中小型机组真空系统射水抽气器改造为真空泵

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300MW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、50MW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热备用效果不佳一般射水池设在射水泵的下方，有些电厂在射水泵处于热备用时，发现射水泵中的水由于泵的底阔不严漏到射水池中的现象。当备用泵要启动前，需要运行人员先向泵中注水，起不到真正热备用的作用。1．4真空度高的情况下抽汽效率低射水喷射装置是一种等质量抽气装置，虽然在低真空、空气密度较大的情况下抽气有一定效果，但在高真空度时．由于空气稀薄且流量不均匀，喷射器抽真空能力受到限制，而且运行不稳定。1．5所占空间大射水喷射装置包括射水池、射水泵、喷射器及其管道．其布置空间通常从汽机厂房零米到运转平台，所占空间大且不美观。2使用水环式真空泵的主要优点2．1使用寿命长水环式真空泵在运转时，叶轮外端速度很低(水环式真空泵转速为450—590r／min)。例如2BE1型水环式真空泵叶轮外端的速度小于20．4m／s，使磨损降低到最小，并能避免气蚀，使泵的寿命大为增加。目前在3ooMW机组上使用的水环式真空泵，目前已经过运行考验，基本无磨损、无腐蚀，未发生结构或部件的工作失效情况。2．2可跟踪温度的变化水环式真空泵通常使用少量的凝汽器循环水冷却密封水。在冷天，循环水与密封水温差大，冷却效果好，能力有所提高；在热天，循环水温度高，凝汽器的压力和混台气体的密度较大，由于水环式真空泵是等容量泵，因此在人口气体密度较高时能处理更多一些的气体当凝汽器和水环式真空泵采用相同的冷却水时，水环式真空泵便会跟踪凝汽器的性能，即在凝汽器的不同冷却水温范围内，水环式真空泵的吸人压力总是低于凝汽器背压。2．3结构独特且能实现自动控制水环式真空泵系统采取集装箱式布置。与其它抽气装置相比，占地面积小，设计结构独特，填料、机械密封及轴承易于更换。2．4抽气效率高水环式真空泵是等容积泵，而射水喷射器是等质量抽气装置。在冷凝器压力升高或漏气量增大时，空气密度显著增加，在人口压力相同时，喷射器能力受限制且操作不稳定，而水环式真空泵抽气能力可随空气泄漏量增加而增加，保持高压力下的稳定运行。根据试验测量，当空气泄漏量增加1倍时．采用水环式真空泵的凝汽器压力只从3．377kPa(绝)增加到5．065kPa(绝)，而采用射水喷射器的凝汽器压力却增加到10．130kPa(绝)。2．5运行稳定性高水环式真空泵启动过程中．比射水泵启动电流小，整套装置达到运行点的速度快，减少了启动所需时间，并且泵本身有自动朴排水的能力。因此，水环式真空泵在机组运行中的热备用效果要比射水喷射器好得多，增加了机组运行的可靠性。2．6用水量小由于射水喷射器抽出酌水蒸汽与冷却水混合，受污染而不能回收，经常单向使用冷凝水，且用量较大。如果停止使用喷射器．就会使冷却水回流，造成凝汽器热壁腐蚀。而使用水环式真空泵却可以完全避免凝汽器热壁腐蚀。3使用喷射器与水环式真空泵经济性对比空气泄漏量增加100％时。假设喷射器和水环式真空泵的设计条件相同，冷凝器压力为3．377kPa(绝)，喷射器以等质量特性运行，其抽气能力随背压上升而逐渐提高，如图1所示。当空气泄漏量增加100％时，背压将从3．377kPa(绝)提高到10．130kPa(绝)；而水环式真空泵按等容积特性运行，抽气能力随漏气量增加得较快，背压仅从3．377kPa(绝)提高到5．065kPa(绝)。在相同循环水温条件下，由于空气泄漏不能被排除引起汽机背压升高，造成的能量损失见表1。表l汽机背压升高温造成的能量损失对比表汽机背压(绝)汽机排汽相应压力下的热培／kJ·kg／kPa射水喷射器水环式真空泵3.3772549.9942549.9945.0652562.55410.13035.55812.56净能量损失35.55812.56因此，使用水环式真空泵后，当负压系统空气泄漏量增加100％时，每克从排汽缸排出的乏汽能比使用喷射器减少能量损失23．028kJ／kg。如果标煤价格为0．2元／kg，对200MW机组而言，假设蒸汽排汽量为579t／h，电厂效率为45％．当负压系统空气泄漏量增加100％时，水环式真空泵能比喷射器每JJ,1@减少经济损失为(23．02×5791×1000)／(7000×4．1868×45％)x0．2=202．19574元／h，如果以每年运行5000h计算，使用水环式真空泵每年可节省人民币101．979万元b．更换真空泵电机。原有射水式真空泵的额定功率为110kW，新式水环式真空泵的额定功率为80kW，每年所节约的厂用电为(110—80)x24×365=262800kW·h。如电费按0．5元／(kW·h)计算，每年可节约13．14万元。c、取消射水池。由于取消射水池，每年可节省的射水池防渗水费用8万元。综上所述，将射水抽气装置改造成水环式真空泵，大约每年可节省人民币122．24万元一年即可收回投资成本4改造设计方案中电投辽宁清河电厂200MW机组原有的真空系统是使用两台射水喷射器。如果改造成使用水环式真空泵的真空系统，改造方案如下：a．一次水(即密封水)可以取自凝结水。用一根直径为20的不锈钢管从凝结水泵出口引出(为了便于检修，管道上安装1个隔离阀门)。由于水环式真空泵在正常运行期间基本不需要补水，所以正常运行后不再取用凝结水，不会影响凝结水系统的正常运行。b．二次水(即密封水的冷却水)可以取自循环水。用一根直径为1O0碳钢管从循环水泵出口引出，回水可接在凝汽器出口管道上(为了便于检修，来水和回水管道上安装1个隔离阀门)。依据《火力发电厂汽水管道设计技术规定DLGJ23—81》，取管道内水流速为2rn／s，循环水密度取1000kJm，则循环水流量为：G=(D／594．5)·w／v=56．6h式中，G一介质的流量，t／h；D一管子内径，mila；一介质的比容，m／kg；一介质的流速，m／s排水而凝汽器循环水总流量为13300t／h，所以二次水量占循环水总流量的百分比非常小，仅为0．4255％，不会影响循环水系统的正常运行。c．真空抽气管道很大一部分可以利用原有的真空抽气管道，如果水环式真空泵位置安排得当，需要增加的管道不会超过8m。d．水环式真空泵位置建议安装在原射水泵位置。这样可以利用原有射水泵的基础．节省资金；还可以使真空抽气管道变短，减少管道阻力。1、技术质量情况分析#7机水环真空泵系统技术改造工程在改造前就确定了改造后应达到的效果。真空泵改造工作结束，投入运行后完全达到设计和使用要求，使机组的真空得到了保证。为汽轮机安全稳定运行打下了良好基础。(设备更换的范围、设备名称、技术指标达到情况2、经济效益情况分析此项目主要经此改造以后，#7机组投运至今从未发生因真空泵改造本身对机组真空系统有所影响的事件。机组真空值都得以保证，减少了不必要的机组甩负荷以及设备停运次数，保证了机组的安全性、稳定性、经济性运行，提高了机组的经济性发电量。并且能够迅速的收回投资成本，该投资所产生的能效比较高。改造后真空可提高1-2Kpa，每降低1Kpa真空，节约标煤1.5～1.8g/KWH，按标煤每吨400～500元，每年发电量13亿KWH计算，年创效益：年发电量13×节约标煤1.5～1.8×真空可提高2Kpa×每吨标煤价400～500＝216～225万元。效益相当可观.（从安全方面和启停机缩短时间）