660MW機組真空系統(tǒng)節(jié)能改造研究

魏子敬 ，李興平

（新鄉(xiāng)中益發(fā)電有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453000）

公司每臺機組有3臺水環(huán)式真空泵，電流285A左右，電耗較高。經(jīng)市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，隨著抽真空設(shè)備的發(fā)展，羅茨真空泵組逐漸興起，為了降低電耗，已有多家電廠進行了改造，即將現(xiàn)有B真空泵改為2套羅茨真空泵組，經(jīng)濟效益顯著。經(jīng)過調(diào)研、論證得出此改造在技術(shù)上可靠、經(jīng)濟上可行。公司于2020年10月份利用2#機組停運C修機會進行了改造，經(jīng)試運效果良好，達到了節(jié)能降耗的目的。

1 機組設(shè)備簡介

真空泵為偏心水環(huán)式、湖北神隴泵業(yè)制造，型號2BW5353-0EL4，電機160KW，額定電流333.3A。

2 水環(huán)式真空泵存在的問題及隱患

2.1 水環(huán)式真空泵耗電量大

（1）水環(huán)式真空泵選型大、功率大。在設(shè)計選型時，真空泵型號及電機功率余量較大，功率160kW，電流285A，正常需兩臺泵組運行，耗電量較大。

（2）運行中電量消耗大。根據(jù)水環(huán)式真空泵原理其運行時需要用電動機把水?dāng)噭悠饋硇纬伤h(huán)密封，以便抽真空，但電機用于攪動水所消耗的無用功遠大于抽真空的有用功，形成巨大浪費。實際運行中，機組啟動建立真空時需要較大的抽氣力，使得真空迅速達到機組啟動要求，而在穩(wěn)定運行時，并不需要特別高的抽氣能力，只需維持真空，抽吸凝汽器中的不凝性氣體，此時2臺真空泵運行造成耗電量較高。

2.2 水環(huán)式真空泵存在安全隱患

水環(huán)式真空泵啟動電流大，存在安全隱患，公司歷年來發(fā)生了兩起電機開關(guān)接線盒爆炸事故。

2.3 水環(huán)式真空泵存在汽蝕現(xiàn)象

水環(huán)式真空泵達到極限能力時，容易發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致振動和噪聲變大。需要定期檢修，修補葉輪，造成大量的維護成本。在一次機組維修時發(fā)現(xiàn)真空泵葉輪汽蝕嚴(yán)重。

2.4 水環(huán)式真空泵板冷器易堵塞

水環(huán)式真空泵板冷器由循環(huán)開冷水冷卻，水質(zhì)較差，冷卻器易堵塞。特別是夏季環(huán)境溫度高時，疊加冷卻器堵塞，導(dǎo)致工作液溫度高，抽真空能力下降，冷卻器需要頻繁清理，操作量、維護量大。

2.5 水環(huán)式真空泵消耗除鹽水量大

一是，泵體兩端均存在甩水現(xiàn)象，分離器須定時補水；二是，個別分離器補水電磁閥和補水旁路門存在內(nèi)漏現(xiàn)象，分離器溢流管長期溢流；類似情況日積月累增加了除鹽水消耗，導(dǎo)致機組補水量大。

3 技術(shù)改造方案

3.1 改造方案

將B真空泵改為兩套型號為ESRL350-ZY、功率11+7.5+15kW的羅茨真空泵組。在不改變其他抽真空系統(tǒng)設(shè)備及功能的基礎(chǔ)上，在抽真空母管上并接兩套羅茨真空泵組。在機組啟動建立真空期間，使用A/C真空泵運行快速啟動真空，在正常運行期間，使用羅茨真空泵組維持真空。

3.2 羅茨真空泵組運行可靠性說明

（1）所選用羅茨真空泵組其極限真空度比現(xiàn)用水環(huán)泵高2個數(shù)量級，因此可以保證真空度至少不低于現(xiàn)有系統(tǒng)。同時保證抽氣量要求，避免真空低導(dǎo)致液環(huán)泵頻繁啟動。（2）僅將B真空泵改為羅茨真空泵組，現(xiàn)有A/C真空泵不做改動，是羅茨泵組的備份系統(tǒng)。多了一套平行運行的系統(tǒng)，提高了現(xiàn)有真空系統(tǒng)的可靠性。（3）采用雙級變頻羅茨泵不但可以雙重保險，而且變頻特性可以消除設(shè)備突然起?；蛳到y(tǒng)波動的沖擊。（4）智能PLC變頻可以根據(jù)季節(jié)或電廠管理經(jīng)驗調(diào)整運行速度，優(yōu)化節(jié)能和工藝維護。（5）系統(tǒng)采用雙級液環(huán)泵，與單級液環(huán)泵相比，不但效率高、真空度高，而且不容易發(fā)生氣蝕的風(fēng)險。（6）系統(tǒng)由DCS控制，可以通過溫度、壓力和水位傳感器自動感知系統(tǒng)運行情況，隨時反饋調(diào)整。

4 類似項目改造調(diào)研

為充分掌握羅茨真空泵組運行情況，公司技術(shù)人員先后赴華能金陵電廠等4家改造過的電廠和羅茨真空泵組廠家就改造事宜進行實地考察，通過對幾個電廠的調(diào)研，了解到其水環(huán)真空泵與我公司類似，電流均較大，從170A到250A不等，詳細(xì)參數(shù)如表1所示。而采用羅茨真空泵組電流每套（對應(yīng)單臺液環(huán)泵）約40A，節(jié)電約由63%～84%，如表2所示。

表1 各廠原真空系統(tǒng)設(shè)備各項參數(shù)

表2 各廠真空系統(tǒng)改造后運行情況數(shù)據(jù)表

從調(diào)研的情況來看，改造為羅茨真空泵組后運行狀態(tài)良好，可以在保障凝汽器真空的前提下大幅節(jié)能。

5 項目改造實施過程

項目改造于2020年10月23日開始，11月12日結(jié)束，項目總投資99.4萬元，具體工作改造如下：

5.1 工程規(guī)模和工作量

拆除原有B真空泵，增加2套四級羅茨真空泵組，并通過管道與抽真空母管“T”接，并接在抽真空泵母管上。管道在接入多級羅茨泵前串接一只手動閥和快關(guān)氣動球閥，多級羅茨泵出口與水環(huán)式真空泵吸氣口聯(lián)接，水環(huán)式真空泵排氣與氣水分離罐相接。

5.2 采用的設(shè)備與系統(tǒng)

配置的單套四級羅茨真空泵組主要設(shè)備有：氣冷式多級羅茨真空泵、雙級水環(huán)真空泵、級間列管式熱交換器、板式換熱器、汽水分離器、溫度傳感器、壓力傳感器、液位控制器、補水和排水電動閥等。

6 改造后效益分析

6.1 節(jié)能效果分析

改造前真空泵電流285A，改造后羅茨真空泵組電流40A，則每小時2組羅茨真空泵較2臺真空泵節(jié)約電量為：

1.732×0 .81×380V×（570-80）

A×1h÷1000=261.22kWh。

按照2#機組2020年運行時間為7415h，發(fā)電成本0.25元/kWh進行計算，則每年節(jié)省費用為：

261.22×7415 ×0.25=48.4萬元

6.2 投資費用及投資回收期

設(shè)備改造總費用為99.4萬元。對比對改造前后機組真空及設(shè)備運行情況，在不考慮因真空提高機組效率提高的基礎(chǔ)上，僅從電耗節(jié)約進行計算，按照2020年2#機運行時間7415h計算每年節(jié)省48.4萬元，99.4÷48.4=2.05年，最多2.05年可收回全部成本。

6.3 改造后解決的問題

（1）改造后高效真空機組比目前水環(huán)真空泵節(jié)能80%以上。原真空泵功率160kW、285A，改造后功率33.5kW、電流40A。（2）降低檢修維護費用。水環(huán)真空泵運行時間大為減小，避免了長期運行導(dǎo)致軸承、葉輪和圓盤的損壞，減少了配件的頻繁更換，減少了檢修維護費用。（3）在真空系統(tǒng)嚴(yán)密的基礎(chǔ)上提升了真空。采用羅茨液環(huán)泵組后，可避免原水環(huán)式真空泵夏季時出現(xiàn)的抽氣能力下降的問題，夏季工況真空得到一定程度的提高，從而優(yōu)化汽輪機做功效率，并節(jié)省了大量的廠用電。

7 結(jié)語

改造后羅茨真空泵組運行正常，未發(fā)生異常跳閘或故障情況，降低了設(shè)備的維護費用，運行安全性和可靠性高，提高機組運行的可靠性。同時運行電流40A節(jié)電效果明顯，經(jīng)濟性高，達到了預(yù)期效果。