顧志云，林曉真，房大明

（1.上海明華電力技術工程有限公司，上海 200090；2.江蘇徐礦綜合利用發(fā)電有限公司，江蘇 徐州 221137）

0 概 述

真空泵是大型火力發(fā)電機組中功耗小卻發(fā)揮大作用的輔機。真空泵抽吸空氣的能力直接影響凝汽器內空氣的聚集程度，從而影響機組的真空度和經濟性。真空泵的工作能力主要是受其工作液溫度的影響。目前電廠多采用循環(huán)水或者工業(yè)水進行工作液的冷卻，但是夏季時循環(huán)水和工業(yè)水的溫度升高，真空泵的工作能力下降，凝汽器內的空氣無法被及時抽出，導致凝汽器真空度的惡化，更甚者，將引起真空泵的汽蝕，影響機組的安全性。因此，有必要采取相應措施，對機組的真空泵工作液冷卻水的系統(tǒng)進行改造。例如采用真空泵工作液冷卻水的系統(tǒng)改造，或對換熱器進行改造。真空泵工作液冷卻水系統(tǒng)改造的方案和方法在多篇文獻中已有詳細介紹，但對于核算冷卻水系統(tǒng)改造后的節(jié)能量，并沒有詳細的介紹，因此，現(xiàn)以某廠的冷卻水系統(tǒng)改造前后運行參數(shù)為例，介紹節(jié)能量的核算方法。

1 真空泵工作液冷卻水系統(tǒng)的改造

1.1 工作液的冷卻水系統(tǒng)

某電廠真空系統(tǒng)中的抽汽設備采用了水環(huán)式真空泵，每臺機組配置2臺相同型號和出力的真空泵。機組正常運行時，1臺運行，1臺備用。真空泵的工作液來自凝結水系統(tǒng)中的凝結水，冷卻液來自開式循環(huán)水。在正常工況下，真空泵的工作液被循環(huán)水冷卻，真空泵的抽吸壓力低于凝汽器壓力，可及時抽吸不凝結氣體。原真空泵工作液的冷卻水系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 原真空泵工作液的冷卻水系統(tǒng)

經分析，在圖1所示系統(tǒng)中，真空泵工作液的冷卻水系統(tǒng)存在幾個方面的問題。

（1）真空泵的工作液取自凝結水，凝結水的溫度受機組運行狀況和季節(jié)的影響，有時會達到很高的溫度，難以被冷卻到合適的工作溫度，真空泵的工況條件易被惡化。

（2）真空泵工作液的冷卻水取自循環(huán)水，循環(huán)水的溫度將隨著季節(jié)溫度而變化。在夏季，循環(huán)水的溫度明顯升高，很難保持與凝結水的正常冷卻度，常導致真空泵的抽吸能力下降，嚴重時，真空泵還將發(fā)生汽蝕。

（3）采用了管殼式換熱器冷卻真空泵的工作液，常因換熱器被堵塞，而無法對工作液進行冷卻。

1.2 真空泵工作液冷卻水系統(tǒng)的改造方案

針對冷卻水系統(tǒng)存在的問題，對系統(tǒng)進行了合理的改造。

首先，考慮采用比凝結水溫度更低更穩(wěn)定的水源作為真空泵的工作液，該電廠系統(tǒng)中的除鹽水能滿足這一要求，因此，將真空泵的工作液改為除鹽水。其次，循環(huán)水的溫度隨著夏季溫度上升，考慮采用空調冷凍水作為真空泵工作液的冷卻水。空調冷凍水的溫度設定為8℃，足以滿足冷卻真空泵工作液的要求。

另外，還在冷卻系統(tǒng)中增加了板式換熱器，增強了換熱效果。改造后的真空泵工作液冷卻水系統(tǒng)，如圖2所示。

圖2 改造后真空泵工作液的冷卻水系統(tǒng)

2 改造后節(jié)能效果的定量評估

為了對冷卻水系統(tǒng)改造的效果進行評估，在相同條件下，對冷卻水系統(tǒng)進行了改造前后的對比試驗。

2.1 真空泵工作液冷卻水改造前后對比試驗

為了比較不同機組、不同負荷的改造效果，評估試驗分別安排在2臺機組中進行，試驗時機組的負荷分別為100%、60%。試驗數(shù)據(jù)的采集，在工作液和冷卻水切換穩(wěn)定半小時后進行。采集的各項試驗數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1 背壓試驗數(shù)據(jù)

為了保證工作液和冷卻水投切前后對比試驗的精度，發(fā)電功率采用精度為0.01%的三相高精度功率表進行測量，循環(huán)水進水溫度采用Ⅰ級鉑電阻進行測量，為測量背壓安裝了試驗專用表，表1中的數(shù)值均為實測值。

從表1可知，2臺機組在100%負荷時，實測的背壓值比較接近。觀察機組負荷降低后的真空泵工作液冷卻水的改造效果，以2號機組為例，將負荷降至60%，此時，實測機組的背壓改善值，已降至100%負荷值的40%。

2.2 改造真實效果要扣除循環(huán)水溫度變化造成的影響

在評估試驗過程中，盡管其他對比試驗時的條件可以嚴格控制，但循環(huán)水的溫度受環(huán)境溫度的影響，無法人為控制，而循環(huán)水的溫度變化又直接影響真空度的變化數(shù)值。因此，利用背壓變化考核改造效果時，必須扣除試驗過程中循環(huán)水溫度變化帶來的影響，如此才能保證背壓的變化均由冷卻水的切換造成的，其中循環(huán)水溫度的變化對真空度的影響，是通過凝汽器熱平衡和變工況計算得到。對于循環(huán)水溫度的影響，經計算后所得的數(shù)據(jù)，如表2所示。

2.3 改換冷卻液后的節(jié)能量計算

為計算改換循環(huán)水冷卻液后獲得的節(jié)能量，采用公式（1）進行計算：

2.3.1 改造后的煤耗下降值

1號機組在300MW負荷試驗中，背壓下降0.24kPa，對煤耗的影響為0.76g／kW·h。2號機組在300MW負荷試驗中，背壓下降0.79kPa，對額定工況煤耗的影響為2.89g／kW·h。在180 MW負荷試驗中，背壓下降0.64kPa，對額定工況煤耗的影響為3.35g／kW·h。

2.3.2 節(jié)能量的計算

經統(tǒng)計，該電廠循環(huán)水冷卻液改造系統(tǒng)已投運2年，每年空調冷凍水投入運行的時間為3 600h，2014年的平均負荷接近180MW，廠用電率為5%。經計算，該廠全年折算成煤的節(jié)能量為108.54噸／年。

2.4 影響改造效果評估的因素

2.4.1 冷卻水管道阻力對評估效果的影響

從以上試驗結果可知，2號機組的改造效果明顯優(yōu)于1號機組的改造效果。2號機組真空泵工作液冷卻水管道設置優(yōu)于1號機組的管道設置，管道阻力減少，有更佳的冷卻效果。

2.4.2 外圍裝置對評估效果的影響

2號機組在運行中，電廠在2號機組的真空泵旁放置了一個大風扇，加強換熱，也是導致2號機組的改造效果明顯增加的原因。

2.4.3 循環(huán)水溫度變化對評估效果的影響

循環(huán)水溫度在投切冷卻水時會產生波動，因此直接參考背壓的變化作為評估的依據(jù)是不合理的。實際計算過程中，需要扣除循環(huán)水溫度變化對背壓的影響?？鄢h(huán)水溫度變化的影響之后，背壓的變化才可作為計算和評估節(jié)能量的依據(jù)。

表2 循環(huán)水溫度影響計算結果

2.4.4 節(jié)能量與運行時間和負荷之間關系

核算改造后冷卻系統(tǒng)的效果，需要考慮空調冷卻水實際投入的時間，并非是全年時間，僅計算夏季空調投入的時間，在本例中計為3600h。另外，需要考慮機組運行的實際負荷，不能簡單地以滿負荷計算，應依據(jù)年平均負荷進行計算。

3 結 語

針對夏季真空泵出力不足的情況，可采用相關措施進行節(jié)能改造，如改用除鹽水作為真空泵的工作液，或改用空調冷凍水代替冷卻工作液，還可將管殼式換熱器改為板式換熱器。

在統(tǒng)計冷卻水系統(tǒng)改造后的經濟價值時，應考慮各種因素對冷卻效果的影響。對于評估試驗的數(shù)據(jù)采集，需要關注循環(huán)水溫度的變化、管道阻力及外圍裝置等因素的影響。計算時，還要關注運行小時數(shù)和實際負荷對冷卻效果的影響。