直接空冷机组真空系统节能优化改造的探讨和实践

摘要：介绍某火力发电厂直接空冷机组的真空系统节能优化改造的实践经验，通过试验数据分析，探讨优化改造的经济性，为火电厂经济运行提供一些思路和方法。

关键词：火力发电厂;直接空冷机组;真空系统;真空泵;射汽抽汽器

引言

改造机组为哈尔滨汽轮机有限责任公司制造的汽轮机，型号为CLNZK660-24.2/566/566、超临界、一次中间再热、三缸四排汽、直接空冷机组。汽轮机低压缸排汽由两根排汽管进入空冷岛A型冷凝器管束，冷凝器管束的顶端设置一个管箱，管箱上部配有抽空气管，抽空气管与2台水环真空组成的抽真空系统连接，A型冷凝器管束中未凝结的汽体和空气通过真空系统抽出，保证了汽轮机排汽压力在设计真空区域内经济运行。

改造机组的真空泵是纳西姆泵厂生产的 2BE1 403（配185KW电机），每台机组配2台泵，通常1用1备。真空泵冷却水源来自用闭式循环水，冬季运行小机热泵使得循环水温度提高到30°C以上，每年冬天约有4个月真空泵工作水温高于30℃。再加上一定的传热温差，工作液温度有可能达到四十度，此时真空泵长期运行会产生叶轮汽蚀、高噪音等安全性问题。真空泵每年因汽蚀而更换叶轮。另外，由于凝汽器的真空严密性不够优良，干空气的泄露量较大，单台2BE1-403真空泵的出力不足维持凝汽器的最低背压，经常出现运行两台真空泵的情况.严重影响了机组的经济性和安全运行。

1  优化改造情况

采用三级蒸汽喷射器抽真空系统，取代原有的真空泵抽真空系统，来保证凝汽器真空不受真空泵抽汽能力不足的影响，保证凝汽器保持最佳真空状态。三级蒸汽喷射器抽真空系统不需消耗电能，采用四抽的蒸汽作为动力蒸汽（660MW负荷四抽压力为0.827MPa、温度为371℃，330MW负荷四抽压力为0.395MPa、温度为334.8℃），来引射凝汽器里的空气和对应饱和压力下的水蒸气，抽出的凝汽器混合气体中的水蒸气和动力蒸汽，经过采用凝结水作为冷却水的列管式换热器，热量回收到凝结水中，水蒸气冷凝成输水回收到热井，从而达到整个抽真空系统的零消耗。

真空节能改造热力系统示意图

2  改造后的试验

2.1  试验的过程

由于厂里的严密性不合格，约450Pa/min，正常运行一台真空泵无法满足要求，厂里运行了两台真空泵。为测试在严密性很差的工况下，三级蒸汽喷射器系统能否满足要求，本次试验分为两部分：

测试三级蒸汽喷射器系统在严密性合格的情况下，能否比单台真空泵提高真空。由于严密性不合格，测试过程改为对比两台真空泵运行的真空 和 三级喷射器系统与一台真空泵運行时的真空。

测试三级蒸汽喷射器系统在严密性严重不合格的情况下（大于400Pa/min）能否维持凝汽器真空，替代真空泵运行。

2.2  试验数据的采集

2.3  试验数据及分析

由试验数据表前三行数据可知，397MW工况下，一台水环真空泵+蒸汽喷射器运行，真空值为12.45kPa，凝结水温度由51.8℃升高到54.98℃。切换至两台水环真空泵运行，真空值为13kPa，凝结水温度没有变化。以上数据说明改用蒸汽喷射器系统后，真空提高了0.55 kPa，凝结水温度升高了3.18℃。

由试验数据表后四行数据可知，400MW工况下，只投运蒸汽喷射器系统，真空值为13.06kPa;只投运两台真空泵，真空值为13kPa;蒸汽喷射器系统和两台真空泵都运行，真空值为13kPa。以上数据说明在此严密性下，仅投运三级蒸汽喷射器抽真空系统可以维持真空，可以替代两台水环真空泵。

3  改造的节能效果分析

3.1  节约厂用电：

由试验数据表可知，一台水环式真空泵运行时电流为260A左右，电压380V，水环式真空泵运行时的功耗为130KW。投运三级喷射器抽真空系统后，水环真空泵停运功耗为0KW。机组年运行小时数按6500h计算，则全年可节省厂用电：130×6500=84.5万kw.h。以目前电厂上网电价0.38元/KWh计算，则全年可节电费用32.1万元。

3.2  节煤效益

a.真空提高带来的节煤收益

对于660MW空冷机组真空每提高1kPa节约煤耗1.5 g/（KW.h）。由试验数据表可知，改用蒸汽喷射器系统后，真空提高了0.55 kPa。机组真空提高后煤耗下降0.825 g/kW.h。

b.动力蒸汽消耗对煤耗的影响

对于660MW空冷机组，每消耗1吨0.4MPa的动力蒸汽影响煤耗增加0.1g/kW.h。由试验数据表可知，三级蒸汽喷射器运行时，动力蒸汽的消耗量大概约2.1t/h，将会影响机组煤耗增加0.21g/kW.h。

c.热量回收加热凝结水的节煤收益

由试验数据表可知，三级蒸汽喷射器运行时，凝结水温度升高了3.18℃，凝结水流量为920t/h。凝结水温度升高可减少七段抽汽约5t/h，折合煤耗可降低0.2g/kW.h。

综合上面abc三部分，则煤耗下降0.815g/kWh，按照年利用小时数4700h计算 ，则每年节约标煤2528t，标煤单价以500元/吨计算，则每年可实现节煤收益126.4万元。

3.3  节省除盐水的消耗

空冷机组在实际运行中真空泵抽出的不凝结气体中含有水蒸汽较多，在真空泵中冷却成水，会造成大量水在汽水分离器溢流，从而浪费了大量的除盐水，水蒸汽的热量也不能得到回收利用;另外水环真空泵工作液也需要不定时的补充。

3.4  节省维护费用

采用三级蒸汽喷射器抽真空系统后，无运转单元几乎零维护，原水环式真空泵由于长期备用，也大大降低了维修换件等维护成本。维护费用不好量化，暂不计算收益。

4   结论

通过真空系统节能优化改造后的现场试验结果和节能效果分析，初步得出采用三级蒸汽喷射器抽真空系统后，单机经济效益每年约为150万元。

作者简介：

高午印（1986-），男，工程师，主要从事火力发电厂集控运行管理与安全管理工作。