是問題的關(guān)鍵。原冷卻器冷卻水設(shè)計為開式冷卻水，水源取自循環(huán)水泵出口，在夏季，由于環(huán)境溫度高，開冷水最高可達35℃，給真空泵工作水的冷卻帶來了很大的影響。

為解決這一問題，我們發(fā)現(xiàn)中央空調(diào)制冷水工作溫度正常為11℃左右，對于真空泵冷卻器冷卻問題是一個極大利好。由于公司生產(chǎn)現(xiàn)場采用溴化鋰中央制冷方式運行，利用空調(diào)制冷水，代替開式冷卻水對真空泵冷卻器進行冷卻是可行的。這樣增大了換熱溫差，可以極大地改善真空泵的工作水溫。

具體改造方案如下：

原真空泵冷卻器冷卻方式為：夏季溫度較高循環(huán)水來水作為開式冷卻水流過真空泵冷卻器，帶走真空泵工作水產(chǎn)生的熱量，由于換熱溫差小，冷卻效果較差。

接入中央空調(diào)制冷水后的真空泵冷卻器冷卻水運行方式為：

由中央空調(diào)制冷站送來的制冷水經(jīng)過1000米距離，到達真空泵冷卻器前與原循環(huán)水來水并列，夏季時切斷循環(huán)水，投運制冷水作為真空泵冷卻器的冷卻水源；制冷水系統(tǒng)故障或冬季時將水源切回循環(huán)水。

系統(tǒng)改造后，經(jīng)過試驗驗證，引入中央空調(diào)制冷水后，在單臺真空泵運行時，冷卻器工作水溫度從40℃降到12℃；在兩臺真空泵運行時，工作水溫由32 ℃降到16 ℃，冷卻效果明顯。

經(jīng)過上述改造，凝汽器真空度情況取得大幅飛躍，2011年#5機組真空度平均值由93.49%提升到95.5%，真空度提高了2.09%。

根據(jù)真空度對供電煤耗的影響，我們實現(xiàn)了降低供電標煤：

1.79×2.09%=3.74 g/kWh。

參考文獻

[1]600MW火電機組節(jié)能對標指導(dǎo)手冊[M].中國電力出版社，2009.

[2]西安熱工研究院.發(fā)電企業(yè)節(jié)能降耗技術(shù)[M].中國電力出版社，2010.

（作者單位：河北西柏坡發(fā)電有限責任公司）