(徐州華潤(rùn)電力有限公司,徐州 221000)
近年來(lái),隨著國(guó)家對(duì)電力行業(yè)節(jié)能減排要求的不斷提高,節(jié)能技術(shù)改造成為火電機(jī)組節(jié)能降耗的重要方式,銅山華潤(rùn)電力有限公司2×1000 MW超超臨界機(jī)組通過(guò)羅茨-水環(huán)真空泵技術(shù)改造,優(yōu)化了真空系統(tǒng)泵組運(yùn)行方式,在達(dá)到節(jié)能降耗目的的同時(shí),也增加了企業(yè)的綜合收益。
銅山華潤(rùn)電力有限公司2×1000 MW機(jī)組,汽輪機(jī)為上海電氣集團(tuán)引進(jìn)西門子技術(shù)制造的超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、凝汽式、雙背壓、八級(jí)回?zé)岢槠啓C(jī),汽輪機(jī)型號(hào)為N1000-26.25/600/600(TC4F)。汽輪機(jī)抽真空系統(tǒng)共配置3臺(tái)50%容量的水環(huán)式真空泵,每臺(tái)真空泵分別抽吸高、低壓側(cè)凝汽器,采用兩運(yùn)行一備用方式,型號(hào)為AT3004E。機(jī)組啟動(dòng)時(shí),三臺(tái)真空泵可并列運(yùn)行,能夠更快地建立真空,縮短機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間[1]。
目前銅山華潤(rùn)電力有限公司1000 MW機(jī)組真空泵兩運(yùn)一備,每臺(tái)真空泵單獨(dú)抽吸1臺(tái)凝汽器。真空泵工作水為開(kāi)式水冷卻,夏季工況下,循環(huán)水溫較高,真空泵工作水溫在42 ℃左右,真空泵的工作水在40~50 ℃之間會(huì)大量汽化,真空泵因大量抽吸自身工質(zhì)汽化產(chǎn)生的水蒸氣,排擠了真空泵原有的抽氣量,造成真空泵工作效率嚴(yán)重下降,抽真空能力嚴(yán)重不足,進(jìn)而影響凝汽器真空。
原設(shè)計(jì)抽真空設(shè)備主要用作汽輪機(jī)啟動(dòng)初期的快速建立真空,要求在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到機(jī)組啟動(dòng)要求,但實(shí)際正常運(yùn)行中,存在性能過(guò)?,F(xiàn)象。因此,在正常運(yùn)行中,可考慮通過(guò)以小泵替代大泵的方式達(dá)到節(jié)能目的。另外,由于水環(huán)泵效率較低,僅約30%左右,而羅茨真空泵效率可達(dá)70%。因此,使用高效真空泵組替代低效真空泵組能夠達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
本次改造是在原抽真空母管上并聯(lián)安裝兩臺(tái)羅茨-水環(huán)真空泵組,具體方案如圖1所示。在機(jī)組啟動(dòng)時(shí),按原來(lái)運(yùn)行方式將原有抽真空設(shè)備投入運(yùn)行,以便快速建立真空。在機(jī)組正常運(yùn)行,真空穩(wěn)定狀況下,羅茨-水環(huán)真空泵組投入運(yùn)行,原抽真空設(shè)備退出作為備用。此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)的蒸汽和不凝結(jié)氣體進(jìn)入羅茨真空泵,經(jīng)加壓后經(jīng)換熱器冷凝進(jìn)入下級(jí)水環(huán)真空泵,由于提高了水環(huán)真空泵的入口壓力,可以保證水環(huán)真空泵在高效狀態(tài)下連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行[2]。
圖1 改造后真空泵組系統(tǒng)
當(dāng)機(jī)組真空系統(tǒng)發(fā)生泄漏,羅茨-水環(huán)真空泵組在檢修或設(shè)備故障使其出力不足以維持凝汽器真空時(shí),可將原有抽真空設(shè)備快速投入運(yùn)行,滿足抽真空要求。目前,原有的3臺(tái)真空泵為兩運(yùn)一備方式,改造后機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)以羅茨-水環(huán)真空泵組維持真空為主,可實(shí)現(xiàn)兩運(yùn)三備。且通過(guò)完善熱控邏輯,設(shè)備之間設(shè)有可靠的聯(lián)鎖控制系統(tǒng),使得改造后,真空系統(tǒng)耗電量明顯降低的同時(shí),設(shè)備的可靠性也得到大幅提高。
熱控方面需要增加羅茨泵、水環(huán)泵、電動(dòng)閥等控制設(shè)備;真空、水位、溫度等測(cè)點(diǎn);同時(shí),在DCS畫面上增加羅茨水環(huán)泵操作畫面及相關(guān)聯(lián)鎖邏輯。
(1)增加原真空泵聯(lián)鎖按鈕,羅茨泵停止后且與原水環(huán)式真空泵聯(lián)鎖按鈕投入,自動(dòng)聯(lián)啟原真空泵。(2)增加羅茨泵啟動(dòng)和停止邏輯,啟動(dòng)允許條件為“水環(huán)泵運(yùn)行”。自動(dòng)啟動(dòng)條件為“水環(huán)泵運(yùn)行”與入口蝶閥后“真空值高于或等于-90 kPa”。自動(dòng)停止條件為“羅茨泵電機(jī)故障”或“水環(huán)泵停止”或入口蝶閥后“真空值低于-90 kPa”或“羅茨真空泵機(jī)組入口蝶閥關(guān)信號(hào)與水環(huán)泵停止”任一條件。(3)增加水環(huán)泵啟動(dòng)和停止邏輯,啟動(dòng)允許條件為“汽水分離器液位在80~200 mm之間”。停止允許條件為“羅茨真空泵機(jī)組入口蝶閥關(guān)信號(hào)”與“羅茨泵停止”。自動(dòng)停止條件為“水環(huán)泵電機(jī)故障”。(4)增加補(bǔ)水電磁閥動(dòng)作相關(guān)邏輯,汽水分離器高液位230 mm,正常液位130 mm,低液位40 mm,低液位時(shí)補(bǔ)水電磁閥開(kāi)啟;達(dá)到正常液位補(bǔ)水電磁閥關(guān)閉,高液位與低液位會(huì)發(fā)出報(bào)警。
羅茨-水環(huán)真空泵運(yùn)行,當(dāng)出現(xiàn)羅茨泵跳閘,水環(huán)泵應(yīng)聯(lián)鎖跳閘,否則水環(huán)泵單獨(dú)運(yùn)行,入口壓力降低,將導(dǎo)致水環(huán)泵振動(dòng)大現(xiàn)象。
正常檢查時(shí),應(yīng)注意水環(huán)真空泵、羅茨真空泵振動(dòng)正常、無(wú)摩擦、無(wú)異音、電機(jī)電流正常不超限,壓力表、水位計(jì)、油位計(jì)等表計(jì)在正常范圍內(nèi)[3]。
單臺(tái)機(jī)組使用的兩臺(tái)原真空泵運(yùn)行總電流為320 A,羅茨真空泵改造后,兩臺(tái)羅茨-水環(huán)泵組的總運(yùn)行電流約為110 A左右,表1為原真空泵與羅茨-水環(huán)泵組運(yùn)行參數(shù)對(duì)比。每小時(shí)節(jié)約的電量約為117 kW·h,按機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)6 000 h計(jì)算,單臺(tái)機(jī)組可節(jié)約70萬(wàn)kW·h,節(jié)電效益明顯。如表1所示。
表1 原真空泵與羅茨-水環(huán)泵組運(yùn)行參數(shù)對(duì)比
原真空泵工作水為開(kāi)式水冷卻,在夏季工況下,開(kāi)式水溫度偏高,真空泵工作水會(huì)產(chǎn)生汽化造成真空泵效率嚴(yán)重下降,從而影響凝汽器真空。改造后的羅茨-水環(huán)真空泵組具有防止汽蝕功能,羅茨泵的抽吸能力可建立15~20 kPa的壓差,而羅茨泵的排氣經(jīng)過(guò)換熱器冷凝后進(jìn)入水環(huán)泵的入口,大大提高了水環(huán)泵的入口壓力,有效地解決了真空泵汽蝕問(wèn)題。
羅茨-水環(huán)真空泵組在我司百萬(wàn)機(jī)組的成功改造并投入應(yīng)用,不僅降低了廠用電量,提高了設(shè)備運(yùn)行可靠性、安全性,也為羅茨-水環(huán)真空泵組在其他機(jī)組的改造提供了實(shí)踐和參考。