1000MW机组凝汽器真空泵的节能改造

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大型机组双背压凝汽器抽真空系统优化

作者：刘开健

来源：《价值工程》2013年第20期

摘要： 通过对600MW、1000MW超临界机组凝汽器，高、低背压凝汽器背压值低于设计值的调研，提出了抽真空系统优化改进方案，供火电工程技术人员参考。

Abstract： By researching the condition that when the back pressure of 600MW and 1000MW

supercritical high and low back-pressure condenser is lower than designed， this paper proposes an

vacuum system optimization solution for engineers and technicians' reference.

关键词： 双背压凝汽器；抽真空系统；优化

Key words： dual-pressure condenser；vacuum system；reformation

中图分类号：TM31 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）20-0057-02

0 引言

600MW、1000MW等大型汽轮发电机组通常采用两只低压缸、四排汽形式的配置型式，因此需要有两只凝汽器。循环水首先流经一个凝汽器，待温度提高后再进入第二个凝汽器，由于循环水温度不同，造成凝汽器压力有差异，形成高、低压凝汽器，又称为双背压凝汽器。相对于单背压凝汽器，双背压凝汽器能够更好地降低排汽压力，提高机组经济性，因此，600MW和1000MW等级的凝汽式汽轮机组多采用双背压凝汽器。

1 常规抽真空系统及存在的问题

1.1 常规抽真空系统 传统的常规抽真空系统为：高背压凝汽器内不凝结气体通过抽空气管道以及安装在联通管上的节流孔板进入低背压凝汽器内，与低背压凝汽器内的抽空气管道汇合，再引至真空泵入口母管（见图1），通过3个并联的真空泵抽吸排出。上述系统即是真空泵并联母管制，对于凝汽器侧就是一般所说的串联布置。

真空泵节能改造分析

摘要】介绍了水环真空泵的结构和原理，阐述了水环真空泵改造的重要意义。针对某电厂燃气蒸汽联合循环机组真空系统能耗高的问题，分析其水环真空泵正常运行时电耗较高的原因及其解决办法，提出利用罗茨真空泵与水环真空泵组成高效真空泵组作为机组正常运行时抽真空的设备，原有的水环真空泵仅用于启动和故障时备用的方案。

【关键词】真空系统；节能；水环真空泵；罗茨-水环真空泵

0引言

近年来，随着环保意识和可持续发展理念的提高，内部挖潜和节能改造成为火电厂提升经济效益的重要手段。火电机组的真空度对于机组的总体效率有重要的影响，而真空系统自身的能耗也会影响机组的总体能耗水平。目前广泛应用于火电厂的抽真空设备主要是射水抽气器和水环真空泵。而水环真空泵普遍存在容易发生汽蚀和能耗较高的问题，因此，如何解决上述问题成为降低真空系统能耗的关键。

1真空泵概述

1.1水环式真空泵系统

1.1.1 结构及工作原理

图1为水环真空泵工作原理示意图。水环真空泵的叶轮与泵体存在偏心，两端由侧盖封住，侧盖端面上的吸气口和排气口分别与泵的入口与出口相通，当泵内有适量工作液体时，由于叶轮旋转，液体向四周甩出，在泵体内部与叶轮之间形成一个旋转液环，液环内表面与轮毂表面及侧盖端面之间形成了月牙型的工作空腔，叶轮上的叶片又将空腔分成若干不相通、容积不等的封闭小室。在叶轮前半转，月牙型空腔逐渐增大，气体被吸入；在后半转，月牙型空腔逐渐减小，气体被压缩，然后经排气口排出。

图1 水环式真空泵工作原理示意 图2 罗茨真空泵工作原理简图 图3改造后的真空泵组系统

1.1.2水环式真空泵的缺点及改造的必要性

1) 选型偏大。在机组正常运行时，水环式真空泵维持系统所需真空度有较大余量，浪费了部分能耗。

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- . -word资料- 中小型机组真空系统射水抽气器改造为真空泵

降低汽轮机的排汽压力是提高火力发电厂循环热效率的重要手段之一。而维持汽轮机背压有两个比较有效的途径：

一是加强密封，减少空气漏入；二是提供适当的抽气装置。减少空气漏入是最重要的。抽气装置类型很多，其中水环式真空泵具有非常明显的优越性，它具有结构独特、抽气量大、节能、安全可靠、寿命长等特点，因此被电厂广泛使用。目前在国内300 MW及以上机组均采用水环式真空泵作为凝汽器抽真空设备，在200MW、50 MW 等中小型机组上也有将水环式真空泵作为凝汽器抽真空设备。

l 射水喷射器在实际运行中存在的问题

1．1 效率低

射水喷射器是靠射水泵提供高流速的水在喷射器内形成一定的真空，从而将凝汽器内的气体抽出的抽气设备。由于要求水的流速很高，管阻必然很大(管阻与流速的三次方成正比)，射水泵的很大一部分作功都消耗在管道损失上，因此，射水喷射器的效率较低。

1．2 用水量大

射水喷射器采用抽取射水池的水进行抽真空，抽出的通常都是空气和水蒸汽的混合气体，所以有很多水蒸汽凝结成水进入射水池中，使射水池中的水温升高。而射水池中水温高低对射水喷射器抽气效果起决定性作用。因此，只有定期向射水池中加入冷水，排出热水，才能保持较低的射水池的水温。

1．3 热备用效果不佳 -

1000MW超超临界机组凝结水温度升高造成凝结水泵汽蚀的原理及预防措施

摘 要：凝结水泵是电厂广泛使用的重要辅机，承担着输送凝结水、为汽轮机低压缸、三级减温器、凝汽器、提供冷却水，大、小机真空泵破坏阀注水、以及汽动给水泵和凝结水泵本体轴封提供密封水的作用，其可靠的运行在机组启停及正常运行中至关重要。然而，作为离心泵，其在电厂实际应用中经常面临着汽蚀的问题，汽蚀严重时，直接影响机组安全稳定运行。造成凝结水泵汽蚀的原因有多个，本文主要是讨论凝结水温度升高导致凝结水泵出现汽蚀的原理及预防措施。

关键词：凝结水泵; 离心泵; 汽蚀; 凝结水温度; 抽空气门; 饱和温度;饱和压力;

0离心泵汽蚀的原理

离心泵工作时，液体的压力沿着泵的入口管道下降，到达叶轮入口时压力降到最低，之后由于叶轮旋转对液体做功，压力开始上升。在离心泵工作时，若出现输送液体温度的饱和蒸汽压力大于叶轮入口压力时，液体开始汽化产生气泡，产生的气泡随着液体进入高压区，在高压区的气泡急剧收缩并破裂，破裂的瞬间，周围的高压液体以极高的速度流向这些气泡原本占有的空间，液体发生相互撞击，产生很大的冲击力，长期承担这样的冲击力，就会使叶轮表面受损、甚至断裂。这种在离心泵低压区形成气泡，到达高压区收缩、破裂的过程就是汽蚀。

1凝结水泵汽蚀的原理及危害

凝结水泵工作时，由于某种原因，导致流入凝结水泵入口处的凝结水温度高于此处凝结水压力对应的饱和温度，凝结水发生汽化形成气泡。气泡随着凝结水流动，到达高压区时，周围的高压凝结水致使气泡破裂，产生汽蚀。在这种情况长时间运行，汽蚀严重，叶轮受损，凝结水泵出力下降，凝结水流量降低或中断，凝结水的用户流量减少或失去。汽轮机在启停机过程中，失去凝结水后，无法降低低压缸排汽温度、凝汽器温度，轴封加热器回汽失去冷源。机组正常运行时，失去凝结水后，除氧器水位降低，汽泵失去密封水，影响机组出力，严重时机组跳闸。

2 凝结水温度上升的原因