火電廠真空系統(tǒng)改造與運行

李 斌，李曉輝，陳榮軒

(三河發(fā)電有限責任公司，河北 廊坊 065201)

三河發(fā)電公司二期工程安裝2×315 MW東方汽輪機廠中間一次再熱、抽汽凝汽式汽輪機亞臨界燃煤機組，已于2007年建成投產(chǎn)。新蒸汽參數(shù)為16.7 MPa/537 °C，再熱蒸汽壓力為3.336 MPa，溫度為537 °C，機組背壓為5.2 kPa。在汽輪機熱耗考核工況(THA)下，機組在輸出功率315 MW時汽輪機熱耗保證值為78.98 kJ/kWh。在最大連續(xù)出力工況(T-MCR)下，汽輪機最大出力為328.48 MW。汽輪機在閥門全開工況(VWO)下汽輪發(fā)電機組最大功率為332.228 MW。蒸汽流量達到鍋爐最大處理工況(B-MCR)流量，并不小于105%額定工況進汽量。汽輪機在排汽溫度高達65 ℃下應允許長期運行；在不高于80 ℃時，能低負荷連續(xù)運行。

1 真空泵系統(tǒng)改造

2016年，三河發(fā)電公司對汽輪機凝汽器真空系統(tǒng)進行了改造。不改變原水環(huán)式抽真空系統(tǒng)的設備及功能，在抽真空母管上并接1臺羅茨-水環(huán)高效真空機組。改造前后示意圖如圖1所示。

(a)改造前

(b)改造后圖1 真空泵組改造前后示意圖

1.1 水環(huán)式真空泵運行

三河發(fā)電公司真空系統(tǒng)設計時，主要以快速啟動和最大的允許漏氣量作為選型原則，存在機組正常運行時真空泵維持系統(tǒng)真空的裕量較大、功率配置過大問題。而且水環(huán)真空泵性能和出力受制于工作水溫，當夏季工作水溫較高，水環(huán)泵抽氣能力急劇下降，存在氣蝕嚴重等問題。這種真空泵長期運行，不僅耗電高，而且夏天維持的凝汽器真空度低，不利于優(yōu)化汽輪機效率，從而影響發(fā)電煤耗量[1]。

1.2 羅茨-水環(huán)高效真空泵運行

在機組啟動建立真空期間，使用原抽真空設備快速啟動真空；在正常運行期間，使用羅茨-水環(huán)高效真空機組維持真空；在機組真空系統(tǒng)發(fā)生嚴重泄漏，羅茨-水環(huán)高效真空機組不能維持凝汽器真空時，使用原抽真空設備維持真空；在高效真空泵組檢修或設備故障時，使用原抽真空設備維持真空。表1為設備改造前后相關(guān)參數(shù)。

表1 設備發(fā)行前后相關(guān)參數(shù)

2 羅茨-水環(huán)式真空泵優(yōu)點

a.采用羅茨-水環(huán)高效真空機組后，可避免原水環(huán)泵夏季時出現(xiàn)的抽氣能力下降問題，凝汽系統(tǒng)夏季工況的凝汽真空可能得到一定程度提高，從而優(yōu)化汽輪機做功效率，使系統(tǒng)運行平穩(wěn)[2]。

b.采用羅茨-水環(huán)高效真空機組后，避免了水環(huán)真空泵葉輪和圓盤因為氣蝕的損壞，減少了配件的頻繁更換，提高了水環(huán)真空泵的使用壽命，從而減少了水環(huán)真空泵的維護保養(yǎng)費用。

c.采用羅茨-水環(huán)高效真空機組后，由于電機功率大幅縮減，噪聲和震動會大幅減少。

d.機組真空系統(tǒng)節(jié)能提效改造項目即在原有2套水環(huán)泵基礎上增加1套氣冷羅茨-水環(huán)真空泵組。原有水環(huán)泵用于啟動過程，機組正常運行時切換為新泵組運行。新泵組電機容量為40.5 kW，遠小于原有真空水環(huán)泵160 kW，原水環(huán)真空泵運行電流為214 A，氣冷羅茨-水環(huán)真空泵組運行電流為45 A，節(jié)電效果已達到75%以上，同時能改善夏季凝汽器真空。

3 羅茨-水環(huán)真空泵改造后問題及解決

3.1 問題出現(xiàn)

羅茨-水環(huán)真空泵聯(lián)鎖啟動條件為總管道真空度低于-87 kPa或羅茨-水環(huán)真空泵故障和水環(huán)真空泵聯(lián)鎖投入[3]。

對該系統(tǒng)二次控制回路檢查，發(fā)現(xiàn)當2臺水環(huán)式真空泵正常投入“備用”功能時，運行的羅茨-水環(huán)真空泵跳閘時，“備用”狀態(tài)的水環(huán)式真空泵存在不能可靠連鎖運行的隱患。具體分析如下：二次回路的控制電源取自控制柜總電源QF0下口A相和B相，通過2個保險及變壓器將交流控制電送出。當控制柜總電源QF0或其上級MCC電源斷開時，會使控制電源及控制回路中的所有繼電器失電，使對應的接觸器跳開和對應輔助觸點動作，包括接觸器KM1、KM3，而控制柜中的其他電源跳開后，控制電源不會失電，即當羅茨-水環(huán)真空泵正常運行時，動力電源QF1跳開，使電機停運，而這時控制電源不受影響，控制回路仍然保持電機合閘狀態(tài)，DCS上的真空泵運行信號也不會消失，導致“備用”的水環(huán)式真空泵不能連鎖啟動，使汽輪機組真空值下降。

3.2 問題解決

將羅茨-水環(huán)真空泵就地控制柜內(nèi)交流控制回路電源由自控制柜內(nèi)的380 V總電源斷路器下口的接線更改至該真空泵電機電源斷路器下口處，即QF1斷路器下口，這樣當該真空泵的動力電源QF1跳開時，控制電源也會失電，將會使DCS發(fā)出跳閘信號，及時聯(lián)鎖備用的其他真空泵啟動，避免汽輪機真空度下降的風險。三河發(fā)電公司一、二期4臺機組都進行過羅茨-水環(huán)真空泵改造工作，經(jīng)檢查存在共性問題，根據(jù)上述方案全部進行改造，試驗正常。

4 結(jié)論

a.羅茨-水環(huán)真空泵連續(xù)運行經(jīng)濟性能明顯提升，運行電流為45 A，顯著低于水環(huán)式真空泵214 A的運行電流。

b.羅茨-水環(huán)真空泵連續(xù)運行可靠性能明顯提升，夏季凝汽器排氣溫度最高至46 ℃，均能保持良好真空。

c.羅茨-水環(huán)真空泵連續(xù)運行安全性能明顯，當真空泵的動力電源QF1跳開時，控制電源失電，DCS上的羅茨-水環(huán)真空泵發(fā)出跳閘信號，聯(lián)鎖備用水環(huán)真空泵啟動。

d.水環(huán)式真空泵按照定期工作要求，定期啟動，保持設備良好備用。