关键词:循环泵、优化、真空、经济性
一、机组简介
我国某热电公司2×300MW燃煤供热机组。该机由哈尔滨汽轮机厂有限责任公司制造，型号：C250/N300-16.7/537/537型，型式：亚临界、一次中间再热、单轴、两缸两排汽、供热凝汽式汽轮机。汽轮机非供热期背压设计值为5.2kPa，供热期背压设计值为4.0kPa，按照张家口平均大气压93.3kPa计算，机组设计真空-88.1kPa及-89.3kPa。循环泵的运行方式对机组真空及循环泵电耗均有较大影响，公司每台机配有两台循环泵，循环泵采用高、中、低速方式，可以单高速、单中速、单低速，双高速、高中速、中低速、单低速运行。
二、凝汽器真空对机组运行的影响
真空变化对汽轮机的安全与经济都有较大的影响。真空低即排汽压力高，可 以使汽轮机的耗汽量增加，经济性降低。真空高即排汽压力低，可以使汽轮机的耗汽量减少，经济性提高。所以，凝汽式机组运行时，应维持较高的真空。
1、凝汽器真空升高对机组的影响
当主蒸汽压力和温度不变，凝汽器真空升高时，蒸汽在汽轮机内的总焓降增加，排汽温度降低，被循环水带走的热量损失减少，机组运行的经济性提高；但要维持较高的真空，在进入凝汽器的循环水温度相同的情况下，就必须增加循环水量，这时循环水泵就要消耗更多的电量。因此，机组只有维持在凝汽器的经济真空下运行才是最有利的。所谓经济真空，就是通过提高凝汽器真空，使汽轮发电机组多发的电量与循环水泵多消耗的电力之差达到最大值时凝汽器所达到的真空。另外，真空提高到汽轮机末级喷嘴的蒸汽膨胀能力达到极限时(此时的真空值称为极限真空)，汽轮发电机组的电负荷就不再增加。所以凝汽器的真空超过经济真空并不经济，并且还会使汽轮机末几级的蒸汽湿度增加，使末几级叶片的湿汽损失增加，加剧了蒸汽对动叶片的冲蚀作用，缩短了叶片的使用寿命。因此，凝汽器真空升高过多，对汽轮机运行的经济性和安全性都是不利的。
2、凝汽器真空低对机组的影响
凝汽器内真空的下降，当主蒸汽压力和温度不变，凝汽器真空降低(即汽轮机排汽压力升高)时，，蒸汽在汽轮机内的总焓降减少，排汽温度升高，影响了机组的运行经济性，对机组的安全运行也有较大的影响，主要表现有：?
（1）汽轮机的排汽压力升高时，主蒸汽的可用焓降减少，排汽温度升高，被循环水带走的热量增多，蒸汽在凝汽器的冷源损失增大，机组的热效率明显下降。另外，凝汽器真空降低时，机组的出力也将减少，甚至带不上额定负荷。?
（2）当凝汽器真空降低时，要维持机组负荷不变，需要增加主蒸汽流量，这时末级叶片可能超负荷。
（3）当凝汽器真空降低使汽轮机排汽温度升高较多时，将使排汽缸及低压轴承等部件受热膨胀，机组变形不均匀，这将引起机组中心偏移，可能发生振动。?
（4）当凝汽器真空降低，排汽温度过高时，可能引起凝汽器钛管的胀口松弛，破坏了凝汽器的严密性。
（5）凝汽器真空下降时，将使排汽的体积流量减小，对末几级叶片工作不利。
三、优化的原则
循环水泵变速运行节电是有一定的限制条件的。在汽轮机排汽压力未达到极限背压之前，以机组的运行真空为最佳值作为衡量依据，通过优化循环泵运行，节能效果明显。从机组运行角度，应做好循环水泵的经济优化调度工作，努力使机组在最佳真空下运行，取得较好的经济性。
1、夏季（5月底至8月底），循环水温度高于26℃时，循环泵切换为高中速或双高速泵运行；冬季（10月初至次年03月初），循环水温度15℃以下时，循环泵切换为一台中速泵运行。春季（3月初至5月底）和秋季（9月初至10月初），循环水温度15-25℃之间时，循环泵切换为一台高速泵或两台低速泵状态运行。
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2、凝汽器循环冷却水正常温升8-12℃，当凝汽器循环水温升大于12℃时，应切换为更高速度的循环泵或再运行一台循环泵。当凝汽器循环水温升小于8℃时，应切换为更低速度的循环泵或停运一台循环泵。
3、端差控制：当循环水入口温度≤19℃时，端差不大于5℃-10℃；当循环水入口温度＞19℃且＜30℃时，端差≤4℃；当循环水入口温度≥30℃时，端差≤3℃。
四、优化方案
1、夏季机组运行期间，原则上要求一台高速泵运行，当机组负荷在250MW以上或真空低于86kPa，则启动第二台高速泵运行；当机组真空高于88kPa，则停止第二台高速泵运行。
2、冬季中速泵运行
（1）冬季要求一台中速泵运行，运行期间加强对循环水温度、凝汽器真空的监视。机组负荷250MW以上时若真空低于86kPa，应切换为高速泵运行，待负荷低于250MW时切换为中速泵运行；
（2）中速泵运行期间，每班必须检查水塔淋水分布和结冰情况，每班将检查结果 汇报值长。水塔结冰严重时，要及时汇报发电部汽机专工；
（3）冬季中速泵运行期间，应采用水塔外圈配水，关闭水塔内圈配水。
3、春、秋季高速泵或中、低速泵运行
（1）春、秋季一台高速泵运行期间，若真空低于86kPa，应切换为中、低速泵运行；当机组真空高于88kPa，应保持一台高速泵运行。
注意事项：
（1）双循环泵运行前，水塔必须打开内、外圈配水；
（2）为保证循环泵安全，避免频繁启停，每天循环泵启停不超一次；
五、优化效果
经过循环泵优化运行实验后，一年的节能效果根据张家口地区的环境温度变化大概可以分为一下几个阶段，计算如下:
1、第一时间段（11月01日至3月15日）：一台低速泵运行，运行4.5个月，机组真空在-88kPa以上变化时，对机组热耗率影响较小。循环泵电耗较小，节能效果明显。每小时节约耗电量约220.8kWh。
2、第二时间段（3月15日至5月15日）：一台中速泵运行，运行2个月，将低速切为中速后，循环泵耗电增加，但真空提高1.5-2kPa,实际降低煤耗约3.6-4.8g/kWh。
3、第三时间段（5月15日至6月30日）：一台高速、一台低泵运行，运行1.5个月，启动低速循环泵，循环泵耗电增加，但真空提高约1kPa,实际降低煤耗约2.4 g/kWh。
4、第四时间段（6月30日至9月15日）：：两台高速运行，运行2.5个月，循环泵耗电增加，循环水入口温度高31-33度，真空达不到经济真空。
5、第五时间段（9月15日至10月15日）：一台高速、一台中速泵运行，运行1个月，将高速切低速循环泵，循环泵耗电减少，真空变化较小, 每小时节约耗电量约477kWh。
6、第六时间段（10月15日至11月01日）：一台中速，一台低速泵运行，运行15天，将高速切低速循环泵，循环泵耗电减少，真空变化较小, 每小时节约耗电量约697kWh。
7、因冷却水塔联络水管管径不足，两机三泵方式水塔水位偏差大，暂不投入两机三泵运行方式。
结论
凝汽器真空度影响因素较多，与循环水入口温度、循环水量、凝汽器清洁程度、凝汽器严密性及负荷等关系密切，循环水泵的运行方式对机组真空及循环水泵耗电率有较大影响，各运行班组应综合考虑季节变化、昼夜温差、机组负荷变化，依据上述原则灵活做好循环水泵经济运行工作，努力使机组在最佳真空下运行，取得较好的经济性。
参考文献：
1、郭刚；凝汽器真空下降的原因分析及预防措施[J]；电力安全技术；2010年10期
2、张浩；王建建；于宗;张新磊；凝汽器真空低的影响因素及改善[J]；电力科技与环保；2013年02期
论文作者:宋旭
论文发表刊物:《中国电业》2019年9月18期
论文发表时间:2020/1/14
标签：凝汽器论文; 真空论文; 机组论文; 一台论文; 汽轮机论文; 中速论文; 循环泵论文; 《中国电业》2019年9月18期论文;