提高600MW超临界火力发电机组凝汽器真空

牛跃宏

摘 要：真空度是机组运行的主要经济指标之一。本公司近年来在提高真空度方面采取了凝汽器单背压改双背压、接入空调制冷水冷却水等卓有成效的节能措施，极大提高了机组的经济性。

关键词：凝汽器；真空度；空调制冷水

本文通过详细的说明和计算，对本机组改变抽空气方式、真空泵冷却器冷却水变更为中央空调制冷水冷却所获取的真空度提高从而降低了煤耗的经济效益进行了对比，总结了多年来本机组在提高效率、节能降耗过程中所采取的卓越成效的节能措施。

1 真空对供电煤耗的影响

凝汽器真空度：是指汽轮机低压缸排汽端真空占当地大气压的百分数，即：

式中：ηzk-------凝汽器真空度 %

Pby-------汽轮机背压 kPa

Pdq-------当地大气压 kPa

通过查阅对标手册，可知真空度1 %影响供电煤耗1.79g/kWh。

2 本机组凝汽器真空系统现状

本机组采用哈尔滨汽轮机厂制造的N-3800-2行双背压凝汽器，采用双壳体、双背压、单流程、横向布置结构。

由于机组投产初期，凝汽器本体结构和抽气系统布置有问题，所以没有实现双背压运行，对机组效率有不小的影响。资料显示，相比单背压方式，双背压可以提高真空0.9kPa，而真空泵效率低会影响真空0.5kPa。

2010年#5机组凝汽器真空度平均为93.5%，比#6机组94.4% 的全年平均值低0.93%，其中双背压效果差和真空泵效率低分别发生32次和25次，共计57次，分别占影响真空总次数的47.8%和37.3%，两项合计85.1%，成为主要问题。

3 凝汽器双背压抽气系统改造

针对以上问题，我们进行了对凝汽器双背压运行的研究和影响真空泵效率的研究。对于凝汽器双背压运行，我们聘请了河北省电力研究所的专家对其做出了详细的诊断，发现发现原设计凝汽器抽气口位置方式有问题，遂首先对抽气系统进行了改造。

具体改造方案如下：

（1）在凝汽器内部将高、低背压凝汽器抽空气连通管道切断，并加堵板。

（2）两根抽空气管路进入A 侧低背压凝汽器前分别安装1只真空闸阀，便于调整真空。

（3）在B侧高背压凝汽器开孔，引出两根抽空气管，在凝汽器外部装1只真空阀，标高与A 侧低背压凝汽器抽空气管一致。B侧高背压凝汽器抽气与原抽气母管分开。

（4）将A 真空泵与原抽气母管隔开，与新加装B侧高背压凝汽器抽气母管连接，在B真空泵原入口门前加装进气管路及阀门，并与新加装B侧高背压凝汽器抽气母管连接。

经过上述改造，A 侧低背压凝汽器和B 侧高背压凝汽器形成单独抽气系统，当高低压凝汽器联络隔断门关闭时，A真空泵抽高压凝汽器，C真空泵抽低压凝汽器，B真空泵当作备用泵。当A真空泵故障时，B真空泵联启，开高压侧抽空气门，抽高压侧凝汽器；当C真空泵故障时，B真空泵联启，开低压侧抽空气门，抽低压侧凝汽器；保证凝汽器真空。这样充分发挥了双背压高压凝汽器凝汽器的优点。当只需一台真空泵运行时，打开高低压凝汽器联络隔断门，双背压凝汽器变为单背压凝汽器。

每台真空泵入口管路加装了蝶阀并做好了联锁逻辑。将三台真空泵的抽空气管由并联在一起无法单独排放改为每台真空泵单独排大气。经过运行调试分析，改变真空泵抽汽管路以后，A侧压力明显比B侧压力高，实现了双背压运行。#5机组真空明显得到改善。

在进行了以上改造之后，2011年7-9月5A凝汽器真空-96.78，5B凝汽器真空-95.75，5A侧比5B侧高出1.03，满足了双背压凝汽器设计值的要求，真空提高1.54kPa。

4 接入空调制冷水，提高真空泵抽吸能力

真空系统作用是建立和维持汽轮机机组的低背压和凝汽器的真空，正常运行时不断地抽出由不同途经漏入汽轮机及凝汽器的不凝结气体。

在分析真空泵抽吸效率时，我们详细监测了真空泵电流、真空泵汽水分离器水位、真空泵冷却器冷却水温、真空泵滤网等各影响因素，发现真空泵工作水温度较高，真空泵工作水温度应控制在24℃左右，而在夏天环境温度高的时候实际温度能达到40℃，对真空泵的效率影响较大。

针对真空泵工作水温较高的问题，我们发现冷却器所用冷却水温的高低是问题的关键。原冷却器冷却水设计为开式冷却水，水源取自循环水泵出口，在夏季，由于环境温度高，开冷水最高可达35℃，给真空泵工作水的冷却带来了很大的影响。

为解决这一问题，我们发现中央空调制冷水工作温度正常为11℃左右，对于真空泵冷却器冷却问题是一个极大利好。由于公司生产现场采用溴化锂中央制冷方式运行，利用空调制冷水，代替开式冷却水对真空泵冷却器进行冷却是可行的。这样增大了换热温差，可以极大地改善真空泵的工作水温。

具体改造方案如下：

原真空泵冷却器冷却方式为：夏季温度较高循环水来水作为开式冷却水流过真空泵冷却器，带走真空泵工作水产生的热量，由于换热温差小，冷却效果较差。

接入中央空调制冷水后的真空泵冷却器冷却水运行方式为：

由中央空调制冷站送来的制冷水经过1000米距离，到达真空泵冷却器前与原循环水来水并列，夏季时切断循环水，投运制冷水作为真空泵冷却器的冷却水源；制冷水系统故障或冬季时将水源切回循环水。

系统改造后，经过试验验证，引入中央空调制冷水后，在单台真空泵运行时，冷却器工作水温度从40℃降到12℃；在两台真空泵运行时，工作水温由32 ℃降到16 ℃，冷却效果明显。

经过上述改造，凝汽器真空度情况取得大幅飞跃，2011年#5机组真空度平均值由93.49%提升到95.5%，真空度提高了2.09%。

根据真空度对供电煤耗的影响，我们实现了降低供电标煤：

1.79×2.09%=3.74 g/kWh。

参考文献

[1]600MW火电机组节能对标指导手册[M].中国电力出版社，2009.

[2]西安热工研究院.发电企业节能降耗技术[M].中国电力出版社，2010.

（作者单位：河北西柏坡发电有限责任公司）