哈汽原600MW超臨界機(jī)組凝汽器抽真空系統(tǒng)優(yōu)化改造研究

何連紅 貴州興義電力發(fā)展有限公司

引言：目前使用的哈汽600MW超臨界機(jī)組凝汽器抽真空系統(tǒng)，屬于雙背壓凝汽器，三臺(tái)真空泵，兩運(yùn)一備，高低壓凝汽器抽空氣管采用串聯(lián)方式方式布置，由于高背壓凝汽器的未凝汽器氣體進(jìn)入低背壓凝汽器，使得高低背壓凝汽器壓差接近0KPa，導(dǎo)致凝汽器平均真空降低；真空泵配置效率較低、電耗高、噪音大。雙背壓凝汽器是整個(gè)機(jī)組的重要部分，它的運(yùn)行效果直接影響著汽輪機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。所以，本文將分析哈汽原600MW超臨界機(jī)組，雙背壓凝汽器抽空氣系統(tǒng)存在問(wèn)題，進(jìn)而以此為基礎(chǔ)優(yōu)化改造哈汽原600MW超臨界機(jī)組凝汽器抽真空系統(tǒng)，提高凝汽器平均真空，降低真空泵電耗，進(jìn)而提高整個(gè)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

1 哈氣600MW超臨界機(jī)組

哈汽公司600MW超臨界汽輪機(jī)為單軸、三缸、四排汽、一次中間再熱、凝汽式機(jī)組。高中壓汽輪機(jī)采用合缸結(jié)構(gòu)，低壓末級(jí)葉片長(zhǎng)1029mm。

2 哈汽原600MW超臨界機(jī)組凝汽器抽真空系統(tǒng)優(yōu)化改造研究

2.1 哈汽600MW超臨界機(jī)組抽真空系統(tǒng)概況

貴州興義電力發(fā)展有限責(zé)任公司#1、#2機(jī)組分別于2011年5月和2011年12月正式投產(chǎn)。凝汽器抽真空系統(tǒng)由三臺(tái)上海離心泵業(yè)（集團(tuán)）有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為2BEX353-0HD4的真空泵，功率為160KW，作為抽氣泵，兩運(yùn)一備；凝汽器由A高背壓和B低背壓汽器組成，A和B分別有個(gè)凝汽器組成，A高背壓凝汽器兩個(gè)凝汽器未凝結(jié)的氣體分別經(jīng)過(guò)B低背壓兩個(gè)凝汽器后由兩根Φ273X6mm管道分別接到Φ377X8mm母管后分接到三臺(tái)真空泵（如圖1）：

2.2 存在問(wèn)題

我廠抽氣設(shè)備配置了三臺(tái)水環(huán)式真空泵，型號(hào)為2BWD353-0HK4，額定抽吸量為 5300 m2/h，極限真空 3.3kPa，配用 380V，160kW電機(jī)，電耗高，噪音大；抽氣管路采用串聯(lián)設(shè)計(jì)，抽空氣管路連接方式見(jiàn)圖1，高壓凝汽器（圖中為A）抽空氣管路直接引至低壓凝汽器空氣冷卻區(qū)，由低壓凝汽器(圖中為B)抽空氣管路間接地對(duì)高壓凝汽器抽空氣。

2.3 原因分析

在高、低壓凝汽器存在差壓的情況下，如果不能采取有效的限流措施，在運(yùn)行中將有大量氣體（空氣及蒸汽）從高背壓凝汽器抽入低背壓凝汽器空冷器，排擠低背壓凝汽器的抽空氣能力，使得低背壓凝汽器內(nèi)不凝氣體不能及時(shí)排出，造成低背壓凝汽器內(nèi)換熱惡化，背壓升高。只有在低背壓凝汽器內(nèi)壓力上升至接近高背壓凝汽器內(nèi)壓力時(shí)，抽吸才能達(dá)到平衡，故在長(zhǎng)期運(yùn)行中，表現(xiàn)為高、低背壓凝汽器壓力差較低,凝汽器平均真空下降，經(jīng)濟(jì)性下降。

3 真空系統(tǒng)改造方案

為解決上述高、低壓凝汽器抽氣互相排擠、影響低壓凝汽器真空的缺點(diǎn)，對(duì)凝汽器抽空氣系統(tǒng)進(jìn)行改造，將原串連抽氣管道改為并聯(lián)和單獨(dú)抽氣的形式，提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和靈活操作性。具體方案為：將高壓凝汽器通向低壓凝汽器的抽空氣管切斷封堵，從高壓凝汽器靠升壓站側(cè)外殼處開(kāi)孔引出，使用一根Φ273X6mm管道，接至A真空泵，原A、B、C真空泵入口之間的管道更換為Φ273X6mm管道,并在A、B真空泵，B、C真空泵之間各增設(shè)一臺(tái)氣動(dòng)碟閥（命名為“AB真空泵入口聯(lián)絡(luò)碟閥”和“BC真空泵入口聯(lián)絡(luò)碟閥”），氣動(dòng)碟閥可選用現(xiàn)真空泵入口氣動(dòng)碟閥同型產(chǎn)品，B凝汽器抽空氣管維持不變，接至C真空泵入口，改造后的抽真空系統(tǒng)圖（見(jiàn)圖2）：

為配合系統(tǒng)上的變化，原抽真空系統(tǒng)的聯(lián)鎖邏輯需做相應(yīng)增加，具體邏輯如下：

（1）增設(shè)真空泵入口聯(lián)絡(luò)碟閥聯(lián)鎖，該聯(lián)鎖投入時(shí)，任一真空泵跳閘，這兩只氣動(dòng)碟閥均聯(lián)開(kāi)（短信號(hào)）；或任一凝汽器真空低（模擬量，72.4kPa）時(shí)，這兩只氣動(dòng)碟閥均聯(lián)開(kāi)（短信號(hào)）。

（2）真空泵的原有聯(lián)鎖邏輯不變。

將原A、C真空泵改為佶締納士公司生產(chǎn)的低能耗兩級(jí)錐形葉輪真空泵，配用380V，90kW電機(jī)，B真空泵作為備用泵，降低改造費(fèi)用，不影響系統(tǒng)安全運(yùn)行。

4 改造后的系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析

系統(tǒng)改造后，正常運(yùn)行中，通過(guò)調(diào)整新增的兩臺(tái)氣動(dòng)碟閥的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，高壓凝汽器可以使用A、B真空泵抽吸維持真空，低壓凝汽器可使用B、C泵抽吸維持真空，正常運(yùn)行方式為A、C真空泵分列抽氣運(yùn)行。采取這種分列抽和并列式抽空氣管路連接方式，高、低壓凝汽器內(nèi)積聚空氣都能被順暢抽出，而且可以確保兩只凝汽器在任何變工況運(yùn)行條件下，都處于正常的工作狀態(tài)。運(yùn)行中可以正常切換3臺(tái)真空泵的運(yùn)行，不影響抽真空系統(tǒng)的運(yùn)行靈活性。

系統(tǒng)改造后，高、低壓凝汽器分列抽氣運(yùn)行，消除了兩臺(tái)凝汽器之間抽氣的互相影響，可以分別進(jìn)行凝汽器真空嚴(yán)密性試驗(yàn)，利于運(yùn)行中尋找和排查漏點(diǎn)在哪一臺(tái)凝汽器上。

系統(tǒng)改造后的單臺(tái)真空泵電流從220A降至130A，電流降低約90A，噪音??；凝汽器平均真空可提高0.7kPa左右。

當(dāng)運(yùn)行中發(fā)生真空泵故障跳閘，或凝汽器真空異常下降時(shí)，2臺(tái)真空泵入口聯(lián)絡(luò)碟閥自動(dòng)聯(lián)開(kāi)，將凝汽器抽真空系統(tǒng)切換為并列抽氣方式運(yùn)行，確保凝汽器和真空泵的安全運(yùn)行，待運(yùn)行人員處理好異常后手動(dòng)調(diào)整為分列抽氣運(yùn)行方式。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述本文的分析可知，哈汽原600MW超臨界機(jī)組凝汽器抽真空系統(tǒng)中主要的設(shè)備就是雙背壓凝汽器，雙背壓凝汽器的設(shè)計(jì)是提高了600MW超臨界機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)重要突破，但是如果雙背壓凝汽器的抽空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)和真空泵配置不合理，使機(jī)組經(jīng)濟(jì)性降低，電耗升高。影響凝汽器真空的原因很多，凝汽器抽真空系統(tǒng)只是其中一個(gè)重要組成部分，其它還有凝汽器真空系統(tǒng)管道閥門的嚴(yán)密性，低壓外缸和小汽輪機(jī)的嚴(yán)密性，膠球系統(tǒng)投運(yùn)是否正常，凝汽器換熱管堵塞情況、積垢情況，環(huán)境氣溫，循環(huán)水溫等。所以，對(duì)于哈汽原600MW超臨界機(jī)組凝汽器抽真空系統(tǒng)的優(yōu)化改造是刻不容緩的，使之達(dá)到雙背壓凝汽器的工作特性，進(jìn)而提高整個(gè)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)對(duì)影響凝汽器真空其它原因需要逐漸的解決，這樣才能整體提高哈汽原600MW超臨界機(jī)組的凝汽器真空，促進(jìn)機(jī)組長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。