超超临界机组真空泵制冷装置的应用及节能效果分析

2014-10-10柯永省

机电信息 2014年9期

柯永省

（浙江浙能乐清发电有限责任公司，浙江温州325600）

1 系统概述

浙能乐清电厂二期机组采用上海汽轮机有限公司和德国SIEMENS公司联合设计制造的N660－25／600／600超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、反动凝汽式汽轮机。每台机组凝汽器高、低压汽侧各配备2台水环式机械真空泵，1台运行，1台备用；真空泵密封水正常补水为闭冷水，备用为凝输水，密封水冷却水采用开式循环水。真空泵是汽轮机凝汽系统中重要的辅助设备，承担着汽轮机启动时建立真空和正常运行时抽吸漏入真空系统的空气和蒸汽凝结过程中残留的不凝结气体的任务，以维持凝汽器的正常真空。水环式真空泵系统简单、性能可靠，广泛应用于火力发电厂。

2 水环式真空泵原理及问题

2.1 水环式真空泵原理

水环式真空泵（图1）主要部件为叶轮和壳体。叶轮偏心地装在壳体上，随着叶轮的旋转，工作液体在壳体内形成运动的水环，水环内表面也与叶轮偏心，由于在壳体的适当位置开设有吸气口和排气口，水环泵就完成了吸气、压缩和排气这3个相互连续的过程，从而实现抽送气体的目的。

图1 水环式真空泵

水环式真空泵冷却蒸汽的能力主要取决于冷却密封水温度及密封水流量，这2个参数的变化决定了水环式真空泵系统的工作效率，而冷却密封水温度又取决于冷却器的循环冷却水的温度与流量。从热力学角度可知，当水的温度达到其对应压力下的饱和温度时就会汽化。真空泵吸入压力下对应的饱和温度与进入泵体的密封水温度的差值为真空泵密封水的过冷度。真空泵抽气量相同时，密封水过冷度越大，抽吸真空越高；抽吸真空度相同时，密封水过冷度越大，真空泵抽气量越大。运行中真空泵吸气腔的真空比凝汽器真空要高些，而形成水环的密封水受到真空泵叶轮做功，温度也要升高4℃左右，所以在真空泵冷却器效果变差的情况下，密封水存在汽化的可能性。一旦真空泵密封水汽化，真空泵的出力将降低很多，影响机组正常运行。

2.2 问题

水环式真空泵运行状况好坏直接影响凝汽器真空度水平，真空泵出力不足会造成凝汽器真空下降，影响汽轮机的经济运行性能。实际运行过程中，特别是夏季工况下，循环水温度高，且沿海电厂由于贝壳滋生导致真空泵冷却器堵塞，真空泵冷却器换热效果降低，密封水温度上升，从而使真空泵出力下降，这就会影响凝汽器真空。

3 制冷装置的应用

3.1 制冷装置原理

制冷装置由铁岭科尔克热机有限公司制造，如图2所示。其冷却原理如下：制冷剂通过压缩机压缩，冷却器降温冷却，再通过储液室、干燥过滤器，最后经膨胀阀膨胀制冷剂温度进一步降低，用以冷却真空泵密封水。

图2 制冷装置

3.2 制冷装置系统布置

如图3所示，凝汽器低背压侧A、B真空泵为1个单元，配置1台压缩制冷装置。即1台压缩制冷装置可以分别为2台真空泵提供密封水冷却，但只能通过阀门切换采取一对一的冷却方式，不可以同时为2台真空泵提供密封水冷却。压缩制冷装置采取水冷方式，冷却水选用汽机房闭式冷却水。真空泵分离器密封水经过冷却器冷却后，再进入制冷装置进一步降温。压缩制冷装置在运行中跳闸，真空泵会保持原有的运行方式，主系统不会受到影响。

4 运行方式与节能效果

＃4机凝汽器A侧（低背压）真空泵密封水制冷装置投入前后参数变化如表1所示。通过数据对比可以发现，真空泵密封水温度从29℃下降至18℃，凝汽器A侧真空提高0.6 k Pa，排汽温度下降了3.6℃。根据运行经验，凝汽器平均真空每提高1 k Pa，可降低煤耗3.0 g／k W·h；则单侧真空提高0.6 k Pa，可降低煤耗0.9 g／k W·h。在夏季工况时，根据密封水温度上升情况，投入制冷装置。据现场经验，真空泵密封水温度高于28℃时，投入制冷装置效果比较明显。