摘要：介紹某火力發(fā)電廠直接空冷機(jī)組的真空系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化改造的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，探討優(yōu)化改造的經(jīng)濟(jì)性，為火電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供一些思路和方法。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠;直接空冷機(jī)組;真空系統(tǒng);真空泵;射汽抽汽器

引言

改造機(jī)組為哈爾濱汽輪機(jī)有限責(zé)任公司制造的汽輪機(jī)，型號為CLNZK660-24.2/566/566、超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、直接空冷機(jī)組。汽輪機(jī)低壓缸排汽由兩根排汽管進(jìn)入空冷島A型冷凝器管束，冷凝器管束的頂端設(shè)置一個(gè)管箱，管箱上部配有抽空氣管，抽空氣管與2臺(tái)水環(huán)真空組成的抽真空系統(tǒng)連接，A型冷凝器管束中未凝結(jié)的汽體和空氣通過真空系統(tǒng)抽出，保證了汽輪機(jī)排汽壓力在設(shè)計(jì)真空區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

改造機(jī)組的真空泵是納西姆泵廠生產(chǎn)的 2BE1 403（配185KW電機(jī)），每臺(tái)機(jī)組配2臺(tái)泵，通常1用1備。真空泵冷卻水源來自用閉式循環(huán)水，冬季運(yùn)行小機(jī)熱泵使得循環(huán)水溫度提高到30°C以上，每年冬天約有4個(gè)月真空泵工作水溫高于30℃。再加上一定的傳熱溫差，工作液溫度有可能達(dá)到四十度，此時(shí)真空泵長期運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生葉輪汽蝕、高噪音等安全性問題。真空泵每年因汽蝕而更換葉輪。另外，由于凝汽器的真空嚴(yán)密性不夠優(yōu)良，干空氣的泄露量較大，單臺(tái)2BE1-403真空泵的出力不足維持凝汽器的最低背壓，經(jīng)常出現(xiàn)運(yùn)行兩臺(tái)真空泵的情況.嚴(yán)重影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全運(yùn)行。

1 ?優(yōu)化改造情況

采用三級蒸汽噴射器抽真空系統(tǒng)，取代原有的真空泵抽真空系統(tǒng)，來保證凝汽器真空不受真空泵抽汽能力不足的影響，保證凝汽器保持最佳真空狀態(tài)。三級蒸汽噴射器抽真空系統(tǒng)不需消耗電能，采用四抽的蒸汽作為動(dòng)力蒸汽（660MW負(fù)荷四抽壓力為0.827MPa、溫度為371℃，330MW負(fù)荷四抽壓力為0.395MPa、溫度為334.8℃），來引射凝汽器里的空氣和對應(yīng)飽和壓力下的水蒸氣，抽出的凝汽器混合氣體中的水蒸氣和動(dòng)力蒸汽，經(jīng)過采用凝結(jié)水作為冷卻水的列管式換熱器，熱量回收到凝結(jié)水中，水蒸氣冷凝成輸水回收到熱井，從而達(dá)到整個(gè)抽真空系統(tǒng)的零消耗。

真空節(jié)能改造熱力系統(tǒng)示意圖

2 ?改造后的試驗(yàn)

2.1 ?試驗(yàn)的過程

由于廠里的嚴(yán)密性不合格，約450Pa/min，正常運(yùn)行一臺(tái)真空泵無法滿足要求，廠里運(yùn)行了兩臺(tái)真空泵。為測試在嚴(yán)密性很差的工況下，三級蒸汽噴射器系統(tǒng)能否滿足要求，本次試驗(yàn)分為兩部分：

測試三級蒸汽噴射器系統(tǒng)在嚴(yán)密性合格的情況下，能否比單臺(tái)真空泵提高真空。由于嚴(yán)密性不合格，測試過程改為對比兩臺(tái)真空泵運(yùn)行的真空 和 三級噴射器系統(tǒng)與一臺(tái)真空泵運(yùn)行時(shí)的真空。

測試三級蒸汽噴射器系統(tǒng)在嚴(yán)密性嚴(yán)重不合格的情況下（大于400Pa/min）能否維持凝汽器真空，替代真空泵運(yùn)行。

2.2 ?試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集

2.3 ?試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)表前三行數(shù)據(jù)可知，397MW工況下，一臺(tái)水環(huán)真空泵+蒸汽噴射器運(yùn)行，真空值為12.45kPa，凝結(jié)水溫度由51.8℃升高到54.98℃。切換至兩臺(tái)水環(huán)真空泵運(yùn)行，真空值為13kPa，凝結(jié)水溫度沒有變化。以上數(shù)據(jù)說明改用蒸汽噴射器系統(tǒng)后，真空提高了0.55 kPa，凝結(jié)水溫度升高了3.18℃。

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)表后四行數(shù)據(jù)可知，400MW工況下，只投運(yùn)蒸汽噴射器系統(tǒng)，真空值為13.06kPa;只投運(yùn)兩臺(tái)真空泵，真空值為13kPa;蒸汽噴射器系統(tǒng)和兩臺(tái)真空泵都運(yùn)行，真空值為13kPa。以上數(shù)據(jù)說明在此嚴(yán)密性下，僅投運(yùn)三級蒸汽噴射器抽真空系統(tǒng)可以維持真空，可以替代兩臺(tái)水環(huán)真空泵。

3 ?改造的節(jié)能效果分析

3.1 ?節(jié)約廠用電：

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)表可知，一臺(tái)水環(huán)式真空泵運(yùn)行時(shí)電流為260A左右，電壓380V，水環(huán)式真空泵運(yùn)行時(shí)的功耗為130KW。投運(yùn)三級噴射器抽真空系統(tǒng)后，水環(huán)真空泵停運(yùn)功耗為0KW。機(jī)組年運(yùn)行小時(shí)數(shù)按6500h計(jì)算，則全年可節(jié)省廠用電：130×6500=84.5萬kw.h。以目前電廠上網(wǎng)電價(jià)0.38元/KWh計(jì)算，則全年可節(jié)電費(fèi)用32.1萬元。

3.2 ?節(jié)煤效益

a.真空提高帶來的節(jié)煤收益

對于660MW空冷機(jī)組真空每提高1kPa節(jié)約煤耗1.5 g/（KW.h）。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)表可知，改用蒸汽噴射器系統(tǒng)后，真空提高了0.55 kPa。機(jī)組真空提高后煤耗下降0.825 g/kW.h。

b.動(dòng)力蒸汽消耗對煤耗的影響

對于660MW空冷機(jī)組，每消耗1噸0.4MPa的動(dòng)力蒸汽影響煤耗增加0.1g/kW.h。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)表可知，三級蒸汽噴射器運(yùn)行時(shí)，動(dòng)力蒸汽的消耗量大概約2.1t/h，將會(huì)影響機(jī)組煤耗增加0.21g/kW.h。

c.熱量回收加熱凝結(jié)水的節(jié)煤收益

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)表可知，三級蒸汽噴射器運(yùn)行時(shí)，凝結(jié)水溫度升高了3.18℃，凝結(jié)水流量為920t/h。凝結(jié)水溫度升高可減少七段抽汽約5t/h，折合煤耗可降低0.2g/kW.h。

綜合上面abc三部分，則煤耗下降0.815g/kWh，按照年利用小時(shí)數(shù)4700h計(jì)算 ，則每年節(jié)約標(biāo)煤2528t，標(biāo)煤單價(jià)以500元/噸計(jì)算，則每年可實(shí)現(xiàn)節(jié)煤收益126.4萬元。

3.3 ?節(jié)省除鹽水的消耗

空冷機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行中真空泵抽出的不凝結(jié)氣體中含有水蒸汽較多，在真空泵中冷卻成水，會(huì)造成大量水在汽水分離器溢流，從而浪費(fèi)了大量的除鹽水，水蒸汽的熱量也不能得到回收利用;另外水環(huán)真空泵工作液也需要不定時(shí)的補(bǔ)充。

3.4 ?節(jié)省維護(hù)費(fèi)用

采用三級蒸汽噴射器抽真空系統(tǒng)后，無運(yùn)轉(zhuǎn)單元幾乎零維護(hù)，原水環(huán)式真空泵由于長期備用，也大大降低了維修換件等維護(hù)成本。維護(hù)費(fèi)用不好量化，暫不計(jì)算收益。

4 ? 結(jié)論

通過真空系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化改造后的現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果和節(jié)能效果分析，初步得出采用三級蒸汽噴射器抽真空系統(tǒng)后，單機(jī)經(jīng)濟(jì)效益每年約為150萬元。

作者簡介：

高午印（1986-），男，工程師，主要從事火力發(fā)電廠集控運(yùn)行管理與安全管理工作。