中小型機組真空系統(tǒng)射水抽氣器改造為水環(huán)式真空泵的研究說明
中小型機組真空系統(tǒng)射水抽氣器改造為水環(huán)式真空泵的研究說明主要優(yōu)點，并將水環(huán)式真空泵與射水抽氣器進行經濟性對比，*后以哈三電廠200MWA 機組為例，提出了改造設計方案。
降低汽輪機的排汽壓力是提高火力發(fā)電廠循環(huán)熱效率的重要手段之一。而維持汽輪機背壓有兩個比較有效的途徑:一是加強密封，減少空氣漏入;二是提供適當的抽氣裝置。減少空氣漏入是*重要的。射水抽氣器抽氣裝置類型很多，其中水環(huán)式真空泵具有非常明顯的優(yōu)越性，它具有結構獨特、抽氣量大、節(jié)能安全可靠、壽命長等特點，因此被電廠廠泛使用。目前在國內300MW及以上機組均采用水環(huán)式真空泵作為凝汽器抽真空設備，在200MW、50MW等中小型機組.上也有將水環(huán)式真空泵作為凝汽器抽真空設備。
射水抽氣器在實際運行中存在的問題
1.1 效率低射水抽氣器是靠射水泵提供高流速的水在射水抽氣器內形成一定的真空，從而將凝汽器內的氣體抽出的抽氣設備。由于要求水的流速很高，管阻必然很大(管阻與流速的三次方成正比)射水泵的很大一部分作功都消耗在管道損失，上，因此，射水抽氣器的|效率較低。
1.2用水量大射水抽氣器采用抽取射水池的水進行抽真空，抽出的通常都是空氣和水蒸汽的混合氣體，所以有很多水蒸汽凝結成水進入射水池中，使射水池中的水溫升高。而射水池中水溫高低對射水抽氣器抽氣效果起決定性作用。因此，只有定期向射水池中加入冶水，排出熱水，才能保持較低的射水池的水溫。
1.3熱備用效果小佳一般射水池設在射水泵的下方，有些電/在射水泵處十熱備用時，發(fā)現射水泵中的水由于泵的底閥不嚴漏到射水池中的現象。當備用泵要后動前，需要運行人員先向泵中注水，起不到真正熱備用的作用。
1.4真空度高的情況下抽汽效率低射水噴射裝置是一種等 質量抽氣裝置，雖然在低真空、空氣密度較大的情況下抽氣有一定效果， 但在高真空度時，由于空氣稀薄且流量不均勻，射水抽氣器抽真空能力受到限制，而且運行不穩(wěn)定。
1.5所占空間大射水噴射裝置包括射水池、射水泵、射水抽氣器及其管道，其布置空間通常從
汽機廠厲零米到運轉平臺，所占空間大且不美觀。
使用水環(huán)式真空泵的主要優(yōu)點：
使用壽命長7水環(huán)式真空泵在運轉時，葉輪外端速度很低(水環(huán)式真空泵轉速為450-590i./min)。例如TC一11E型水環(huán)式真空泵葉輪外端的速度小于20.4m/s，使磨損降低到*小，并能避免氣蝕，使泵的壽命大為增加。 目前在300MW機組上使用的水環(huán)式真空泵，目 前已經過運行考驗，基本無磨損、無腐蝕，未發(fā)生結構或部件的工作失效情況。
可跟蹤溫度的變化水環(huán)式真空泵通常使用少量的凝汽器循環(huán)水冷卻密封水。在冷天，循環(huán)水與密封水溫差大，冷卻效果好，能力有所提高;在熱天，循環(huán)水溫度高，凝汽器的壓力和混合氣體的密度較大，由于水環(huán)式真空泵是等容量泵，因此在入口氣體密度較高時能處理更多一些的氣體。當凝汽器和水環(huán)式真空泵采用相同的冷卻水時，水環(huán)式真空泵便會跟蹤凝汽器的性能，即在凝汽器的不同，合卻水溫范圍內，水環(huán)式真空泵的吸入壓力總是低于凝汽器背壓。
結構獨特且能實現自動控制水環(huán)式真空泵系統(tǒng)采取集裝箱式布置，與其它抽氣裝置相比，占地面積小，設計結構獨特，填料、機械密封及軸承易于更換。
抽氣效率高水環(huán)式真空泵是等容積泵，而射水抽氣器是等質量抽氣裝置。在冷凝器壓力升高或漏氣量增大時，空氣密度顯著增加，在入口壓力相同時，射水抽氣器能力受限制且操作不穩(wěn)定，而水環(huán)式真空泵抽氣能力可隨空氣泄漏量增加而增加，保持高壓力下的穩(wěn)定運行。根據試驗測量，當空氣泄漏量增加1倍時，采用水環(huán)式真空泵的凝汽器壓力只從3.377kPa(絕)增加到5.065kPa(絕)而采用射水抽氣器的凝汽器壓力卻增加到10.2.運行穩(wěn)定性高水環(huán)式真空泵后動過程中，比射水泵后動電流小，整套裝置達到運行點的速度快，減少了啟動所需時間，并且泵本身有自動補排水的能力。因此，水環(huán)式真空泵在機組運行中的熱備用效果要比射水抽氣器好得多，增加了機組運行的可靠性。
用水量小由于射水抽氣器抽出的水蒸汽與冷卻水混合，受污染而不能回收，經常單向使用冷凝水，且用量較大。如果停止使用射水抽氣器，就會使冷卻水回流，造成凝汽器熱壁腐蝕。而使用水環(huán)式真空泵卻可以完全避免凝汽器熱壁腐蝕。
使用射水抽氣器與水環(huán)式真空泵經濟性對比
假設射水抽氣器和水環(huán)式真空泵的設計條件相同，冷凝器壓為3.77kPa(絕)，射水抽氣器以等質量特性運行，其抽氣能力隨背壓上升而逐漸提高，如所示。當空氣泄涌量增加100%時，背壓將從3.377kPa(絕)提高到10.(絕)而水環(huán)式真空泵按等容積特性運行，抽氣能力隨涌氣量增加得較快，背壓僅從3.377kPa(絕)提高到5.065kPa(*)。在相同循環(huán)水溫條件下，由于空氣泄漏不能被非除引起汽機背壓升高，造成的能量損失見表1.表1汽機背壓川高溫造成的能量損失對比表汽機背壓(絕)汽機排汽相應壓力下的熱.焓/kTkg射水抽氣器水環(huán)式真空泵凈能量損失因此，使用水環(huán)式真空泵后，當負壓系統(tǒng)空氣泄漏量增加100%時，每克從排汽缸排出的乏汽能比使用射水抽氣器減少能量損失23.028kJ/kg組而言，假設蒸汽排汽量為579t/h，電廠效率為45%，當負壓系統(tǒng)空氣泄漏量增/川100%時，水環(huán)式真空泵能比射水抽氣器每小時減少經濟損失為000)(7000X4.1868X45%) X0.2=202.19574元/h，如果以每年運行5000h計算，使用水環(huán)式真空泵每年可節(jié)省人民原有射水式真空泵的額定功率為110kW,新式水環(huán)式真空泵的額定功率為80kW，每年所節(jié)約的廠用電為(10-*h)計算，每年可節(jié)約由于取消射水池，每年可節(jié)省的射水池防滲水費用8萬元。
綜上所述，將射水抽氣裝置改造成水環(huán)式真空泵，大約每年可節(jié)省人民幣122.24萬元。一年即可收回投資成本。
改造設計方案
哈爾濱*三發(fā)電廠200MW 機組原有的真空系統(tǒng)是使用兩臺射水抽氣器。如果改造成使用水環(huán)式真空泵的真空系統(tǒng)，改造方案如下:一根直徑為Y20的不銹鋼管從凝結水泵出口引出(為了便于檢修，管道上安裝1個隔離閥門)。
由于水環(huán)式真空泵在正常運行期間基本不需要補7水所以正常運行后不再取用凝結水，不會影響凝結水系統(tǒng)的正常運行。
二次水(即密封水的冷卻水)可以取自循環(huán)水。用一.根直徑為Y100碳鋼管從循環(huán)水泵出口引出，回水可接在凝汽器出口管道上(為了便于檢修，來水和回水管道上安裝1個隔離閥門)。依據《火力發(fā)電廠汽水管道設計支術規(guī)定DL- GJ23=56.6t/h, G- 介質的流量，t/h; *管子內徑，mm; v*介質的比容，m3/kg ; *介質的流速，m/s.而凝汽器循環(huán)水總流量為13300t/h，所以二次水量占循環(huán)水總流量的百分比非常小，僅為0.4255%不會影響循環(huán)水系統(tǒng)的正常運行。
真空抽氣管道很大一部分可以利用原有的真空抽氣管道，如果水環(huán)式真空泵位置安排得當，需要增加的管道不會超過8m.水環(huán)式真空泵位置建議安裝在原射水泵位置。這樣可以利用原有射水泵的基礎，節(jié)省資金;還可以使真空抽氣管道變短，減少管道阻力。
|
