單龍輝

（銅山華潤電力有限公司，江蘇 徐州 221000）

1 百萬機(jī)組凝器真空系統(tǒng)現(xiàn)狀

圖1 1000MW機(jī)組凝器真空系統(tǒng)圖

我公司1000MW機(jī)組真空泵兩運(yùn)一備，每臺真空泵單獨抽吸一臺凝器。正常運(yùn)行時單臺真空泵電流大約為160～170A，單臺泵每小時耗電量大約為90kW·h左右。真空泵工作水為開式水冷卻，夏季工況下，循環(huán)水溫32℃左右，真空泵工作水溫42℃，回水39℃。水在40℃的汽化壓力為7.3kPa，50℃的汽化壓力為12.3kPa，真空泵工作水在40～50℃之間會產(chǎn)生大量汽化。真空泵因抽吸自身工質(zhì)汽化產(chǎn)生的氣體，擠占真空泵抽氣量，造成真空泵效率嚴(yán)重下降，出力嚴(yán)重不足，進(jìn)而影響凝器真空。圖1為1000MW機(jī)組凝器真空系統(tǒng)圖。

原設(shè)計抽真空設(shè)備主要用作汽輪機(jī)啟動初期的快速建立真空，要求在30min內(nèi)達(dá)到機(jī)組啟動要求，實際正常運(yùn)行中，無那么大的需求。因此，在正常運(yùn)行中，通過以小代大的方式達(dá)到節(jié)能目的。水環(huán)泵效率低，約30%左右，羅茨真空泵效率高達(dá)70%。因此，使用高效設(shè)備可達(dá)到節(jié)能目的。凝汽器嚴(yán)密性良好情況下，水環(huán)真空泵也能維持，凝汽器真空是不會下降的，但在夏季高水溫下，水環(huán)泵的抽氣能力大幅下降，如果這個抽氣量下降到維持真空的臨界值以下時就將導(dǎo)致真空下降。另一方面，工作水溫度的升高，也會使得其對應(yīng)的飽和壓力（極限真空降低）升高，從而可能引起凝汽器的實際真空值低于其應(yīng)達(dá)真空值，應(yīng)用不受水溫影響的高效真空維持裝置就存在真空提高的預(yù)期。羅茨真空泵或蒸汽噴射器的運(yùn)行不受季節(jié)影響。

2 羅茨泵改造

2.1 羅茨泵原理

羅茨真空泵是指泵內(nèi)裝有兩個相反方向同步旋轉(zhuǎn)的葉形轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子間、轉(zhuǎn)子與泵殼內(nèi)壁間有細(xì)小間隙而互不接觸的一種變?nèi)菡婵毡茫ㄈ鐖D2）。

2.2 改造方案

在原有基礎(chǔ)上，拆除一套水環(huán)真空泵，在拆除的位置上增加2套羅茨真空泵組，占地約10m2，改造后正常運(yùn)行方式為：二運(yùn)二備（啟機(jī)建立真空后，原來配置的2臺真空泵全部停運(yùn)作備用泵），凝器出現(xiàn)真空異常下降時，小泵出力不夠時，大泵聯(lián)啟，維持真空。

2.3 改造費用（如表1）

2.4 改造收益

節(jié)電效益。單臺機(jī)組使用的兩臺真空泵運(yùn)行總電流為360A，羅茨真空泵改造后，兩臺羅茨泵的總運(yùn)行電流約為60A左右，冬季氣溫降低時會根據(jù)實際需要由一臺設(shè)備維持真空（電流會降至27A左右）。按6000運(yùn)行小時/年計算如表2。

表1

表2

節(jié)省真空泵維護(hù)費用。改造后，因原配置的真空泵僅在啟機(jī)建立真空時投入運(yùn)行，機(jī)組正常運(yùn)行時，水環(huán)真空泵長期處于備用狀態(tài)，只做定期試啟，不存在汽蝕狀況，不存在設(shè)備損壞的問題，因此，技改后，原真空泵可大大減少維護(hù)次數(shù)，實現(xiàn)少維護(hù)或免維護(hù)，從而節(jié)省大量的檢修費用和減少大量的檢修時間。原有3臺真空泵每2年檢修一次，每臺每次檢修費用為2萬元（含配件），每10年更換一次轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子每根15萬元，20年內(nèi)3臺真空泵總節(jié)省費用：150萬元。新增的凝汽器真空調(diào)節(jié)系統(tǒng)裝置運(yùn)行20年內(nèi)平均1年一次檢修，總費用約20萬元。整體20年內(nèi)節(jié)約130萬元，平均年節(jié)約6.5萬元。

環(huán)保效益：每臺機(jī)組每年節(jié)省電量1060000kW·h（按6000運(yùn)行小時計算），相當(dāng)于節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤318噸，減少二氧化碳排放650噸。節(jié)煤收益。在夏季高溫時期可提高凝器真空，提高潛力在300～1000Pa，5～10月份6個月平均提高真空500Pa，每提高500Pa，相應(yīng)的可降低發(fā)電煤耗約1.3克/千瓦時。

保守估計降低煤耗收益：按夏季180天計，機(jī)組發(fā)電電量約20億kW·h，節(jié)約標(biāo)煤：2000000000×1.3×10-6＝ 2600噸，按標(biāo)煤 600元 /噸計，收益每年156萬元。

總投資183萬元，年收益156+47.9+6.5=210.4萬元，當(dāng)年可收回投資。

3 真空系統(tǒng)改造可靠性分析

羅茨真空泵是并聯(lián)在原有系統(tǒng)上，不影響原有水環(huán)真空泵的使用。

（1）機(jī)組啟動時，按原運(yùn)行方式將原有水環(huán)抽真空設(shè)備投入運(yùn)行，用以建立真空。

（2）機(jī)組運(yùn)行正常、真空穩(wěn)定情況下，羅茨真空泵用以維持真空，原有水環(huán)真空泵做備用。機(jī)組真空系統(tǒng)萬一發(fā)生嚴(yán)重泄漏，羅茨真空泵不能維持凝汽器真空時，自動將大泵的其中一臺或二臺投入運(yùn)行，以滿足真空要求。

（3）羅茨真空泵設(shè)備故障需要檢修時，水環(huán)真空泵投入運(yùn)行。

4 結(jié)語

（1）采用羅茨泵改造后，降低了機(jī)組運(yùn)行期間真空泵的耗電量，節(jié)能效果明顯。

（2）由于羅茨泵的工作原理與水環(huán)真空泵不同，因此羅茨真空泵可以提高機(jī)組運(yùn)行期間的凝汽器真空，同時羅茨真空泵的運(yùn)行不受季節(jié)影響。凝汽器真空的提高有利于機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

（3）羅茨泵存在日常維護(hù)量大、系統(tǒng)配置復(fù)雜、故障點多、對機(jī)組真空嚴(yán)密性要求高等問題。

（4）真空系統(tǒng)改造后由于保留原有真空泵作為啟動和備用設(shè)備，因此改造工作具可靠性。

[1]2×1000MW機(jī)組運(yùn)行規(guī)程汽機(jī)部分[J].銅山華潤電力有限公司.

[2]王國清，楊世斌，梁建勇，王彥忠.汽輪機(jī)設(shè)備運(yùn)行技術(shù)問答[M].中國電力出版社,2003,34-39.

[3]汽機(jī)設(shè)備與系統(tǒng)[J].銅山華潤電力有限公司，上海交通大學(xué).

[4]田豐.汽輪機(jī)設(shè)備與系統(tǒng)及系統(tǒng)[J].中國電力出版社，2013，300-318.