提高双背压凝汽器真空度的优化方案介绍

提高双背压凝汽器真空度的优化方案介绍

杨迎春

山东电力工程咨询院有限公司山东济南250016

摘要：凝汽器真空度高低直接影响到整个装置的热经济性和运行可靠性。本文提出在某600MW机组的常规抽真空系统中引进“凝汽器系统高效节能保压设备”，通过经济效益比较，论证该优化方案的可行性。

关键词：双背压、真空度、优化

1抽真空系统介绍

保证真空系统的严密性，维持真空度是机组能否成功运行的关键。空气的异常进入将带来系统传热的恶化，凝结水的溶氧含量增加，汽轮机排汽背压的升高等不利影响，对机组长期安全运行有潜在的危害并降低电厂运行经济性。

有诸多因素会影响凝汽器真空度，通过以往试验及运行情况分析，发现抽真空系统设置不合理是造成凝汽器真空度偏离设计值的主要因素。

2抽真空系统的常规设置方案

通过以往工程实践，双背压凝汽器的抽真空系统的最佳方案为：配置3台50%容量的水环式真空泵，在抽真空母管上添加2个电动阀，如图2.1所示，该方案既可实现高低压凝汽器分开抽真空，又可以实现并列抽真空。在启动或者真空严密性不是太好的情况下，可以实现3台真空泵同时运行。正常运行中，高背压侧凝汽器抽空气的调节阀可以节流，有效防止高背压侧凝汽器过度抽汽。需要说明的是，由于高、低背压凝汽器的进水温度的不同，即使传热系统相同，其端差也是不同的，正如冬季循环水温下降，凝汽器的端差就会上升。另外如果真空严密性非常好，在100Pa/min左右，即使在夏季，并列抽气的系统一台真空泵也能维持正常的真空。

采用该方案，节能效果显著，凝汽器高、低背压区分明显，真空值普遍提高约0.7kPa，各工况下基本接近设计值；端差普遍下降约1.92℃，凝汽器热交换情况得到明显改善。

根据凝汽器真空度提高1%（大气压力按100KPa计算），煤耗降低1.97g/kWh，按机组年发电5500h计算，单台600MW机组可节约煤炭

0.7×1.97×5500×600000/1000000=4550.7t，即4550.7t/y；

按标煤价750元/t计算，可节约发电成本4550.7×750/10000=341.3(万元/y)。

图2.1抽真空系统的常规设置方案图

3引进“凝汽器系统高效节能保压设备”方案

3.1优化方案介绍

“凝汽器系统高效节能保压设备”主要由罗茨真空泵及配套电机、蒸汽冷凝器、前级水环式真空泵及配套电机、真空泵热交换器、真空泵汽水分离器、相关管道和阀门、仪表和控制元件、控制箱、公用底座等部分组成。

该方案在不影响原抽真空系统功能的基础上，在抽真空母管上并接“凝汽器系统高效节能保压设备”。在维持真空工况（含VWO工况及TRL（夏季工况））下蒸汽和不凝结气体进入该装置的罗茨泵，加压后经冷却器冷凝进入下级水环真空泵，由于提高了水环真空泵的入口压力，可以保证水环式真空泵远离汽蚀区高效稳定运行。系统可采用PLC编程控制，实现远程和就地操作。在机组启动建立真空期间，原抽真空系统投入运行，达到启机的正常压力后，在保持真空期间，可自动投运“凝汽器系统高效节能保压设备”，而将原真空泵停机做备用；当机组真空系统发生严重泄漏或者工况突变等状况，“凝汽器系统高效节能保压设备”不能正常维持凝汽器真空时，将原真空泵投入运行，满足真空要求。另外，当“凝汽器系统高效节能保压设备”检修或者故障时，同样投运原真空泵，确保机组真空要求。

优化后的抽真空系统如图3.1。

机组启动时，3台水环式真空泵同时投入运行。达到机组正常运行所需真空度要求后，3台真空泵停机作为备用，2台“凝汽器系统高效节能保压设备”投入运行，保证主机真空系统的严密性、维持真空度。

图3.2抽真空系统优化方案图

3.2优化方案的特点

该方案有以下显著特点：

（1）省电--从使用电流情况看，相比原水环式真空泵成套机组，其省电可达70%～80%；

（2）节水--其板换和管换所需的冷却水供水量约为15～20m3/h。与原水环式真空泵所需水量100m3/h相比，其节水可达75%～80%；

（3）机组运行稳定，振动、噪音很小；

（4）受冷却水温的影响较小，基本杜绝汽蚀现象的发生。

（5）该设备在入口抽空气温度较高时，运行效果不佳。因此，在直接空冷机组中不适合增设该设备。对于间接空冷机组，该设备所需的配套电机功率较大。

3.3经济效益分析

（1）设备初投资、占地

某600MW机组高、低背压侧各需要安装一套“凝汽器系统高效节能保压设备”，每套设备造价约75万元，即需增加初投资：

75×2=150万元

该设备布置在汽机房零米，每套设备占地约5～7m2。全厂需增加零米占地约20～28m2。

（2）年运行收益

每套“凝汽器系统高效节能保压设备”的配套电机总功率为44KW，原真空泵配套电机总功率为132KW。在正常运行阶段，高、低背压侧的两套设备投入运行，取代原真空泵两运一备的运行方式，按照年利用小时数5500h计算，单台600MW机组可节省厂用电：

（132-44）KW×5500h×2=968000KWh

年增加收益：

968000KWh×0.431元/KWh=41.72万元(按上网电价0.431元/KWh)

（3）投资回收期

将前面的计算结果ΔB=41.72万元，ΔU=150万元，年贷款利率取i=0.054，代入公式

得出投资差额回收年限n=5.35年。

由此可以看出，增加该设备在维持凝汽器真空值的同时，能够有效的降低真空泵运行带来的厂用电负荷，具有较为可观的经济效益。目前，在织金电厂2×660MW、宣化电厂2×330MW已成功实施。

4结论

通过以上比较分析，每台机设置3×50%容量的水环式机械真空泵，采用扩大单元制系统。该方案节能效果显著，凝汽器高、低背压区分明显，真空值普遍提高约0.7KPa，各工况下基本接近设计值。同时，通过配套“凝汽器系统高效节能保压设备”，使抽真空系统进一步优化，极大的降低了真空泵运行带来的厂用电负荷，为机组运行带来可观的经济效益。