王 武

（中海福建燃?xì)獍l(fā)電有限公司，福建莆田 351156）

1 系統(tǒng)概述

某聯(lián)合循環(huán)電廠規(guī)劃建設(shè)8 套390 MW 燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組，一期工程建設(shè)4 套機(jī)組，已于2010 年投產(chǎn)。機(jī)島設(shè)備采用東方電氣集團(tuán)公司引進(jìn)日本三菱技術(shù)生產(chǎn)的M701F3 燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)機(jī)組，一拖一單軸布置。余熱鍋爐為無錫華光鍋爐股份有限公司引進(jìn)比利時CMI 公司技術(shù)設(shè)計生產(chǎn)的三壓、再熱、立式、無補燃、自然循環(huán)余熱鍋爐。

汽輪機(jī)凝汽器是由喉部、水室、殼體、及底部的滑動、固定支座等組成的全焊接結(jié)構(gòu)，系單殼體、雙流程、表面式凝汽器。采用海水開式冷卻，海水取自福建東南處的湄洲灣海域。凝汽器參數(shù)：凝汽器背壓5.2 kPa，凝汽器進(jìn)口冷卻水溫度20.69 ℃，空氣泄漏質(zhì)量流量12 kg/h，排入凝汽器乏汽量366.9 t/h，抽空氣處氣體過冷度4 ℃，循環(huán)水壓力0.2 MPa。

每臺機(jī)組凝汽器配置2 臺水環(huán)式真空泵，總共8 臺真空泵機(jī)組。啟動時，兩泵同時運行，快速建立真空，正常運行時，一運一備，維持凝汽器真空。

水環(huán)式真空泵由佶締納士機(jī)械有限公司生產(chǎn)，型號為TC-11 雙級錐體水環(huán)真空泵（表1）。

2 系統(tǒng)存在的問題

2.1 機(jī)組正常運行中，真空泵余量過大

凝汽器真空泵的作用是抽走凝汽器中泄漏進(jìn)去的干空氣以及不凝結(jié)氣體，以維持凝汽器的高真空。在凝汽器真空機(jī)組設(shè)計選型時，根據(jù)HEI 標(biāo)準(zhǔn)，真空泵的抽氣能力需按照HEI 標(biāo)準(zhǔn)中泄漏量考慮100%的裕量來選型。實際在我國電廠設(shè)計中，會進(jìn)一步擴(kuò)大真空機(jī)組的抽氣裕量。另外，考慮到每年燃?xì)怆姀S開停機(jī)次數(shù)多，為了縮短開機(jī)時凝汽器建立真空的時間，真空泵的抽氣量也會往大抽氣量機(jī)型選型。根據(jù)統(tǒng)計佶締納士機(jī)械有限公司承接的電廠真空泵項目中，國內(nèi)燃?xì)怆姀S的凝汽器真空機(jī)組都存有高達(dá)100%以上的抽氣余量。

表1 真空泵相關(guān)參數(shù)

電廠機(jī)組設(shè)計工況條件下（入口壓力4.9 kPa，冷卻水溫20 ℃），現(xiàn)有機(jī)組TC-11 單泵出力高達(dá)65 kg/h。在凝汽器嚴(yán)密性良好的情況下，根據(jù)經(jīng)驗，350 MW 燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組凝汽器干空氣泄漏量不足20 kg/h，真空泵抽氣裕量已經(jīng)高達(dá)250%。由于真空泵容量過大，給整個凝汽器系統(tǒng)帶來許多弊端，會造成真空泵振動、噪聲大、能耗高，容易發(fā)生氣蝕，降低機(jī)組運行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

2.2 水環(huán)式真空泵的極限

由水環(huán)式真空泵的工作原理可知，當(dāng)真空泵水環(huán)溫度達(dá)到凝汽器壓力下對應(yīng)的飽和溫度時，泵內(nèi)水環(huán)開始汽化，不但使真空泵的抽吸能力急劇下降，達(dá)到極限能力，長時間運行還會引起真空泵葉片汽蝕損傷。此時若想再次提高水環(huán)式真空泵的極限，就必須不斷降低水環(huán)溫度，這顯然需要較高的運行成本，經(jīng)濟(jì)性較差。

3 節(jié)能改造方案

3.1 綜合考慮的因素

（1）現(xiàn)有真空泵有較大的抽氣裕量，可以用小功率的真空泵替代。

（2）同時兼顧每次開機(jī)時快速建立真空需要大抽氣量。

（3）考慮異常工況，凝汽器嚴(yán)密性異常。

3.2 研究思路

（1）保留現(xiàn)有的TC-11 真空泵，在原有真空系統(tǒng)上并聯(lián)一套具有合適抽氣量、高效低功率的小泵作為高真空維持系統(tǒng)使用，如圖1 所示。

（2）開機(jī)時，3 臺真空泵同時啟動，達(dá)到極限出力后，2 臺大泵關(guān)閉，1 臺小泵維持。

（3）實際需求抽氣量可通過實際測量確定，現(xiàn)有的大泵TC-11功率為110 kW，預(yù)計采用羅茨—水環(huán)泵組維持，額定功率29.5 kW。

（4）在常規(guī)羅茨—水環(huán)泵組基礎(chǔ)上，采用雙級串聯(lián)冷卻，設(shè)兩個冷卻器，一級冷卻器冷卻水來自復(fù)用水（淡水），采用管式換熱器；二級冷卻器冷卻水來自中央空調(diào)冷凍水（除鹽水），采用板式換熱器，使泵組在高溫季節(jié)或低負(fù)荷時，表現(xiàn)出比原配真空泵更高的真空值，使得凝汽器的真空更接近其應(yīng)達(dá)真空值。

圖1 凝汽器真空系統(tǒng)改造示意

3.3 研究改造的基本原則

（1）在不影響改造后真空效果前提下，盡可能利用原有設(shè)備，減少改造工作量。

（2）保持現(xiàn)有系統(tǒng)不變，現(xiàn)有的參數(shù)應(yīng)保持不變，凝汽器真空甚至有所提高。

（3）保持真空泵的土建、基座位置不變。

3.4 改造可靠性分析

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

（2）機(jī)組運行正常、真空穩(wěn)定情況下，高效真空泵組投入運行、用以維持真空，原有抽真空設(shè)備切除做備用。

（3）機(jī)組真空系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重泄漏，羅茨—水環(huán)泵組不能維持凝汽器真空時，將原有抽真空設(shè)備其中1 臺或2 臺投入運行以滿足真空要求。

（4）羅茨—水環(huán)泵組在檢修或設(shè)備故障時，原有抽真空設(shè)備自動投入運行，確保真空要求。

（5）改造后機(jī)組正常運行時主要以羅茨—水環(huán)泵組維持真空，均為一運二備運行方式，設(shè)備之間有可靠的聯(lián)鎖控制系統(tǒng)。改造后機(jī)組真空系統(tǒng)的安全可靠性不會降低，故真空系統(tǒng)改造安全可靠。

4 改造后節(jié)能效果

從電廠3#機(jī)改造后的羅茨—水環(huán)泵組試運參數(shù)對比分析（表2），項目實施后，每臺機(jī)組年節(jié)省費用約20 萬元，可將優(yōu)化改造前耗電費用降低86.1%，大幅降低凝汽器抽真空系統(tǒng)廠用電消耗，項目執(zhí)行情況良好，成效顯著。主要收益如下。

表2 真空系統(tǒng)改造前后運行參數(shù)對比

（1）單泵運行電流降低155 A。原TC-11 真空泵電機(jī)功率110 kW，運行電流180 A，新增羅茨—水環(huán)泵組2BW6-2600 電機(jī)功率29.5 kW，高真空狀態(tài)下軸功率約18 kW，運行電流約25 A。

（2）節(jié)水。改造前耗水量90 m3/h，改造后15 m3/h。

（3）真空泵出現(xiàn)氣蝕的狀況減少，設(shè)備運維成本降低，大部分時間開小泵，小泵維修費用和損耗費用都比原大泵低。

（4）在未影響原有真空度的情況下，增加1 臺真空泵，機(jī)組運行可靠性增加。

5 總結(jié)

本次凝汽器真空系統(tǒng)改造，不僅達(dá)到了高效節(jié)能的目的，還徹底解決水環(huán)真空泵的極限真空問題，使得水環(huán)泵真空泵的抽氣性能不再受工作水溫度制約。在高溫季節(jié)或低負(fù)荷時，表現(xiàn)出比原配真空泵更高的真空值，使得凝汽器的真空更接近其應(yīng)達(dá)真空值。技改后，原配真空泵長期在備用狀態(tài)下，而不必作任何的檢修計劃，節(jié)省了大量檢修工作量和維護(hù)費用。該節(jié)能改造項目具有很高的推廣價值。