超超臨界機(jī)組真空泵制冷裝置的應(yīng)用及節(jié)能效果分析

柯永省

（浙江浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 溫州325600）

1 系統(tǒng)概述

浙能樂清電廠二期機(jī)組采用上海汽輪機(jī)有限公司和德國SIEMENS公司聯(lián)合設(shè)計制造的N660－25／600／600超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓、反動凝汽式汽輪機(jī)。每臺機(jī)組凝汽器高、低壓汽側(cè)各配備2臺水環(huán)式機(jī)械真空泵，1臺運(yùn)行，1臺備用；真空泵密封水正常補(bǔ)水為閉冷水，備用為凝輸水，密封水冷卻水采用開式循環(huán)水。真空泵是汽輪機(jī)凝汽系統(tǒng)中重要的輔助設(shè)備，承擔(dān)著汽輪機(jī)啟動時建立真空和正常運(yùn)行時抽吸漏入真空系統(tǒng)的空氣和蒸汽凝結(jié)過程中殘留的不凝結(jié)氣體的任務(wù)，以維持凝汽器的正常真空。水環(huán)式真空泵系統(tǒng)簡單、性能可靠，廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電廠。

2 水環(huán)式真空泵原理及問題

2.1 水環(huán)式真空泵原理

水環(huán)式真空泵（圖1）主要部件為葉輪和殼體。葉輪偏心地裝在殼體上，隨著葉輪的旋轉(zhuǎn)，工作液體在殼體內(nèi)形成運(yùn)動的水環(huán)，水環(huán)內(nèi)表面也與葉輪偏心，由于在殼體的適當(dāng)位置開設(shè)有吸氣口和排氣口，水環(huán)泵就完成了吸氣、壓縮和排氣這3個相互連續(xù)的過程，從而實現(xiàn)抽送氣體的目的。

圖1 水環(huán)式真空泵

水環(huán)式真空泵冷卻蒸汽的能力主要取決于冷卻密封水溫度及密封水流量，這2個參數(shù)的變化決定了水環(huán)式真空泵系統(tǒng)的工作效率，而冷卻密封水溫度又取決于冷卻器的循環(huán)冷卻水的溫度與流量。從熱力學(xué)角度可知，當(dāng)水的溫度達(dá)到其對應(yīng)壓力下的飽和溫度時就會汽化。真空泵吸入壓力下對應(yīng)的飽和溫度與進(jìn)入泵體的密封水溫度的差值為真空泵密封水的過冷度。真空泵抽氣量相同時，密封水過冷度越大，抽吸真空越高；抽吸真空度相同時，密封水過冷度越大，真空泵抽氣量越大。運(yùn)行中真空泵吸氣腔的真空比凝汽器真空要高些，而形成水環(huán)的密封水受到真空泵葉輪做功，溫度也要升高4℃左右，所以在真空泵冷卻器效果變差的情況下，密封水存在汽化的可能性。一旦真空泵密封水汽化，真空泵的出力將降低很多，影響機(jī)組正常運(yùn)行。

2.2 問題

水環(huán)式真空泵運(yùn)行狀況好壞直接影響凝汽器真空度水平，真空泵出力不足會造成凝汽器真空下降，影響汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行性能。實際運(yùn)行過程中，特別是夏季工況下，循環(huán)水溫度高，且沿海電廠由于貝殼滋生導(dǎo)致真空泵冷卻器堵塞，真空泵冷卻器換熱效果降低，密封水溫度上升，從而使真空泵出力下降，這就會影響凝汽器真空。

3 制冷裝置的應(yīng)用

3.1 制冷裝置原理

制冷裝置由鐵嶺科爾克熱機(jī)有限公司制造，如圖2所示。其冷卻原理如下：制冷劑通過壓縮機(jī)壓縮，冷卻器降溫冷卻，再通過儲液室、干燥過濾器，最后經(jīng)膨脹閥膨脹制冷劑溫度進(jìn)一步降低，用以冷卻真空泵密封水。

圖2 制冷裝置

3.2 制冷裝置系統(tǒng)布置

如圖3所示，凝汽器低背壓側(cè)A、B真空泵為1個單元，配置1臺壓縮制冷裝置。即1臺壓縮制冷裝置可以分別為2臺真空泵提供密封水冷卻，但只能通過閥門切換采取一對一的冷卻方式，不可以同時為2臺真空泵提供密封水冷卻。壓縮制冷裝置采取水冷方式，冷卻水選用汽機(jī)房閉式冷卻水。真空泵分離器密封水經(jīng)過冷卻器冷卻后，再進(jìn)入制冷裝置進(jìn)一步降溫。壓縮制冷裝置在運(yùn)行中跳閘，真空泵會保持原有的運(yùn)行方式，主系統(tǒng)不會受到影響。

4 運(yùn)行方式與節(jié)能效果

＃4機(jī)凝汽器A側(cè)（低背壓）真空泵密封水制冷裝置投入前后參數(shù)變化如表1所示。通過數(shù)據(jù)對比可以發(fā)現(xiàn)，真空泵密封水溫度從29℃下降至18℃，凝汽器A側(cè)真空提高0.6 k Pa，排汽溫度下降了3.6℃。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗，凝汽器平均真空每提高1 k Pa，可降低煤耗3.0 g／k W·h；則單側(cè)真空提高0.6 k Pa，可降低煤耗0.9 g／k W·h。在夏季工況時，根據(jù)密封水溫度上升情況，投入制冷裝置。據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，真空泵密封水溫度高于28℃時，投入制冷裝置效果比較明顯。

5 結(jié)語

真空泵密封水冷卻器串聯(lián)壓縮制冷裝置技術(shù)就是在原有

圖3 制冷裝置系統(tǒng)布置

表1 制冷裝置投入前后參數(shù)表

的真空泵密封水冷卻器冷卻能力不足時，對真空泵密封水進(jìn)行補(bǔ)充冷卻，從而保證真空泵密封水具有足夠的過冷度。這樣的改造用較小的投資獲得了較高的收益，為機(jī)組節(jié)能減排、高效安全運(yùn)行提供了新的思路。目前，樂清電廠＃3、＃4機(jī)凝汽器低背壓側(cè)均裝設(shè)了真空泵制冷裝置。

［1］羅思球.水環(huán)真空泵機(jī)組在凝汽器抽真空的應(yīng)用及介紹［J］.通用機(jī)械，2004（2）：28～31

［2］孫淑紅，張敏.制冷裝置在提高凝汽器真空中的應(yīng)用［J］.華電技術(shù)，2008，30（8）：47～48