摘 要：環(huán)境溫度高時(shí)，1000MW機(jī)組存在真空泵抽氣能力嚴(yán)重降低導(dǎo)致凝汽器真空偏低的問題，提高真空泵抽吸能力可提高機(jī)組凝汽器真空和機(jī)組效率。通過安裝真空泵制冷裝置降低水環(huán)式真空泵工作水溫度的方法來提高真空系統(tǒng)的抽氣能力，使機(jī)組真空保持在較高的水平，經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。

關(guān)鍵詞：真空泵制冷裝置；1000MW機(jī)組；凝汽器真空；工作水溫度；機(jī)組效率

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.011

0 前言

現(xiàn)投產(chǎn)的大型發(fā)電機(jī)組真空系統(tǒng)目前多采用水環(huán)式真空泵，其優(yōu)點(diǎn)是抽單位干空氣量的能耗較低，但都存在環(huán)境溫度升高時(shí)抽氣能力嚴(yán)重降低導(dǎo)致真空度偏低的問題，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性明顯降低。實(shí)際上，水環(huán)式真空泵在運(yùn)行過程中直接影響其抽真空能力原因?yàn)檎婵毡霉ぷ魉疁囟雀?。真空泵制冷裝置就是通過降低水環(huán)式真空泵工作水溫度的方法來提高真空系統(tǒng)的抽氣能力，使機(jī)組真空保持在較高的水平，從而在環(huán)境溫度較高時(shí)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性能的大幅提高。

1 機(jī)組設(shè)備介紹

華電國際鄒縣發(fā)電廠兩臺1000MW汽輪機(jī)為超超臨界、一次中間再熱、單軸四缸四排汽、凝汽式，設(shè)計(jì)額定功率為1000MW，機(jī)組型號為N1000-25/600/600。凝汽器設(shè)計(jì)為雙殼體、雙背壓、單流程。每臺機(jī)組配有三臺日本粟村制作所生產(chǎn)的型號為EVMA250水環(huán)式機(jī)械真空泵，凝汽器壓力5.1kPa.a時(shí)設(shè)計(jì)抽吸干空氣量75 kg/h。

2 凝汽器真空的影響因素與提高方法

（1）真空泵抽氣能力。真空泵的抽氣能力越強(qiáng)，凝汽器真空越好。

（2）水側(cè)對流強(qiáng)度和汽側(cè)對流強(qiáng)度的分布均勻性以及過冷區(qū)結(jié)構(gòu)

應(yīng)保證水側(cè)的對流強(qiáng)度，正常保證循環(huán)水泵兩臺運(yùn)行。保證循環(huán)水吸水井水位正常，及時(shí)清理循環(huán)水泵入口旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)。

（3）空氣分壓的影響。凝汽器內(nèi)的壓力=蒸汽分壓力+空氣分壓力，即絕對壓力（真空）是由蒸汽分壓和空氣分壓組成。

蒸汽分壓取決于循環(huán)水量、水溫和管束熱阻；空氣分壓取決于漏入量和抽出量的平衡狀態(tài)。

應(yīng)保證循環(huán)水量、水溫正常，同時(shí)保證真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性。由于真空系統(tǒng)閥門、管道設(shè)備繁多，真空系統(tǒng)查漏困難，應(yīng)利用停機(jī)機(jī)會對真空系統(tǒng)注水查漏，嚴(yán)格檢查保證系統(tǒng)無泄漏點(diǎn)。

（4）傳熱熱阻對真空的影響。凝汽器總熱阻包括蒸汽空氣混合物向冷卻水管外壁放熱的熱阻、管壁本身熱阻、管內(nèi)壁到冷卻水放熱熱阻。傳熱熱阻與真空度成反比，即：傳熱熱阻增加，真空度下降；反之，傳熱熱阻減少，真空度上升。

應(yīng)著重檢查凝汽器進(jìn)水壓力是否增大，出水溫度是否升高，確認(rèn)管系臟污后應(yīng)對凝汽器進(jìn)行半面清洗。應(yīng)加強(qiáng)膠球清洗裝置的投入和管理，保證膠球清洗裝置的投入率。保證循環(huán)水質(zhì)正常，必要時(shí)及時(shí)加藥和增大排污。

（5）熱負(fù)荷（排汽量或單位面積的傳熱量） 。在相同冷卻條件下，熱負(fù)荷越大真空越低。

（6）沸騰或露珠傳熱形式。

3 真空泵抽氣能力的提高方法：

因?yàn)檎婵毡玫某闅饽芰υ綇?qiáng)，凝汽器真空越好。而對于已經(jīng)建成的電廠來說，更換真空泵不現(xiàn)實(shí)且真空泵也并不是越大越好，真空泵的電耗也直接決定了整個(gè)機(jī)組的整體效率。

由于水環(huán)式真空泵是以水作為工作介質(zhì)，根據(jù)道爾頓定律，泵體內(nèi)的密封吸氣空間的氣體全壓等于水蒸氣的分壓和各種分壓之和，故泵內(nèi)的密封水溫度決定了泵在旋轉(zhuǎn)過程中吸氣和排氣空間所能達(dá)到的真空，即泵內(nèi)的最高真空是由水的汽化壓力即泵內(nèi)密封水溫下飽和蒸汽壓所決定，盡可能降低泵內(nèi)密封水溫度就可以提高泵內(nèi)真空。研究和實(shí)際應(yīng)用降低水環(huán)式真空泵工作水溫度方法非常必要且可行，可以使凝汽器維持較高的真空度并提高機(jī)組的整體效率。

水環(huán)式真空泵工作水用開式水冷卻，而開式水取自循環(huán)水出口，如真空泵工作水冷卻器效果良好的情況下，真空泵工作水溫度應(yīng)與循環(huán)水溫度相當(dāng)。所以環(huán)境溫度是影響真空泵工作水溫度的主要原因。影響水環(huán)式真空泵工作水溫度的另一個(gè)原因是冷卻器的臟污情況，通過及時(shí)的進(jìn)行清理冷卻器可有效的解決。

發(fā)電廠1000MW機(jī)組在夏季環(huán)境溫度最高時(shí)，真空泵工作水溫度將達(dá)到35℃左右。通過安裝真空泵制冷裝置后可保證進(jìn)入水環(huán)式真空工作水溫度保證在10℃至15℃左右。所以環(huán)境溫度越高真空泵制冷裝置對真空泵工作水溫度的影響越明顯，冬季在循環(huán)水溫度降至15℃以下時(shí)，由于凝汽器真空本來已非常高，真空泵制冷裝置節(jié)能效果下降，同時(shí)為防止真空泵制冷裝置制冷機(jī)安全（防止結(jié)晶），應(yīng)停運(yùn)真空泵制冷裝置。

4 1000MW機(jī)組真空泵制冷裝置介紹

華電國際鄒縣發(fā)電廠1000MW機(jī)組真空泵制冷裝置，由山東泓奧電力科技有限公司安裝和調(diào)試，制冷機(jī)為煙臺荏原空調(diào)設(shè)備有限公司制造的單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)。單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)是熱泵的一種，主要包括發(fā)生器、吸收器、蒸發(fā)器和冷凝器四部分，并且這四部分分別維持在不同的負(fù)壓下。系統(tǒng)中純凈水做為制冷劑，利用高真空狀態(tài)下，水的飽和溫度降低吸收熱量的原理實(shí)現(xiàn)制冷效果。溴化鋰溶液作為吸收劑，高濃度的溴化鋰溶液具有強(qiáng)吸濕性。通過不同濃度的溴化鋰溶液對制冷劑的吸收和蒸發(fā)實(shí)現(xiàn)制冷劑的循環(huán)，從而達(dá)到連續(xù)制冷的目的。

5 投停真空泵制冷裝置前后對凝汽器真空的影響

如表1 所示為真空泵制冷裝置投運(yùn)時(shí)，機(jī)組參數(shù)變化情況。

從表1 中可以看出真空泵制冷裝置投入運(yùn)行后凝汽器真空都有所提高。由于機(jī)組負(fù)荷不同、循環(huán)水泵運(yùn)行方式不同、環(huán)境溫度不同或由于凝汽器漏空氣量不同造成真空泵制冷裝置投入運(yùn)行后機(jī)組凝汽器真空變化量并不相同，但凝汽器平均變化量能夠達(dá)到0.5 kPa以上、排汽溫度降低1.5℃ 以上。

6 真空泵制冷裝置對機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益分析。

當(dāng)工作水溫度大于設(shè)計(jì)水溫時(shí)，真空泵的出力會大幅度下降，導(dǎo)致冷凝器的端差增大，真空下降，從而使機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益大幅度降低。

實(shí)驗(yàn)表明：真空每下降1KPa，熱耗上升1.6%，在燃煤量不變得情況下，減發(fā)功率平均7425KW（查制造廠背壓修正曲線所得），發(fā)電煤耗上升4.5克。

凝汽器真空制冷裝置在一年中的四月至十一月之間都可以使用，使用的效率大概在66%左右，凝汽器真空能夠提高0.5kPa以上，煤耗可降低2.25g/kWh。

一臺1000MW機(jī)組綜合每年可節(jié)省成本為407萬元左右，本系統(tǒng)投資741萬元，在兩年內(nèi)完全可回收全部成本。

7 結(jié)束語

（1）多數(shù)大型發(fā)電機(jī)組都是用機(jī)械真空泵作為凝汽器的抽真空設(shè)備，通過安裝和運(yùn)行真空泵制冷裝置的方法，可以顯著降低真空泵工作水溫度從而提高真空泵出力，使機(jī)組能夠維持較高真空。

（2）現(xiàn)階段大部分電廠真空泵工作水冷卻器冷卻水源都取自循環(huán)水，而循環(huán)水受環(huán)境溫度影響大，特別是夏季循環(huán)水溫根本無法滿足冷卻工作水的要求，這也限制了發(fā)電廠真空泵的工作能力。真空泵制冷裝置在國內(nèi)大型機(jī)組上的應(yīng)用還是一項(xiàng)新技術(shù)，通過安裝和運(yùn)行真空泵制冷裝置可解決真空泵工作水溫高的問題，大大提高凝汽器真空度。

（3）安裝和運(yùn)行真空泵制冷裝置，有非常可觀的經(jīng)濟(jì)效益，可大大降低發(fā)電成本在現(xiàn)在發(fā)電廠效益下滑、環(huán)保成本巨大的現(xiàn)實(shí)下，應(yīng)盡快推廣。

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