李玉輝

（華能洛陽熱電有限責(zé)任公司，河南 洛陽 471000）

火電廠汽測真空泵工作水補充冷卻改造

李玉輝

（華能洛陽熱電有限責(zé)任公司，河南 洛陽 471000）

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

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聚集，影響凝汽器換熱，進(jìn)而影響機組真空。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，造成機組背壓升高。華能洛陽熱電采用在真空泵冷卻器工作水出口串聯(lián)工業(yè)冷水機組的技改方案，使真空泵工作水進(jìn)口溫度實現(xiàn)了智能可控，保證了真空泵的正常運行。

1 系統(tǒng)概況

華能洛陽熱電有限責(zé)任公司安裝了2臺由東方汽輪機有限公司設(shè)計制造的350MW超臨界燃煤供熱汽輪機組，每臺機組的凝汽器抽真空系統(tǒng)配套2臺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臺運行，1臺備用。真空泵工作水補水采用閉冷水，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，其配套電機額定功率為110kW，電機同步轉(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)動電動機）等都會降低真空泵的抽吸能力，反之亦然。上述影響因素對真空泵性能影響的理論關(guān)系式如下［2］：

式（1）中，qt為真空泵實際抽吸干空氣流量，m3/h；qcor為真空泵設(shè)計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為真空泵絕對吸入壓力，kPa；pdg為真空泵額定工作水溫度對應(yīng)的飽和壓力，kPa；pdt為真空泵實際工作水溫度對應(yīng)的飽和壓力，kPa；tLt為真空泵實際工作水溫度，℃；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為真空泵實際工況下進(jìn)口氣體溫度，℃。

2.1.1 工作水溫對真空泵抽吸能力的影響。從運行角度看，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)計水溫時，真空泵實際抽吸能力將相對于設(shè)計值下降。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)計值15℃升高到30℃時，通過式（1）計算得到真空泵的抽吸能力將下降50%。

2.1.2 工作水溫對真空泵葉輪汽蝕的影響。為保持空氣正常流動，運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應(yīng)的蒸汽飽和溫度，該部分蒸汽在凝結(jié)過程中放出大量的汽化潛熱，外加運行中真空泵葉輪對形成水環(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應(yīng)的飽和溫度時，真空泵內(nèi)形成水環(huán)的工作水就會汽化。華能洛陽熱電2BW4 353-0型水環(huán)真空泵的汽蝕曲線如圖1所示。在機組運行過程中，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（P為真空泵吸入壓力，hPa；t為真空泵工作水進(jìn)口溫度，℃），真空泵就會發(fā)生汽蝕（見圖1）。

2.2 現(xiàn)存問題

華能洛陽熱電地處河南省洛陽市南郊，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，基本沒有過冷度，泵運轉(zhuǎn)過程中時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

在每臺機組的A汽測真空泵冷卻器工作水出口串聯(lián)一套SL-40T型水冷式冷水機組（壓縮式制冷裝置），如圖2所示。冷水機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，通過隔離閥組與原系統(tǒng)可實現(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)運行。

圖1 2BW4 353-0型水環(huán)真空泵汽蝕曲線

需特別強調(diào)的是，由于凝汽器汽測空冷區(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 真空泵工作水補充冷卻流程圖

4 改后效果評價

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

此外，為便于對1號機組真空泵工作水的改造效果進(jìn)行跟蹤分析，以未實施技改的2號機組為參照，選取1、2號機組在同一時刻有功電負(fù)荷及循環(huán)水泵運行狀態(tài)均相同的工況點進(jìn)行實時比較（見表2、3）。從表2、3可以明顯看出，1號機真空泵工作水改造前，1號機凝汽器真空與2號機相比較差；改造后，1號機凝汽器真空明顯優(yōu)于2號機組。

根據(jù)表1～3的實時數(shù)據(jù)統(tǒng)計和東方汽輪機有限公司提供的汽輪機背壓變化對機組熱耗率的修正曲線，可計算出1號機組發(fā)電煤耗在真空泵工作水改造后至少下降3g/（kW·h）。以單機日發(fā)電量550萬kW·h計算，每天可節(jié)省標(biāo)煤16.5t，整個夏季可節(jié)省燃料成本116.8萬元。

表1 1號機組真空泵工作水改造前后的相關(guān)參數(shù)比較

表2 1號機真空泵工作水改造前與2號機相關(guān)參數(shù)的比較

表3 1號機真空泵工作水改造后與2號機相關(guān)參數(shù)的比較

5 結(jié)語

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

［1］西安熱工研究院.燃煤發(fā)電機組能耗分析與節(jié)能診斷技術(shù)［M］.北京：中國電力出版社，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)的問題及其對機組出力的影響［J］.動力工程，2004（4）：589-592.

［3］朱志平，楊道武，李宇春.凝汽器空冷區(qū)銅管氨腐蝕過程分析與防護措施［J］.中國電力，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：汽輪機運行及檢修技術(shù)管理。