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125 MW 机组凝汽器真空抽气系统改进 |
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| 125 MW 机组凝汽器真空抽气系统改进 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 17:00:03  |
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抽气设备是将凝汽器中空气不断抽出排入大气以保持凝汽器真空的装置，其工作的正常与否直接影响着凝汽器真空，影响着汽轮机的安全和经济运行。目前广泛使用的抽气设备类型有射水式抽气器和水环式真空泵。过去由于国产水环式真空泵性能较差，不能使用到凝汽器高真空的环境中，且效率较低，因此在200 MW及以下机组上都使用射水抽气系统。近10年来随着引进机组和引进技术国内生产机组的大量投入，水环式真空泵的制造技术有了很大发展，能为大机组提供经济、安全的抽真空设备，在一些300、330、600 MW机组上都使用了国产的或进口的水环式真空泵成套装置，使用效果都比较好。下面就两种系统在125 MW机组上使用的经济性进行比较。
1 系统使用设备及运行原理
1.1 射水抽气系统
系统使用射水泵两台(250S－39型，配用电机功率75 kW)，配相应的射水箱、抽气管路、阀门等设备。射水抽气器是利用高速水流在喷嘴中速度不断增加，从而降低抽气室的压力，将凝汽器中不凝结气体和少量蒸气抽吸到混合室来，再加以扩压排放到射水箱中去。正常工作时应能维持工作室压力为真空大于86.7 kPa，投资相对较低，运行比较安全，启动抽气时先开两台同时工作，待真空到规定值时停用1台保持凝汽器真空。系统如下图1所示。
图1 射水缺抽汽器工作流程图
1-射水箱 2射水泵 3-射水抽气器 4-凝汽器
1.2 水环式真空泵系统
系统由水环式真空泵(两台)、相应的大气喷射器及管路、供水冷却循环系统、进排气控制及传动系统等组成。水环式真空泵由电动机带动转子旋转后，随着偏心叶轮的旋转，工作密封水形成水环。由于椭圆型外壳中心线与转子中心线不同心，形成水环厚度不相等，使得水环与转子之间所形成的月牙型腔室一部分处于受挤压状态，另一部分处于扩散状态，造成泵内压力分布不相等。在壳体适当位置上开设吸气口和排气口，水环泵就完成了吸气、压缩、排气这3个互相连续的过程，实现了抽送气体的目的，如图2所示。
图2 运行工况泵内压力分布图
从凝汽器被抽吸出来的气体混合物经真空泵入口法兰、吸入口到达真空区域，然后转到水环压力升高区，不断排出泵体外。除配置电动机外，水环式真空泵还需要一套辅助设备，包括冷却器、汽水分离器、高低水位控制器、气动蝶阀、有关管道及电气、热工控制设备，组成水环真空泵组。启动抽气时先开两台同时工作，待真空到额定值后再停1台，用1台泵维持真空。系统如图3所示。
图3 2BEI-153-0型泵组工作流程图
1-气体吸入口;2-气动蝶阀;3-管道;4-孔板;5-真空泵;6-联轴器;7-电动机;
8-汽水分离器;9-管道;10-气体排出口;11-水位调节器;12-补充水入口;13-冷却器
2 系统节能特性的比较
(1)节约厂用电。射水抽气系统配套的射水泵额定功率为75 kW，实际消耗功率为72.3 kW，按一台机年运行6000 h计算，射水泵年耗厂用电为43.38万kW.h。而水环式真空泵额定功率为18.5 kW，当真空为94.7 kPa时，运行实际消耗的功率仅为15 kW，按1台机年运行6000 h计算，水环式机械真空泵年耗厂用电仅为9万kW.h，可见采用该系统后，按用两台机组来计算，可年节约厂用电68.76万kW.h。
(2)水环式真空泵可以保障在真空系统存在较大漏气的情况下维持较高的真空值，从而可以降低汽耗，起到节能效果。同时采用水环式机械真空泵可以大大缩短启动抽吸时间。当真空泵入口绝对压力上升时，抽气量迅速增加。这种情况有利于启动抽气，在启动时不需要专门的启动抽气器；而且在真空系统漏气增大时，真空下降比较少。例如夏天循环水温升高，凝汽器压力升高，水环式真空泵的抽吸能力在一定范围内是线性增大的，而射水抽气器的抽吸能力反而减小，不利于维护凝汽器的真空度，两者的特性曲线比较见图4。若按真空下降使汽轮机出力也下降来计算，则数月增加的发电量就可以收回真空泵组的投资。
图4 抽吸能力比较图
(3)水环真空泵消耗的功率远远少于射水抽气器，运行可靠，控制简单，无动静部分摩擦，设备寿命长，维护简便，并且汽水损失小，噪音小，震动小，抽气时进水对泵不会产生危害。
3 抽气性能比较
根据机组满负荷状态真空系统抽气量的要求，若选用射水抽气系统，其射水抽气器CS－480－25－3型，抽气量为25 kg/h。
采用水环式真空系统，选用水环式机械真空泵：
型号为2BE1－153－0型
吸入绝对压力：20 kPa
极限压力：3.3 kPa
抽汽速率：9.22 m3/min
转速：1450 r/min
电机功率：18.5 kW(当真空度为94.7 kPa时 N运行=15 kW)
水耗量：0.9～1.8 t/h
假定凝汽器内的不凝结气体及外界大气均为理想气体，则：
其中 ρ1、P1为真空94.7 kPa、40℃下的参数;
ρ0、P0为标准大气压101.3 kPa下、40℃空气的参数。
查表得：标准大气压、40℃即排气温度值下空气的密度：ρ0=1.128 kg/m3。
则：
所以：2BE1－153－0型水环式真空泵在抽吸真空为94.7 kPa、40℃状态下抽空气量为：9.22×60×0.0742=41.05 kg/h>25 kg/h
显然2BE1－153－0型水环式真空泵能满足机组建立真空和抽气量的要求。同时由于其最大启动抽气量远大于正常抽气量，大大缩短了机组启动建立真空的时间。
4 设备节能与投资
目前上述所选的真空泵系统(泵加电动机，汽水分离器，自动给、排水阀、全自动碟阀、压力差压开关、热交换器)1台125 MW机组配两套真空泵系统约24万元左右，而1999年钱清电厂125 MW机组所采用的射水抽汽系统造价是15.8万元，1年节省电费按0.35元/kW.h计算，约为12万元，8个月即可收回投资。若按已有设备改造，那么24个月即可收回投资。在机组变工况运行的情况下，其经济性更为优越。
5 结论
通过以上分析计算，结合目前在300 MW以上机组的水环式真空泵使用情况，在125 MW机组和200 MW机组上进行真空系统的改造是减少厂用电方面投资少、见效快的节能项目，具有广泛的推广前景。
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