抽真空系统优化分析

抽真空系统优化分析

张礼强刘新云

（茶园电厂贵州金沙551800）

摘要：汽轮机抽真空系统经行业内摸索和试验，已经成功投入运行多种方案，各有优缺点，各电厂根据自身情况，优化措施，采取不同的方案。本文通过比较四个抽真空方案，优化推荐适合电厂自身情况的方案组合，达到节能效果。

关键词：抽真空装置；方案

1前言

目前，在汽机行业内抽真空系统已经摸索和试验，目前有多种方案，各有优缺点，但不一定适合所有火电企业，不一定最新，最先进就能适合本企业。

2抽真空装置四个方案对比

2.1溴化锂吸收式冷水机组为水环真空泵工作液提供强制冷却：

图1溴化锂吸收式冷水机组原理图

在溴冷机循环的二元工质中，水是制冷剂。水在真空状态下蒸发，具有较低的蒸发温度（6℃），从而吸收热负荷，使之温度降低。溴化锂水溶液是吸收剂，在常温和低温下强烈地吸收水蒸气，但在高温下又能将其吸收的水分释放出来。二元工质的流程见上图，吸收与释放周而复始。

表1溴冷机的投入前后凝汽器压力的变化

水环真空泵用开式水冷却，由于开式水温度在夏季运行温度可达35℃左右，真空泵工作液温度可达40℃左右。这样真空泵在这种温度下工作，工作液容易气化，一方面影响真空泵抽吸不凝结气体的能力；另一方面会引起真空泵叶轮气蚀，进而损坏设备。溴化锂吸收式冷水机组为水环真空泵工作液提供强制冷却，可提高真空度，同时解决真空泵汽蚀的问题。

机组负荷为600MW，在冷却水进口温度30℃、实测冷却水流量67345m3/h条件下，两台真空泵并联运行、投运与不投运溴冷机工况比较，凝汽器平均压力下降了0.801kPa；

投运溴冷机后，能使凝汽器平均压力降低、汽轮机出力增大量，与溴冷机本身需要消耗电功率和等值电功率（使用蒸汽加热消耗的等值电功率）之差，差值越大，则节能效果越好。

图2溴化锂吸收式冷水机组能耗转换图

2.2凝汽器蒸汽喷射真空系统改造

改造方案及原理：在原真空系统抽气母管上接入一套凝汽器蒸汽喷射真空系统。蒸汽喷射泵动力蒸汽：采用从辅汽联箱接来的辅助蒸汽或汽轮机四段抽汽。换热系统冷却水源可为凝结水，从凝结水泵出口取，经换热后返回低加之前的凝结水管道。换热冷凝后的冷凝水返回热井回收。机组启动时，两台真空泵同时运行建立真空；机组稳定运行时，凝汽器蒸汽喷射真空系统投运，原三台水环真空泵退出运行作为备用。

图3蒸汽喷射抽真空系统图

改造后预期达到的效果：相较原凝汽器水环真空泵系统可至少提高真空度0.2KPa（年平均值）。蒸汽喷射泵、换热系统均无转动部件，至少可达到在2-3个大修周期内无需更换任何配件，维护量少。正常工况时，原三台大功率真空泵作为备用，明显降低电耗。

2.3罗茨真空泵装置

拟采用罗茨真空泵装置（也称高效节能装置）新技术对真空系统进行改造，使原大真空泵作为备用系统；真空维持系统仍然采用高/低背压分开设置，正常运行时两套罗茨真空泵装置维持真空系统运行。两套高效节能装置配置电机功率和为74kW。见下图示

主要配置：１台机组配２套高效节能装置。每套装置含罗茨泵、换热器、排气真空泵、汽水分离器、隔离阀和测量元件。

2.3.1产生的效益：大泵改小泵，节约厂用电

2.4两台机组抽真空管路联通

2.4.1能够节约厂用电，但对管路系统安装要求较高，要求管路得有坡度，中间若有U形、弯曲变形管路，蒸汽容易在低处凝结成水，造成管阻。两台机组抽真空管线长，运行中，远离抽真空装置的机组真空相对容易受影响，安装难度和运行操作难度都较大。600MW机组多为双背压凝汽器，需安装两根与系统等同管径的抽真空管，前提是保证不积水，管路布置有一定的困难，否则，运行中定期排水，给今后操作运行带来较大的困难。优点是投资少，节电明显。

2.4.2产生的效益：两台机组运行时，可用一台机的真空泵带两台机共四个低压缸的真空。

表7四个抽真空方案的比较

3汽轮机真空的节能分析

凝汽器内真空的高低，取决于循环水的温度和流量，抽真空装置是将不凝结的空气等气体抽出凝汽器，真空严密性越高，抽真空装置性能要求越低。罗茨真空泵装置和两台机组抽真空管路联通要求真空严密性达100Pa/min才能达到效果。溴冷机和蒸汽喷射系统相对复杂，若已经有溴冷机系统，可根据真空严密性的情况优化节能措施，如当真空严密性达200Pa/min以下时，可尝试两真空泵联通，只运行一台真空泵；当严密性达100Pa/min以下时，可采取两台机组联通，两台机组共用一台真空泵，这样很节能。若已经有蒸汽喷射系统，当严密性达100Pa/min以下时，可采取两台机组联通，两台机组共用一套蒸汽喷射系统。这样的组合非常节能。

另外，凝汽器的真空度并不是越高越好，当凝汽器中真空提高时，汽轮机能利用的热降却要受到末级叶片的限制，在给定的真空下，最末级叶片只能通过一定的蒸汽体积流量，也只能消耗有限的焓降（以保证蒸汽只能膨胀到一有限的背压力为止）。蒸汽的体积流量和它在叶片中膨胀的程度受到叶片槽道截面积的限制。当真空过高时，那么蒸汽在叶片出口还继续膨胀，因而这种膨胀却不能使功率有所增加。当蒸汽在叶片中膨胀以达到极限情况时，所相当的真空称为极限真空。然而汽轮机在极限真空下运行并不是有利，因为要造成这样的高度真空，势必要消耗相当大的电量来增加循环水量。因此对于每台汽轮机来说，都应通过试验方法确定最有利或最经济的真空。所谓最经济真空就是汽轮机提高真空的微增功率与增加循环水所消耗电量之差为最大时的真空。

4结束语

建议火电机组抽真空装置应根据自身特点，采取不同的节能措施组合，而不是仅考虑采用最先进、最新的。

参考文献

[1]北京电力设备总厂《X300-16.7/537/537型汽轮机运行说明书》.