真空泵制冷裝置在火電廠的應(yīng)用與探索

摘要：凝汽器真空是電廠運(yùn)行中最重要的參數(shù)之一，它影響到電廠的整體效率。目前大型凝汽式火電機(jī)組普遍采用水環(huán)式真空泵作為凝汽器抽氣設(shè)備。本文以某火電廠635MW機(jī)組為例，主要介紹了通過加裝真空泵制冷裝置降低真空泵工作水溫，提高真空泵出力，實(shí)現(xiàn)凝汽器真空的提升，維持機(jī)組真空始終在較高水平。

關(guān)鍵詞：真空;真空泵;制冷裝置;工作水溫度

隨著火電市場(chǎng)的不斷萎縮，各發(fā)電企業(yè)為提高機(jī)組效率，創(chuàng)造更多的企業(yè)利潤(rùn)，不斷投入新技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。凝汽器真空一直是制約機(jī)組效率的關(guān)鍵因素，為提高凝汽器真空，降低發(fā)電煤耗，嘗試引入真空泵制冷裝置，綜合評(píng)估真空泵制冷裝置的作用，為后期該系統(tǒng)在同類機(jī)組上的推廣應(yīng)用提供依據(jù)。

1 機(jī)組設(shè)備介紹

某廠635MW機(jī)組汽輪機(jī)設(shè)計(jì)為亞臨界、中間一次再熱、單軸三缸四排汽、沖動(dòng)凝汽式。采用高中壓缸合缸結(jié)構(gòu)，低壓缸為雙流反向布置。凝汽器設(shè)計(jì)為雙殼體、雙背壓、單流程，可在機(jī)組最大出力、循環(huán)冷卻水溫33℃，背壓不大于8.7/10.9kPa工況下長(zhǎng)期運(yùn)行。機(jī)組配備三臺(tái)單級(jí)水環(huán)式旋轉(zhuǎn)真空泵，正常保持一臺(tái)真空泵運(yùn)行，兩臺(tái)真空泵保持備用。真空泵采用凝結(jié)水作為工作用水。工作水的冷卻水為主機(jī)循環(huán)水，以保證較低的工作水溫。

2 設(shè)備運(yùn)行中存在的問題

真空泵工作水的冷卻水為循環(huán)水，水源為微山湖地表水及南北泉地下水。受水源地水質(zhì)和管路過長(zhǎng)影響，冷卻水側(cè)經(jīng)常因?yàn)殡s質(zhì)過多發(fā)生堵塞，影響工作水的冷卻效果，使得真空泵工作水溫度提高。其次受夏季高溫影響，冷卻水溫可達(dá)30℃左右，冷卻效果差。真空泵的設(shè)計(jì)工作水溫為15℃，真空泵出力達(dá)到最佳效果。而當(dāng)真空泵工作水溫度高于15℃后，從凝汽器來(lái)的可凝結(jié)氣體的凝結(jié)量減少，甚至?xí)?dǎo)致泵體內(nèi)部的工作水發(fā)生汽化，體積瞬間膨脹，造成泵出力下降。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)工作水溫從25℃升至35℃時(shí)，泵入口的壓力提高了3.92kaP，凝汽器真空下降了3.92kaP，對(duì)真空泵出力及凝汽器真空的影響十分明顯。

3 提高真空泵出力方法

真空泵出力越接近設(shè)計(jì)出力，凝汽器真空就越接近設(shè)計(jì)指標(biāo)，電廠的整體效率也就越高?？紤]到在真空泵不升級(jí)改造的前提下，降低真空泵工作水溫成為提高真空泵出力的有效途徑。首先針對(duì)冷卻器堵塞問題，采取濾清器進(jìn)水前增加進(jìn)水濾網(wǎng)，并及時(shí)清理，改善冷卻水質(zhì)。其次，引入一路水溫較低的摻混水作為冷卻器的備用水源，當(dāng)循環(huán)水溫度升高時(shí)，投入摻混水提升冷卻效果。長(zhǎng)期運(yùn)行以來(lái)分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，受夏季高溫天氣影響，摻混水降低工作水溫的效果不是很明顯，真空泵工作水溫度經(jīng)常達(dá)到30℃。因此，考慮通過加裝真空泵制冷裝置，可有效降低真空泵工作水溫，保持溫度在13℃左右，有效提升了真空泵出力，進(jìn)而提升凝汽器真空。一般在5—10月份，循環(huán)水溫較高時(shí)投入真空泵制冷裝置，其他時(shí)間環(huán)境溫度較低，停運(yùn)制冷裝置。

4 真空泵制冷裝置介紹

某廠635MW機(jī)組真空泵制冷裝置選用單效溴化鋰吸收式制冷裝置，制造商為煙臺(tái)荏原空調(diào)設(shè)備有限公司。制冷機(jī)主要是由吸收器、發(fā)生器、冷凝器和蒸發(fā)器四部分組成的，選用水作為冷劑，溴化鋰溶液作為吸收劑，利用高真空狀態(tài)下，水的飽和溫度降低的原理和溴化鋰溶液具有強(qiáng)吸濕性的原理，達(dá)到連續(xù)制冷的目的。單效吸收式機(jī)組的循環(huán)方式：溶液泵將吸收器中的稀溶液送到發(fā)生器，期間溶液要經(jīng)過換熱器。進(jìn)入發(fā)生器中的稀溶液被熱源加熱，蒸發(fā)出冷劑蒸汽而濃縮，變?yōu)闈馊芤?。此時(shí)濃溶液再次回到溶液熱交換器，經(jīng)換熱降溫后進(jìn)入吸收器，吸收蒸發(fā)器來(lái)的冷劑蒸汽后又形成稀溶液。來(lái)自發(fā)生器的溫度較高的冷劑蒸汽在冷凝器中被冷凝后形成液態(tài)冷劑水進(jìn)入蒸發(fā)器;蒸發(fā)器中的冷劑水被冷劑泵均勻地噴淋在蒸發(fā)器的管簇上，吸收管內(nèi)水的熱量后蒸發(fā)，又形成低溫的冷劑蒸汽被吸收器中噴淋的濃溶液吸收。其原理如下圖所示：

單效溴化鋰吸收式制冷裝置原理圖

利用真空泵制冷裝置制出溫度較低的冷凍水，進(jìn)入真空泵內(nèi)部，降低了工作水溫，提高了真空泵出力，實(shí)現(xiàn)提高凝汽器真空的目的。

5 真空泵制冷裝置投運(yùn)后的效果

根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)：635MW機(jī)組凝汽器平均真空每提高1kPa，發(fā)電煤耗降低3.5g。真空泵制冷裝置投運(yùn)時(shí)間一般在每年5月至11月，當(dāng)真空泵工作水溫高于25℃以上時(shí)，投入制冷裝置效果比較明顯，使用效率在60%左右，凝汽器真空能夠提高05kPa以上。按機(jī)組年負(fù)荷率70%計(jì)算，年節(jié)約標(biāo)煤約6000噸。標(biāo)煤按800元/噸計(jì)算，年節(jié)約費(fèi)用約480萬(wàn)。設(shè)備投資約380萬(wàn)，一年時(shí)間完全可以收回成本。下表顯示了當(dāng)真空泵工作水溫達(dá)30℃時(shí)，投運(yùn)真空泵制冷裝置前后效果對(duì)比情況。

真空泵制冷裝置投運(yùn)前后機(jī)組參數(shù)對(duì)比表

6 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)真空泵工作水溫高影響真空泵出力的問題，提出了加裝真空泵制冷裝置降低工作水溫的方法，并分析了制冷裝置的工作原理。機(jī)組實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)表明：真空泵制冷裝置有效克服了環(huán)境溫度高時(shí)真空泵出力受工作水溫影響的難題，有效提高了凝汽器真空度，從而降低了機(jī)組的煤耗水平，提高了機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄒縣發(fā)電廠.鄒縣發(fā)電廠635MW集控運(yùn)行規(guī)程.

[2]安婭琳，杜方龍.真空泵制冷裝置在1000MW機(jī)組中的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（17）：1213.

作者簡(jiǎn)介：商桐友（1993—），男，漢族，山東鄒城人，助理工程師，研究方向：電廠集控運(yùn)行。