水環(huán)式真空泵工作水強行冷卻的研究和應(yīng)用

　　1設(shè)備概況1.1設(shè)備基本狀況某電廠兩臺汽輪機是上海電氣電站設(shè)備有限公司汽輪機廠制造的N630-24.2/566/566型超臨界、?次中間再熱、單軸、三缸四排汽、凝汽式汽輪機。

　　該機組配套哈爾濱汽輪機廠輔機工程有限公司生產(chǎn)的N-38000型雙背壓、雙殼體、單流程、表面式凝汽器。凝汽器冷卻水系統(tǒng)采用冷卻塔循環(huán)供水冷卻方式，冷卻水系統(tǒng)配套兩臺88LKXA-27.4型循環(huán)水泵，以滿足機組在不同季節(jié)和不同負荷對冷卻水量的要求。凝汽器抽空氣系統(tǒng)配套三臺改進型2BW4 353-0EK4型水環(huán)真空泵，機組正常運行時，兩臺運行，一臺備用。

　　2前期調(diào)研及方案選擇2.1系統(tǒng)主要問題某電廠一期工程兩臺600MW超臨界燃煤汽輪發(fā)電機組于2007年9月和11月投運�？紤]到機組帶負荷能力強，汽輪機通流能力和強度設(shè)計均能滿足630MW負荷安全連續(xù)運行。2008年12月對機組擴工作。容至630MW，機組型號變更為N630-24.2/566/566.自投產(chǎn)以來，凝汽器及抽空氣系統(tǒng)主要存在三個問題：真空泵葉輪存在設(shè)計缺陷，##檢查性大修發(fā)現(xiàn)葉輪輪轂多處存在裂紋。

　　凝汽器采用串聯(lián)抽空氣方式，雙背壓不明顯。

　　凝汽器背壓高于同區(qū)域它廠，影響機組經(jīng)濟性。

　　2.2凝汽器真空提高方案選擇2.2.1增加真空泵運行數(shù)量壓力為12.33kPa，真空泵工作水在40~50丈溫度下會大量汽化。抽吸工質(zhì)汽化產(chǎn)生的氣體，擠占真空泵抽氣量，造成真空泵出力不足。在凝汽器真空系統(tǒng)嚴(yán)密性良好的情況下，只靠增加真空泵運行數(shù)量不能達到降低凝汽器背壓的效果。

　　2.2.2提高真空泵換熱器效率理想狀態(tài)下，提高真空泵換熱器效率，降低工作介質(zhì)溫度能夠起到降低真空的效果，但不符合我公司實際。主要因為：真空泵采用板式換熱器，能夠利用紊流換熱盡可能降低介質(zhì)溫度，但冷卻介質(zhì)為開式水，泥沙嚴(yán)重易造成換熱器堵塞。這種多l(xiāng)a水對表1真空提高裝置設(shè)計參數(shù)項目名稱單位內(nèi)容制冷機制冷量kcal/h80x104制冷機尺寸參數(shù)mm（長x寬x高）4700x1995x2360制冷機熱水流量t/h200開式冷卻水流量t/h398開式冷卻水冷卻水泵功率kW37熱水流量t/h119熱水溫度范圍T130/115熱水泵功率kW30熱水泵流量t/h198冷凍水流量t/h152冷凍水溫度范圍T12/7冷凍水泵功率kW30冷凍水泵流量t/h200事故冷水泵功率kW11事故冷水泵流量t/h1202.3終方案確認情況在不開開式水泵和循環(huán)水泵低速運行時更為明顯。

　　2.2.3加裝大氣噴射裝置通過真空泵改變工作水溫度的抽吸試驗表明，水環(huán)式真空泵入口加裝大氣噴射器后，可以降低真空泵極限抽吸壓力，即真空泵內(nèi)工作水溫度高于汽輪機低壓缸排汽壓力時，不會形成因真空泵抽吸極限壓力過高對凝汽器真空改善造成制約。因此加裝大氣噴射器是提高低負荷階段凝汽器真空的有效手段。

　　2.2.4對凝汽器抽空氣方式進行優(yōu)化凝汽器抽空管路初設(shè)計為并抽分管制，目的是讓高壓側(cè)的汽氣混合物到低壓側(cè)去，減輕真空泵的負擔(dān)，減小抽氣管的尺寸，簡化抽空氣系統(tǒng)，減少真空泵臺數(shù)。所以如真正減少低壓側(cè)凝汽器抽空被排擠，不僅需要將凝汽器抽空管路由串聯(lián)母管制改為并聯(lián)分管制，還應(yīng)全面增加抽空管尺寸，系統(tǒng)連接如，設(shè)計參數(shù)如表1.另外我們還對如下問題存在擔(dān)憂：凝汽器設(shè)計上要求抽空氣管路應(yīng)布置在冷卻水的進口側(cè)，以形成汽流壓差。由于凝汽器采用循環(huán)水雙進雙出設(shè)計，抽空氣改為并聯(lián)分管制時很難布置。

　　舷：木E力簡要系統(tǒng)。2.5對抽空氣母管進行噴水減溫在凝汽器至真空泵的抽空氣管間，加裝蒸汽凝結(jié)裝置。通過多級水封加噴淋的方式將低溫水注入，持續(xù)減少后續(xù)管路蒸汽體積流量，提高真空泵抽吸干空氣量百分比，終達到提高凝汽器真空的目的。該方案理論上可行。

　　由以上分析可知，降低真空泵入口管道背壓值佳方案是保證真空泵工作水清潔低溫。為此終方案確定為在增加一套智能制冷設(shè)備，通過直接降低真空泵的工作水溫和在抽空氣管上加裝噴淋裝置噴灑冷凍水綜合措施，達到降低凝汽器背壓的目的。

　　3項目實施及遇到的問題3.1系統(tǒng)簡介整個系統(tǒng)以熱水型單效吸收式制冷機為核心設(shè)備，圍繞該溴化鋰制冷機分三個流程。流程一：從凝結(jié)水系統(tǒng)中取一路熱水作為動力源，我公司取在5低壓加熱器前后。流程二：從凝汽器循環(huán)水進出水取一路冷卻水，作為制冷機的冷卻回路。流程三：通過冷水泵將制冷機制出的冷水送至兩個部位，一路進入真空泵內(nèi)部成為真空泵的工作水，另外一路進入凝汽器至真空泵的空氣管道內(nèi)。

　　3.2項目主要問題3.2.1制冷機結(jié)晶制冷機調(diào)試時，溶液濃度過高，天氣溫度低，致使制冷機吸收器及換熱器結(jié)晶。修改邏輯保證制冷機正常稀釋時間不少于900秒，增加保安回路，機組突然失電后保安電應(yīng)盡快供應(yīng)。增加冷卻水回路再循環(huán)閥，降低冬季冷卻效果。

　　3.2.2真空泵冷卻水回水差調(diào)試低壓抽水器時，低壓抽水器抽水能力為12~19t/h，達不到設(shè)計22t/h要求。更換抽水能力強的抽水器，更改邏輯為低壓抽水器工作正常后，再開啟對應(yīng)真空泵的電動三通門。

　　3.2.3真空泵水位無法維持在真空泵入口母管上加裝冷凍水噴淋裝置，但C真空運行時（母管個分支），汽水分離器水位無法維持。將冷凍水噴淋裝置隔離。

　　4設(shè)備能效試驗4.1試驗過程我們邀請了西安熱工院熱力系統(tǒng)技術(shù)部對該設(shè)備進行第三方能效試驗。試驗分為四個環(huán)節(jié)：真空嚴(yán)密性試驗，真空泵工作水強行冷卻裝置投停試驗，設(shè)備投停對凝汽器平均壓力的影響，設(shè)備耗能評估。主要數(shù)據(jù)見表2.表2真空提高裝置試驗結(jié)果表項目名稱單位循環(huán)水泵運行方式真空泵運行方式強制冷卻裝置運行方式運行停止運行停止運行停止低壓凝汽器性能計算結(jié)果低壓凝汽器冷卻水溫升低壓凝汽器熱負荷低壓凝汽器壓力下飽和溫度低壓凝汽器傳熱端差高壓凝汽器性能計算結(jié)果高壓凝汽器冷卻水溫升高壓凝汽器熱負荷高壓凝汽器壓力下飽和溫度高壓凝汽器傳熱端差總體性能凝汽器平均壓力冷卻水總溫升總的熱負荷在冷卻水進口溫度30T和實測流量67345m3/h條件下修正后的低壓凝汽器壓力修正后的高壓凝汽器壓力修正后的凝汽器平均壓力4.2數(shù)據(jù)分析機組在不同負荷工況下，真空泵工作液強制冷卻裝置總等值耗功為519.10kW~564.04kW，且隨著機組負荷的升高稍有增加。機組600MW負荷工況，真空泵工作液強制冷卻裝置運行后，工作液溫度降低至14.348丈，真空泵抽吸能力提高，使得凝汽器平均壓力降低0.803kPa.機組600MW負荷工況，在冷卻水進口溫度30丈、實測冷卻水流量67345m3/h，兩臺真空泵并聯(lián)運行條件下，真空泵工作液強制冷卻裝置投運后的汽輪機凈出力較投運前增加4435.2kW. 4.3試驗中發(fā)現(xiàn)問題1B、2A、2C真空泵冷卻水流量不足，需要對冷卻水回路堵塞情況進行檢查。凝汽器真空壓力測點數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，檢查凝汽器內(nèi)部網(wǎng)籠探頭取壓管裝反，內(nèi)部U型彎積水影響測量效果。

　　5結(jié)論真空泵工作水強行冷卻裝置為降低工作液溫度開辟了新的途徑，機組投運真空泵工作液強制冷卻裝置后，真空泵工作液溫度得到了明顯的降低，大大提高了真空泵的抽吸能力，機組600MW負荷工況，在冷卻水進口溫度30丈，實測冷卻水流量67345m3/h，能夠降低煤耗2.27g/kWh.