一種真空泵節(jié)能改造技術在1000MW超超臨界機組的應用

（徐州華潤電力有限公司，徐州 221000）

0 概述

近年來，隨著國家對電力行業(yè)節(jié)能減排要求的不斷提高，節(jié)能技術改造成為火電機組節(jié)能降耗的重要方式，銅山華潤電力有限公司2×1000 MW超超臨界機組通過羅茨-水環(huán)真空泵技術改造，優(yōu)化了真空系統(tǒng)泵組運行方式，在達到節(jié)能降耗目的的同時，也增加了企業(yè)的綜合收益。

1 設備簡介

銅山華潤電力有限公司2×1000 MW機組，汽輪機為上海電氣集團引進西門子技術制造的超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、凝汽式、雙背壓、八級回熱抽汽汽輪機，汽輪機型號為N1000-26.25/600/600（TC4F）。汽輪機抽真空系統(tǒng)共配置3臺50%容量的水環(huán)式真空泵，每臺真空泵分別抽吸高、低壓側凝汽器，采用兩運行一備用方式，型號為AT3004E。機組啟動時，三臺真空泵可并列運行，能夠更快地建立真空，縮短機組啟動時間[1]。

2 真空泵組改造的原因

目前銅山華潤電力有限公司1000 MW機組真空泵兩運一備，每臺真空泵單獨抽吸1臺凝汽器。真空泵工作水為開式水冷卻，夏季工況下，循環(huán)水溫較高，真空泵工作水溫在42 ℃左右，真空泵的工作水在40～50 ℃之間會大量汽化，真空泵因大量抽吸自身工質汽化產生的水蒸氣，排擠了真空泵原有的抽氣量，造成真空泵工作效率嚴重下降，抽真空能力嚴重不足，進而影響凝汽器真空。

原設計抽真空設備主要用作汽輪機啟動初期的快速建立真空，要求在短時間內達到機組啟動要求，但實際正常運行中，存在性能過剩現(xiàn)象。因此，在正常運行中，可考慮通過以小泵替代大泵的方式達到節(jié)能目的。另外，由于水環(huán)泵效率較低，僅約30%左右，而羅茨真空泵效率可達70%。因此，使用高效真空泵組替代低效真空泵組能夠達到節(jié)能降耗的目的。

3 真空泵組改造方案

3.1 羅茨-水環(huán)真空泵組的改造方案

本次改造是在原抽真空母管上并聯(lián)安裝兩臺羅茨-水環(huán)真空泵組，具體方案如圖1所示。在機組啟動時，按原來運行方式將原有抽真空設備投入運行，以便快速建立真空。在機組正常運行，真空穩(wěn)定狀況下，羅茨-水環(huán)真空泵組投入運行，原抽真空設備退出作為備用。此時系統(tǒng)內的蒸汽和不凝結氣體進入羅茨真空泵，經加壓后經換熱器冷凝進入下級水環(huán)真空泵，由于提高了水環(huán)真空泵的入口壓力，可以保證水環(huán)真空泵在高效狀態(tài)下連續(xù)穩(wěn)定運行[2]。

圖1 改造后真空泵組系統(tǒng)

當機組真空系統(tǒng)發(fā)生泄漏，羅茨-水環(huán)真空泵組在檢修或設備故障使其出力不足以維持凝汽器真空時，可將原有抽真空設備快速投入運行，滿足抽真空要求。目前，原有的3臺真空泵為兩運一備方式，改造后機組正常運行時以羅茨-水環(huán)真空泵組維持真空為主，可實現(xiàn)兩運三備。且通過完善熱控邏輯，設備之間設有可靠的聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，使得改造后，真空系統(tǒng)耗電量明顯降低的同時，設備的可靠性也得到大幅提高。

3.2 羅茨-水環(huán)真空泵組邏輯修改

熱控方面需要增加羅茨泵、水環(huán)泵、電動閥等控制設備；真空、水位、溫度等測點；同時，在DCS畫面上增加羅茨水環(huán)泵操作畫面及相關聯(lián)鎖邏輯。

（1）增加原真空泵聯(lián)鎖按鈕，羅茨泵停止后且與原水環(huán)式真空泵聯(lián)鎖按鈕投入，自動聯(lián)啟原真空泵。（2）增加羅茨泵啟動和停止邏輯，啟動允許條件為“水環(huán)泵運行”。自動啟動條件為“水環(huán)泵運行”與入口蝶閥后“真空值高于或等于-90 kPa”。自動停止條件為“羅茨泵電機故障”或“水環(huán)泵停止”或入口蝶閥后“真空值低于-90 kPa”或“羅茨真空泵機組入口蝶閥關信號與水環(huán)泵停止”任一條件。（3）增加水環(huán)泵啟動和停止邏輯，啟動允許條件為“汽水分離器液位在80～200 mm之間”。停止允許條件為“羅茨真空泵機組入口蝶閥關信號”與“羅茨泵停止”。自動停止條件為“水環(huán)泵電機故障”。（4）增加補水電磁閥動作相關邏輯，汽水分離器高液位230 mm，正常液位130 mm，低液位40 mm，低液位時補水電磁閥開啟；達到正常液位補水電磁閥關閉，高液位與低液位會發(fā)出報警。

3.3 羅茨-水環(huán)真空泵組運行注意事項

羅茨-水環(huán)真空泵運行，當出現(xiàn)羅茨泵跳閘，水環(huán)泵應聯(lián)鎖跳閘，否則水環(huán)泵單獨運行，入口壓力降低，將導致水環(huán)泵振動大現(xiàn)象。

正常檢查時，應注意水環(huán)真空泵、羅茨真空泵振動正常、無摩擦、無異音、電機電流正常不超限，壓力表、水位計、油位計等表計在正常范圍內[3]。

4 羅茨-水環(huán)真空泵組的應用效果

4.1 節(jié)電效益明顯

單臺機組使用的兩臺原真空泵運行總電流為320 A，羅茨真空泵改造后，兩臺羅茨-水環(huán)泵組的總運行電流約為110 A左右，表1為原真空泵與羅茨-水環(huán)泵組運行參數對比。每小時節(jié)約的電量約為117 kW·h，按機組年利用小時數6 000 h計算，單臺機組可節(jié)約70萬kW·h，節(jié)電效益明顯。如表1所示。

表1 原真空泵與羅茨-水環(huán)泵組運行參數對比

4.2 有效防止真空泵汽蝕

原真空泵工作水為開式水冷卻，在夏季工況下，開式水溫度偏高，真空泵工作水會產生汽化造成真空泵效率嚴重下降，從而影響凝汽器真空。改造后的羅茨-水環(huán)真空泵組具有防止汽蝕功能，羅茨泵的抽吸能力可建立15～20 kPa的壓差，而羅茨泵的排氣經過換熱器冷凝后進入水環(huán)泵的入口，大大提高了水環(huán)泵的入口壓力，有效地解決了真空泵汽蝕問題。

5 結束語

羅茨-水環(huán)真空泵組在我司百萬機組的成功改造并投入應用，不僅降低了廠用電量，提高了設備運行可靠性、安全性，也為羅茨-水環(huán)真空泵組在其他機組的改造提供了實踐和參考。