淺析高效真空泵在燃氣電廠中的推廣與應(yīng)用

【摘 要】珠海電力一期建設(shè)兩套M701F4燃機-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，每臺機組凝汽器配置2臺水環(huán)式真空泵，總計4臺真空泵組，啟動時機組2臺真空泵同時運行，快速建立真空，正常運行時，一運一備，維持凝汽器真空，但在機組正常運行時，維持系統(tǒng)真空時有較大富余量，建立真空不能與維持真空混為一談，因此，把建立真空的真空泵用作維持真空的真空泵顯然是浪費能耗的。

【關(guān)鍵詞】高效真空泵；凝汽器；真空度

在設(shè)計選型時，主要考慮快速啟機的響應(yīng)速度（30分鐘內(nèi)能達到啟機要求真空值）和最大的允許漏氣量作為選型原則，根據(jù)HEI標(biāo)準，真空泵的抽氣能力需按照HEI標(biāo)準中泄漏量考慮100%的裕量來選型。海油珠海電力的凝汽器真空機組也有100%的抽氣余量，單臺水環(huán)式真空泵功率達90 kW。

因此，從保護設(shè)備（消除汽蝕工況）、提高機組經(jīng)濟性、降低廠用電率、增加經(jīng)濟收入，減少維護工作量等方面出發(fā)，在凝汽器抽真空系統(tǒng)增設(shè)高效真空泵可提高凝汽器真空系統(tǒng)的經(jīng)濟性，實現(xiàn)節(jié)能降耗。

汽輪機凝汽器是由喉部、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，海水取自廠區(qū)西南處的十字瀝海域。

每臺機組凝汽器共配置2臺水環(huán)式真空泵，總共4臺真空泵機組。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械有限公司所生產(chǎn)，型號為TC-10E雙級錐體真空泵。參數(shù)如下表：

一、珠海電力系統(tǒng)現(xiàn)狀

1、機組正常運行中，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。在凝汽器真空機組設(shè)計選型時，根據(jù)HEI標(biāo)準，真空泵的抽氣能力需按照HEI標(biāo)準中泄漏量考慮100%的裕量來選型，而實際在我國電廠設(shè)計中，會進一步擴大真空機組的抽氣裕量；另外，考慮到每年燃氣電廠開停機次數(shù)多，為了縮短開機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型選型。根據(jù)統(tǒng)計佶締納士機械有限公司承接的電廠真空泵項目中，國內(nèi)燃氣電廠的凝汽器真空機組都存有高達100%以上的抽氣余量。

珠海電力機組設(shè)計工況條件下（入口壓力4.9kPa，冷卻水溫20℃），現(xiàn)有機組TC-11E單泵出力高達65kg/h，在凝汽器嚴密性良好的情況下，根據(jù)經(jīng)驗，460MW燃氣發(fā)電機組凝汽器干空氣泄漏量不足20kg/h，真空泵抽氣裕量已經(jīng)高達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，會造成真空泵震動、噪音大、能耗高，容易發(fā)生氣蝕，降低機組運行的安全性和經(jīng)濟性。

2、水環(huán)式真空泵的極限

由水環(huán)式真空泵的工作原理（圖1）可知，當(dāng)真空泵水環(huán)溫度達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)濟性較差。

二、高效真空泵達到的預(yù)期效果

電力工業(yè)是節(jié)能減排的重點領(lǐng)域之一，面對環(huán)境壓力，國家對節(jié)能減排的要求日益嚴格。在“十三五”期間，要完成新的節(jié)能減排目標(biāo)，難度將會進一步加大。發(fā)電企業(yè)要想在日益激烈的市場競爭中保持良好的發(fā)展優(yōu)勢，就必須采取有效措施，大幅度降低機組的運行成本，而節(jié)能降耗是一個重要的手段。

為此，我司計劃對真空系統(tǒng)進行了針對性的節(jié)能改造，在原有真空系統(tǒng)上并聯(lián)一套具有合適抽氣量、高效的水環(huán)-羅茨真空泵組作為高真空維持系統(tǒng)使用，如圖2。在機組啟動和停運的過程中，利用原水環(huán)式真空泵抽速快的特點快速建立真空，當(dāng)機組真空系統(tǒng)趨于穩(wěn)定后則運行水環(huán)-羅茨真空泵維持高真空度并停運原水環(huán)式真空泵。此運行方式極大地減少了機組用于真空系統(tǒng)的能量消耗。廣東多家燃氣電廠均已做了改造，此次調(diào)研的目的就是了解水環(huán)-羅茨真空泵組的運行情況、品牌的產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)專利、設(shè)備的安裝施工、改造的費用和工期等，便于我司下階段開展真空系統(tǒng)升級改造工作。

三、已投入高效真空泵電廠運營情況分析

1、廣東省三家同類型電廠真空系統(tǒng)改造情況

真空系統(tǒng)改造后的運行方式：

（1）當(dāng)機組進行啟機安排時，整個啟動過程使用大真空泵運行，當(dāng)機組負荷達到穩(wěn)定負荷260MW，真空穩(wěn)定時就投入羅茨-水環(huán)泵組運行，停運大真空泵并投入聯(lián)鎖備用，若機組真空降低（>11kPa）或羅茨-水環(huán)泵組故障，則大真空泵聯(lián)鎖啟動。

（2）當(dāng)機組進行停機安排時，停運過程中一直保持羅茨-水環(huán)泵組運行，除非真空有較大變化時才啟動大真空泵，特別留意軸封由自密封轉(zhuǎn)成輔汽供應(yīng)這個階段當(dāng)軸封壓力下降時真空值的變化。

（3）根據(jù)經(jīng)驗當(dāng)機組真空嚴密性較差時（>0.2kPa/min），羅茨-水環(huán)泵組將無法維持較好真空運行，此時應(yīng)切換至大真空泵運行，并立即排查真空系統(tǒng)泄漏點。

通過數(shù)據(jù)分析，我們認為采用上述運行方式后，可以確保機組真空系統(tǒng)改造后的安全可靠運行。

2、節(jié)能效果測算

從兩家電廠的數(shù)據(jù)測算，真空系統(tǒng)改造后，節(jié)能效果顯著且機組真空并未發(fā)生降低。

四、結(jié)語

根據(jù)以上的數(shù)據(jù)情況總結(jié)建議，此項方案具有廣泛的適用性，目前珠海電力兩臺臺機組的真空嚴密性均低于0.25kPa/min，達到優(yōu)良的標(biāo)準，進行真空系統(tǒng)的優(yōu)化改造，一方面有很好的節(jié)能效果，另一方面也有助于進一步提高凝汽器真空度。羅茨-水環(huán)泵組的選型應(yīng)適當(dāng)增加余量，優(yōu)先選羅茨泵11kW，水環(huán)泵11kW電機，總功率22kW的泵組或者羅茨泵18.5kW，水環(huán)泵11kW電機，總功率29.5KW的泵組。羅茨-水環(huán)機組的安裝方式擬采用地腳螺栓直接固定，底部澆筑水泥增加剛性。這種安裝方式工期較短、成本較低，完全可以滿足泵組的安裝要求。

參考文獻：

[1]楊宇林，中海油珠海天然氣發(fā)電有限公司機務(wù)檢修規(guī)程（第二部分）；

[2]M701F4燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組運行維護手冊（汽機分冊）。

（作者單位：中海油珠海天然氣發(fā)電有限公司）