雙背壓凝汽器抽空氣系統(tǒng)優(yōu)化

摘要：本文以某廠660MW機組雙背壓凝汽器抽空氣為例，分析了凝汽器高、低壓側(cè)壓差偏離設(shè)計值產(chǎn)生的原因。介紹了該廠對抽空氣系統(tǒng)進(jìn)行的兩次節(jié)能改造，對比分析了改造前后的節(jié)能效果，希望對同類型機組的冷端節(jié)能優(yōu)化具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：雙背壓凝汽器；抽空氣系統(tǒng)；蒸汽噴射器

引言

目前，很多雙背壓凝汽器機組在設(shè)計時，采取了高、低測凝汽器抽空氣管道中間加節(jié)流孔板串聯(lián)抽氣的方式。由于節(jié)流孔板的尺寸選擇不合適或調(diào)節(jié)閥的開度選擇不合適，那么就會導(dǎo)致凝汽器低壓側(cè)的抽氣受到排擠[1]。針對此種狀況，改公司利用機組檢修時機，對凝汽器的抽空氣系統(tǒng)進(jìn)行了第一次改造，采用高、低壓凝汽器單獨、并聯(lián)抽空氣方式。改造后，雙背壓凝汽器的的優(yōu)勢得到了體現(xiàn)，平均真空得到了大幅的提高。

該廠的循環(huán)冷卻水為海水。在夏季高溫又是高負(fù)荷時，循環(huán)水溫度最高可達(dá)32℃左右。由于真空泵冷卻器存在著換熱端差，因此，流經(jīng)冷卻器的的工作密封水溫度要高于海水溫度。再加之真空泵葉輪旋轉(zhuǎn)的耗功和凝汽器內(nèi)抽氣（汽）傳遞的熱量，也將導(dǎo)致真空泵內(nèi)的工作密封水溫度上升，從而降低了真空泵的抽吸能力[2]。同時，空氣在凝汽器內(nèi)聚集，造成凝汽器內(nèi)的空氣分壓力上升。同時，真空泵從凝汽器抽出不凝結(jié)氣體中含有大量的蒸汽，這部分蒸汽 在真空泵中凝結(jié)放出大量的汽化潛熱，導(dǎo)致真空泵工作液溫度上升甚至汽化，大幅降低了真空泵的抽吸能力。對此，該廠利用停機檢修的機會，對凝汽器抽空氣系統(tǒng)進(jìn)行了第二次改造。在第一次改造的基礎(chǔ)上增加了一組射汽式抽氣器，運行結(jié)果表明，取得了很好的節(jié)能效果。

1凝汽器及其抽氣系統(tǒng)的布置方式

凝汽器兩個殼體底部為連通的熱井，上部布置有內(nèi)置的低壓加熱器、小機排氣管和低壓抽氣管等。凝汽器抽空氣管布置在凝汽器的空氣凝結(jié)區(qū)以抽出其內(nèi)的不凝結(jié)氣體。抽空氣管路分兩路從高壓凝汽器內(nèi)、外圈抽空氣區(qū)引出，經(jīng)聯(lián)通管后進(jìn)入低壓凝汽器，分別與低壓凝汽器內(nèi)、外圈抽空氣管匯合，從低壓凝汽器側(cè)引出，各經(jīng)一臺電動隔離門后匯總到一根抽空氣母管，再分別與三臺真空泵入口相連。設(shè)計上為了限制高壓凝汽器內(nèi)的不凝結(jié)氣體抽出量，防止高壓凝汽器抽出的未凝結(jié)氣體量過大而排擠低壓凝汽器抽氣，在高、低壓凝汽器之間抽空氣管路上安裝了Φ50mm 的節(jié)流孔板。如圖1所示。

2抽空氣管路的優(yōu)化

高壓凝汽器的不凝結(jié)氣體通過連通管由低壓凝汽器側(cè)抽出，由于高、低壓凝汽器通過連通管相連，那么勢必造成高、低壓凝汽器的凝汽器壓力趨于均衡（凝汽器壓力為空氣分壓力與蒸汽分壓力之和）。為了打破這種均衡，原設(shè)計在高、低壓凝汽器抽空氣的連同管上加裝的節(jié)流孔板，但實際運行表明，由于節(jié)流孔板的尺寸存在問題，高、低壓凝汽器真空達(dá)不到設(shè)計值，兩側(cè)的真空基本相同，雙背壓凝汽器的性能沒有體現(xiàn)出來。如果通過更換節(jié)流孔板，調(diào)整到合適的尺寸，要通過多次的試驗，而且每次要破壞真空方能進(jìn)行。此外，節(jié)流孔板的最佳尺寸還與機組的負(fù)荷有關(guān)，因此這種方法在實際是無法實現(xiàn)的。

該公司利用機組檢修時機，對凝汽器的抽空氣系統(tǒng)進(jìn)行了改造，采用高、低壓凝汽器單獨、并聯(lián)抽空氣方式。將原先高、低壓凝汽器之間的聯(lián)通管打堵隔絕，并從高壓凝汽器內(nèi)、外圈抽空氣管單獨引出凝汽器后接入新裝的抽空氣管。并在高、低壓凝汽器的內(nèi)外圈抽空氣管出口各安裝一個電動真空閘閥。高壓凝汽器抽空氣母管與A真空泵相連，低壓凝汽器抽空氣母管與C真空泵相連。高、低壓凝汽器抽氣管母管之間加裝兩電動真空閘閥作為聯(lián)絡(luò)門。運行時關(guān)閉兩個聯(lián)絡(luò)閥門，高壓凝汽器通過A真空泵抽氣，低壓凝汽器通過C真空泵抽氣，B真空泵作為高、低壓凝汽器共用備用泵。

改造后凝汽器的真空，除了受到凝汽器鈦管的清潔系數(shù)和真空泵的抽吸能力以及凝汽器的嚴(yán)密性的因素的影響，主要取決于循環(huán)水的溫度。

2.1改造后的效果

現(xiàn)以#3機為例說明改造后的節(jié)能效果。循環(huán)水運行方式為四機六泵，兩臺真空泵運行。

由表一我們可以看出，系統(tǒng)改造前，高、低壓凝汽器的排氣壓力和真空基本相同，真空最大相差0.5KPa，排氣壓力相差不到1℃。這就是我們前面所說的高、低壓凝汽器抽空氣管串聯(lián)連接造成了兩個凝汽器的凝汽器壓力趨于均衡。因此，在這種方式下，雙背壓凝汽器的特性就沒有體現(xiàn)出來。

我們可以看出，改造后#3機組真空得到了大幅的提高，平均真空提高約0.76KPa，改造后的高、低壓凝汽器的真空相差超過了1 KPa，接近設(shè)計值。同時我們可以看出，在相同的負(fù)荷下，負(fù)荷越高，改造后真空的提高幅度越大，這說明高負(fù)越高，這種串聯(lián)的抽氣方式對凝汽器的真空影響越大，也就是高壓側(cè)對低壓側(cè)的排擠就越大。

3 在原抽空氣管道上加裝蒸汽噴射器抽空氣系統(tǒng)

蒸汽噴射器系統(tǒng)是目前國內(nèi)電廠抽真空領(lǐng)域新興的抽真空系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用蒸汽噴射器作為主抽氣設(shè)備，吸氣側(cè)直接以凝汽器的最低背壓為設(shè)計點，考慮系統(tǒng)的最大可能的漏空氣量。

外接系統(tǒng)動力蒸汽取自輔汽聯(lián)箱，經(jīng)壓力調(diào)節(jié)閥后進(jìn)入蒸汽緩沖罐，以確保蒸汽噴射器供汽壓力的穩(wěn)定，緩沖罐疏水回收至凝汽器高壓擴容器。在高、低壓側(cè)凝汽器吸氣口重新安裝管道，增加氣動關(guān)斷門后接入蒸汽噴射器吸入口，蒸汽噴射器動力蒸汽和抽吸混合物排至一混合式換熱器，冷卻水來自凝結(jié)水，經(jīng)噴嘴霧化后與噴射器排出的乏汽進(jìn)行緩和換熱后回收至凝汽器熱井，不凝結(jié)汽體通過真空泵抽走。系統(tǒng)流程如圖3所示。

3.1加裝蒸汽噴射器后的效果

以#3機改造后，蒸汽噴射器抽空氣系統(tǒng)投入前后相關(guān)經(jīng)濟參數(shù)的對比如下：

由表三可以看出，蒸汽噴射器抽空氣系統(tǒng)投運后，高、低壓側(cè)真空分別提高了0.4 KPa和0.2KPa，機組的平均真空提高約0.3 KPa，真空泵由原來的大泵改為小泵運行，電流減小約138A，凝結(jié)水泵電流增加10A。

3.2 加裝蒸汽噴射器后的經(jīng)濟收益分析

1、加裝蒸汽噴射器真空提高收益

由表三我們看出，真空系統(tǒng)投入蒸汽噴射裝置后凝汽器的平均真空提高了0.3 KPa，機組真空每提高1 KPa可以節(jié)約煤耗3g/（kW.h）。按年利用小時為4500h，標(biāo)煤單價750元/t計算：

機組真空提高帶來的節(jié)能收益：

660×（0.3×3×10-6）×750×4500=200.5萬元

2、加裝蒸汽噴射器動力蒸汽成本核算：

蒸汽噴射器所用蒸汽參數(shù)為：流量為0.5t/h，輔汽母管壓力0.8MPa，溫度為288℃。通過計算得到，用來作為蒸汽噴射器的蒸汽使機組出力降低約為360 kW，按電價0. 38元/（kW.h）計算，動力蒸汽的成本為：

360×4500×0.38=61.6萬元

3、加裝蒸汽噴射器節(jié)電收益

投入蒸汽噴射器后，真空泵由原來的大泵改為小泵運行，電流減小約138A，凝結(jié)水泵電流增加10A。

投入蒸汽噴射器后，真空泵電流減小的節(jié)電收益：

P真=1.732×380×0.8×138=72.661 kW

投入蒸汽噴射器后，凝結(jié)水泵電流增加導(dǎo)致電能的損耗：

P凝=1.732×6×103×0.8×10=83.136 kW

加裝蒸汽噴射器后的節(jié)約電能：

P真- P凝=-10.5 kW

加裝蒸汽噴射器后的節(jié)電收益為：

-10.5×4500×0.38=-1.8萬元

加裝蒸汽噴射器后的總收益為：

200.5-61.6+（-1.8）=137.1萬元/年

4結(jié)論

1、高、低壓凝汽器的抽氣管并聯(lián)布置時，由于抽氣管的節(jié)流孔尺寸選擇不當(dāng)，造成高、低壓凝汽器的凝汽器壓力趨于均衡，造成低壓凝汽器的抽氣受到排擠，從而導(dǎo)致兩側(cè)凝汽器的真空和排氣溫度基本相同。抽氣系統(tǒng)由并聯(lián)改為單抽后，真空得到了大幅的提高。高、低壓凝汽器的真空在高負(fù)荷時改造前后真空提高達(dá)1.5 KPa以上，體現(xiàn)了雙背壓凝汽器的工作特性。另外在相同的環(huán)境下，負(fù)荷越高，改造后真空的提高幅度越大，這說明高負(fù)越高，這種串聯(lián)的抽氣方式對凝汽器的真空影響越大，也就是高壓側(cè)對低壓側(cè)的排擠就越大。

2、加裝蒸汽噴射器后，凝汽器的真空提高約0.3 KPa，取得了很好節(jié)能效果。投入蒸汽噴射器后，只需運行一臺小真空泵，其入口壓力在-89 KPa（不存在氣蝕點），解決了真空泵在水溫高時的氣蝕問題，從而降低了維護(hù)費用。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉達(dá)，張海，柴國旭. 雙背壓凝汽器抽真空系統(tǒng)優(yōu)化改造[J]. 電站系統(tǒng)工程， 2013（6）：62-62

[2]張明智，林湖，姚雅秋，丁千玲.陸海青.凝汽器真空下降的分析與處理[J].電力科學(xué)與工程，2003第1期

作者簡介：

李建波（1981-），男，碩士研究生，研究方向為電廠集控運行及節(jié)能。