火電廠汽測(cè)真空泵工作水補(bǔ)充冷卻改造

李玉輝

（華能洛陽(yáng)熱電有限責(zé)任公司，河南 洛陽(yáng) 471000）

火電廠汽測(cè)真空泵工作水補(bǔ)充冷卻改造

李玉輝

（華能洛陽(yáng)熱電有限責(zé)任公司，河南 洛陽(yáng) 471000）

真空泵工作水進(jìn)口溫度變化對(duì)水環(huán)式真空泵的抽吸能力影響較大，對(duì)于地處環(huán)境溫度高或循環(huán)水質(zhì)差的機(jī)組尤為明顯。華能洛陽(yáng)熱電采用在真空泵冷卻器工作水出口串聯(lián)冷水機(jī)組的方案，有效地改善了真空泵在環(huán)境溫度較高時(shí)段的抽吸能力，使凝汽器壓力顯著降低，大幅提高了機(jī)組迎峰度夏的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

水環(huán)真空泵；凝汽器；工作水；真空；汽蝕

水環(huán)真空泵是現(xiàn)代大容量火電機(jī)組冷端系統(tǒng)普遍采用的抽氣設(shè)備，其抽吸能力下降直接導(dǎo)致空氣在凝汽器汽測(cè)聚集，影響凝汽器換熱，進(jìn)而影響機(jī)組真空。真空泵工作水進(jìn)口溫度變化是影響真空泵抽吸能力的最主要因素［1］。受其冷卻條件的影響，春夏秋三季真空泵工作水進(jìn)口溫度較高，大大降低了真空泵的抽吸能力，造成機(jī)組背壓升高。華能洛陽(yáng)熱電采用在真空泵冷卻器工作水出口串聯(lián)工業(yè)冷水機(jī)組的技改方案，使真空泵工作水進(jìn)口溫度實(shí)現(xiàn)了智能可控，保證了真空泵的正常運(yùn)行。

1 系統(tǒng)概況

華能洛陽(yáng)熱電有限責(zé)任公司安裝了2臺(tái)由東方汽輪機(jī)有限公司設(shè)計(jì)制造的350MW超臨界燃煤供熱汽輪機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組的凝汽器抽真空系統(tǒng)配套2臺(tái)由廣東省佛山水泵廠生產(chǎn)的2BW4 353-0型水環(huán)真空泵，其中1臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用。真空泵工作水補(bǔ)水采用閉冷水，冷卻器冷卻水采用循環(huán)水。真空泵的最低吸入壓力為3.3kPa，抽吸干空氣量為32.5～72.0m3/h，其配套電機(jī)額定功率為110kW，電機(jī)同步轉(zhuǎn)速490r/min。

2 改造依據(jù)

2.1 真空泵出力的影響因素

影響水環(huán)真空泵抽吸能力的因素有工作水進(jìn)口溫度、工作水流量、吸入口壓力、吸入口混合物溫度及真空泵轉(zhuǎn)速等。水環(huán)真空泵工作水進(jìn)口溫度升高，工作水流量減小，吸入口壓力降低，吸入口混合物溫度降低，真空泵轉(zhuǎn)速下降（取決于其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)）等都會(huì)降低真空泵的抽吸能力，反之亦然。上述影響因素對(duì)真空泵性能影響的理論關(guān)系式如下［2］：

式（1）中，qt為真空泵實(shí)際抽吸干空氣流量，m3/h；qcor為真空泵設(shè)計(jì)工況下抽吸干空氣流量，m3/h；ng為真空泵額定轉(zhuǎn)速，r/min；nt為真空泵額定轉(zhuǎn)速，r/min；p1為真空泵絕對(duì)吸入壓力，kPa；pdg為真空泵額定工作水溫度對(duì)應(yīng)的飽和壓力，kPa；pdt為真空泵實(shí)際工作水溫度對(duì)應(yīng)的飽和壓力，kPa；tLt為真空泵實(shí)際工作水溫度，℃；tLg為真空泵額定工作水溫度，℃；t1g為真空泵額定工況下進(jìn)口氣體溫度，℃；t1t為真空泵實(shí)際工況下進(jìn)口氣體溫度，℃。

2.1.1 工作水溫對(duì)真空泵抽吸能力的影響。從運(yùn)行角度看，真空泵工作水進(jìn)口溫度變化是影響真空泵抽吸能力的最常見(jiàn)和最主要的因素。當(dāng)工作水流量、吸入口壓力、吸入口溫度、轉(zhuǎn)速不變，而真空泵工作水進(jìn)口溫度高于設(shè)計(jì)水溫時(shí)，真空泵實(shí)際抽吸能力將相對(duì)于設(shè)計(jì)值下降。假定抽吸壓力為4.9kPa，在吸入口混合物溫度、轉(zhuǎn)速、工作水流量不變的情況下，工作水進(jìn)口溫度從設(shè)計(jì)值15℃升高到30℃時(shí)，通過(guò)式（1）計(jì)算得到真空泵的抽吸能力將下降50%。

2.1.2 工作水溫對(duì)真空泵葉輪汽蝕的影響。為保持空氣正常流動(dòng)，運(yùn)行中真空泵吸氣腔的真空比凝汽器真空要高些，即進(jìn)入吸氣腔的汽氣混合物的溫度要高于吸氣腔壓力下對(duì)應(yīng)的蒸汽飽和溫度，該部分蒸汽在凝結(jié)過(guò)程中放出大量的汽化潛熱，外加運(yùn)行中真空泵葉輪對(duì)形成水環(huán)的工作水的做功作用，真空泵內(nèi)工作水溫相對(duì)真空泵入口工作水溫約有4℃左右的溫升［3］，當(dāng)真空泵內(nèi)水環(huán)溫度達(dá)到真空泵吸入壓力下對(duì)應(yīng)的飽和溫度時(shí)，真空泵內(nèi)形成水環(huán)的工作水就會(huì)汽化。華能洛陽(yáng)熱電2BW4 353-0型水環(huán)真空泵的汽蝕曲線如圖1所示。在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)真空泵吸入口壓力處于該曲線以下，即P≤108.11564-1687.537/（230.17+t）+8hPa時(shí)（P為真空泵吸入壓力，hPa；t為真空泵工作水進(jìn)口溫度，℃），真空泵就會(huì)發(fā)生汽蝕（見(jiàn)圖1）。

2.2 現(xiàn)存問(wèn)題

華能洛陽(yáng)熱電地處河南省洛陽(yáng)市南郊，該地區(qū)春夏秋三季氣溫較高。夏季循環(huán)水供水平均溫度高于33℃，導(dǎo)致真空泵冷卻器冷卻能力嚴(yán)重下降，真空泵工作水進(jìn)口溫度高達(dá)38℃以上，基本沒(méi)有過(guò)冷度，泵運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中時(shí)常伴有明顯的汽蝕聲，真空泵出力大幅下降，而且存在真空泵葉輪汽蝕損壞的安全隱患。

3 改造方案

在每臺(tái)機(jī)組的A汽測(cè)真空泵冷卻器工作水出口串聯(lián)一套SL-40T型水冷式冷水機(jī)組（壓縮式制冷裝置），如圖2所示。冷水機(jī)組與原真空泵冷卻器工作水出口管道采用并聯(lián)的連接方式，通過(guò)隔離閥組與原系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)隨意切換。在循環(huán)水溫較低的冬季，真空泵工作水系統(tǒng)可切換至原系統(tǒng)運(yùn)行。

圖1 2BW4 353-0型水環(huán)真空泵汽蝕曲線

需特別強(qiáng)調(diào)的是，由于凝汽器汽測(cè)空冷區(qū)處的氨含量較高，氨被真空泵抽出后在氣水分離器中不斷溶解積聚，在含氧的條件下極易造成銅管腐蝕漏泄。因此，冷水機(jī)組蒸發(fā)器的換熱管束推薦使用316（L）不銹鋼管，嚴(yán)禁使用銅管。

圖2 真空泵工作水補(bǔ)充冷卻流程圖

4 改后效果評(píng)價(jià)

2016年7月26日10:30，華能洛陽(yáng)熱電1號(hào)機(jī)組A汽測(cè)真空泵工作水補(bǔ)充冷卻改造后首次投運(yùn)，在機(jī)組有功電負(fù)荷、環(huán)境溫度及循環(huán)水泵運(yùn)行狀態(tài)相同的工況下，對(duì)其改造前后相關(guān)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行比較（見(jiàn)表1），改造后1號(hào)機(jī)組真空泵電機(jī)電流下降8～9A，凝汽器真空提高了約1kPa。根據(jù)東方汽輪機(jī)有限公司提供的汽輪機(jī)背壓變化對(duì)機(jī)組熱耗率的修正曲線對(duì)應(yīng)計(jì)算式Y(jié)=-0.006 043 56pc3+ 0.169 397 64pc2-0.508 611 67pc-0.872 766 48（pc為凝汽器實(shí)時(shí)壓力）計(jì)算，機(jī)組發(fā)電煤耗可下降3.57g/（kW·h），經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

此外，為便于對(duì)1號(hào)機(jī)組真空泵工作水的改造效果進(jìn)行跟蹤分析，以未實(shí)施技改的2號(hào)機(jī)組為參照，選取1、2號(hào)機(jī)組在同一時(shí)刻有功電負(fù)荷及循環(huán)水泵運(yùn)行狀態(tài)均相同的工況點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)比較（見(jiàn)表2、3）。從表2、3可以明顯看出，1號(hào)機(jī)真空泵工作水改造前，1號(hào)機(jī)凝汽器真空與2號(hào)機(jī)相比較差；改造后，1號(hào)機(jī)凝汽器真空明顯優(yōu)于2號(hào)機(jī)組。

根據(jù)表1～3的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和東方汽輪機(jī)有限公司提供的汽輪機(jī)背壓變化對(duì)機(jī)組熱耗率的修正曲線，可計(jì)算出1號(hào)機(jī)組發(fā)電煤耗在真空泵工作水改造后至少下降3g/（kW·h）。以單機(jī)日發(fā)電量550萬(wàn)kW·h計(jì)算，每天可節(jié)省標(biāo)煤16.5t，整個(gè)夏季可節(jié)省燃料成本116.8萬(wàn)元。

表1 1號(hào)機(jī)組真空泵工作水改造前后的相關(guān)參數(shù)比較

表2 1號(hào)機(jī)真空泵工作水改造前與2號(hào)機(jī)相關(guān)參數(shù)的比較

表3 1號(hào)機(jī)真空泵工作水改造后與2號(hào)機(jī)相關(guān)參數(shù)的比較

5 結(jié)語(yǔ)

鑒于工作水溫度對(duì)水環(huán)真空泵運(yùn)行性能的影響，華能洛陽(yáng)熱電有限責(zé)任公司采用在真空泵冷卻器工作水出口串聯(lián)冷水機(jī)組的方案，有效地改善了真空泵在環(huán)境溫度較高時(shí)段的抽吸能力，使凝汽器壓力顯著降低，大幅提高了機(jī)組迎峰度夏的經(jīng)濟(jì)性和安全性。本次改造成功的經(jīng)驗(yàn)可推廣應(yīng)用于地處環(huán)境溫度較高或循環(huán)水質(zhì)較差的火電機(jī)組。

［1］西安熱工研究院.燃煤發(fā)電機(jī)組能耗分析與節(jié)能診斷技術(shù)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2014：25-26.

［2］王興平，黃功文，張林.電廠水環(huán)式真空泵冷卻系統(tǒng)的問(wèn)題及其對(duì)機(jī)組出力的影響［J］.動(dòng)力工程，2004（4）：589-592.

［3］朱志平，楊道武，李宇春.凝汽器空冷區(qū)銅管氨腐蝕過(guò)程分析與防護(hù)措施［J］.中國(guó)電力，2002（5）：23-26.

Water Supplement Cooling Transformation of Water-Ring Vacuum Pump in Thermal Power Plant

Li Yuhui
（Huaneng Luoyang Power Generation Co.Ltd.，Luoyang Henan 471000）

The water inlet temperature change of vacuum pump has a great influence on the pumping capacity of the water-ring vacuum pump,the unit is particularly evident in the environment with high environmental temperature or poor circulation water quality.Supplementary cooling machinery was fixed on the cooler sealing water outlet of waterring vacuum pump in Huaneng Luoyang power generation Co.Ltd.,to effectively improve the vacuum pumping capac?ity at high ambient temperature period,so that condenser pressure decreased significantly,the unit economy and se?curity were improved greatly.

water-ring vacuum pump；condenser；sealing water；vacuum；cavitation

TK264.1

A

1003-5168(2016)09-0070-03

2016-08-10

李玉輝（1981-），男，碩士，工程師，研究方向：汽輪機(jī)運(yùn)行及檢修技術(shù)管理。