（神华河北国华沧东发电有限责任公司 河北沧州 061113）
摘要：电厂汽轮机真空系统能耗是制约节能开发的一个突出问题，本文从现状、问题及成因进行了分析，提出了解决问题的一个思路和具体方案，运行实践表明，蒸汽喷射器抽真空系统应用后能提高节能效果，并取得明显的经济效益。
关键词：凝汽器；真空；蒸汽喷射器
1.引言
河北某电厂是哈汽生产660MW超临界单轴、三缸、四排汽、一次中间再热、凝汽式机组，高中压汽轮机采用合缸结构，机组的通流及排汽部分采用三维设计优化，具有高的运行效率，真空系统采用鹤见（上海）真空泵业有限公司的200EVMA型，双级双作用水环真空泵。
2.目前运行中存在的主要问题
（1）机组出力性能受工作水温影响较大
真空泵是按照15°C的工作水温进行设计，当工作水温升高时，受水蒸汽的饱和分压的影响，真空泵的出力会大大降低。水环真空泵的工作液，采用循环水冷却，但循环水温度受到气候条件影响，温度变化较大，特别是夏天，循环水温度可能达到三十多度，再加上一定的传热温差，工作液温度有可能达到四十多度，此时真空泵的出力会急剧下降，长期运行还会产生叶轮汽蚀、高噪音等安全性问题。
（2）真空泵组的极限真空差
真空泵的工作水温为15°C时，真空泵的极限压力为3.3kPa，当凝汽器的压力低于3.3kPa时，真空泵对凝汽器的抽气能力为零，无法维持凝汽器的最高真空。因此在冬季运行中，由于凝汽器高低压侧分开抽吸，200EVMA型真空泵的极限真空不高，会出现低压侧抽吸能力不足，不能维持最高真空的情况，严重影响了机组的经济性和安全运行。
（3）真空泵组厂用电消耗大
正常运行需要两台真空泵（132KW电机），厂用电消耗大。
（4）真空泵组噪音高
正常运行时，真空泵的噪音超过90分贝，噪音非常高。
（5）真空泵组维护费用高
三台真空泵每年需要的维护成本较高，真空泵长期运行在极限工况下，易损件消耗较大。
3.技术改造特点
凝汽器蒸汽喷射器抽真空系统升级改造的特点：
（1）高真空
采用该系统，可以根据电厂凝汽器最低背压设计，保证凝汽器的真空不受真空泵性能的影响，始终处于最佳状态，达到节能的经济运行目的。
（2）高可靠性
和目前电厂采用的单独的真空泵系统相比，蒸汽喷射器抽真空系统是现有系统最可靠的抽真空系统，对于任何超负荷和机组严密性的影响都非常不敏感。
（3）免维修
蒸汽喷射器没有运动或转动部件，因此没有机械磨损和其他机械问题产生，一旦开始工作，您可能就会“忘记”喷射器的存在。
（4）冷凝液热量回收
动力蒸汽和吸入蒸汽通过冷凝器冷却，冷却后的疏水将通过密封回路或者蒸汽疏水器返回到汽轮机凝汽器，热量回收至主机凝结水，不会将有价值的冷凝液流失。
（5）操作简单：
启动和关闭只需阀门操作，控制系统可就地控制或接入到DCS系统。
4.工程设计与应用
本项目采用三级蒸汽喷射器抽真空系统，原有抽真空系统保持不变，在机组启动时预抽真空，机组正常运行时投备用。
改造基本原则为：
（1）在不影响改造后效果前提下，尽可能利用原有设备，减少改造工作量。
（2）真空泵本体及凝汽器蒸汽喷射器抽真空改造时，保持现有真空泵不变，现有真空泵抽气系统基本保持不变。
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（3）真空泵本体及凝汽器蒸汽喷射器抽真空改造时，保持各管道接口位置、真空泵与凝汽器连接方式和位置、现有的真空泵基础等不变。
（4）真空泵本体及凝汽器蒸汽喷射器抽真空改造时，保持高低侧凝汽器分开抽吸不变。
改造后，凝汽器主抽气管路上分别设置2台蒸汽喷射器作为第一级，对两侧凝汽器进行抽吸，被抽出的凝汽器乏汽和动力蒸汽同时进入第一级列管式冷凝器。第一级消耗的动力蒸汽和乏汽中的水蒸气经冷凝器冷凝成水，经第一级U形水封回收凝汽器热井。乏汽中的不凝气体，由第二级蒸汽喷射器抽出，进入第二级列管式冷凝器。不凝气体被压缩，压力升高，体积变小。第二级消耗的动力蒸汽经冷凝器冷凝成水，经第二级U形水封回收凝汽器热井。升压后的不凝气体由第三级蒸汽喷射器继续升压至大气压，最终直排大气。第三级消耗的动力蒸汽经冷凝器冷凝成水，经第三级疏水管回收凝汽器热井。第三级疏水管上设置了疏水阀，用于平衡大气压与凝汽器的压差。
三级表面式冷凝器，冷却水采用凝结水，串联在轴封加热器之后的凝结水管道上。冷凝器气侧的动力蒸汽和乏汽中的水蒸气在冷凝器中冷却后，通过疏水管道回到热井，使工质得到回收。冷凝器水侧的凝结水获得了动力蒸汽和乏汽在冷却过程中热量，流向下一级加热器，使热量也得到回收。
正常运行时，由三级蒸汽喷射器抽真空系统运行，保证凝汽器处于最佳真空。
蒸汽喷射器的动力蒸汽通过动力喷嘴以超音速射流，产生真空来抽吸凝汽器里的不凝气体。动力蒸汽采用0.3MPa以上压力蒸汽，根据电厂现场情况，推荐采用4段抽汽的0.4MPa（50%负荷下时的压力）的蒸汽或者辅汽联箱的蒸汽。此系统在正常运行时完全取代水环真空泵，从而在根本上解决了水环真空泵的汽蚀噪音和转子断裂等安全性问题。
5.效果评价
电厂真空泵系统节能改造后达到的效果：
（1）确保凝汽器保持最高真空状态，不受机组严密性和真空泵性能的影响，保证经济节能运行。改造后，夏季真空泵工作液温度大于30度时，预计凝汽器真空平均提高0.3kPa以上，冬季真空凝汽器冷却水温低于15°C，预计凝汽器低压侧真空能够提供0.3kpa以上，660MW机组凝汽器真空提高1kPa节约煤耗2.36 g/kW.h计算，夏季可降低机组平均煤耗0.708 g/kW.h。
（2）解决真空泵因汽蚀产生的叶轮裂纹甚至断裂等安全问题，从而节省真空泵的维护、转子更换费用。
（3）降低了抽真空系统的厂用电。原先2台132KW真空泵运行，改造后水环真空泵停止运行，降低厂用电264KW。
（4）大大降低真空泵的运行噪音。
（5）增强了系统的稳定性和安全性。蒸汽喷射器系统为静设备，免维护；设置蒸汽喷射器系统后改善了串联运行的真空泵的运行环境，大大增加了真空泵的使用寿命。
（6）不耗工质除盐水：相较于水环真空泵工作液需要不定时的补充，蒸汽喷射器抽真空系统不耗费工质，而且抽吸的乏汽和动力蒸汽混合后加热凝结水，冷凝后的疏水经回收至热井，实现了热量的全回收。
6.结束语
火力发电厂汽轮机凝汽器应用蒸汽喷射器抽真空系统后，经济性和安全性明显提高，取得了良好的改造效果，凝汽器真空提高，额定出力增加，机组的热耗率降低，发电煤耗、供电煤耗均大幅度下降，大大提高了机组的经济性，其经济效益明显。
参考文献：
【1】闫志刚.论火电厂真空系统优化改造的必要性.电力设备，2016，（8）
【2】李维特.黄保海.刘炳俊.宋显璋.凝汽式与抽汽式汽轮机低真空改造的若干问题.节能技术，1997，（5）
【3】张永海，余小兵，宁哲等。国产300MW机组通流改造可行性研究。西安热工研究院。
【4】刘世恒，国产300MW汽轮机通流部分改造。南京：江苏机电工程 2008
【5】胡永忠.论发电厂汽轮机常见故障分析与排除[J].通讯世界,2014,(16):116-117.
【6】 DL5000-2000《火力发电厂设计技术规程》[S] 北京：中国电力出版社，2001
【7】《汽轮机设备检修》，初、中、高级工，山西省电力工业局编，中国电力出版社出版，1997年
作者简介：徐远意（1983-），男，河北唐山，本科，神华河北国华沧东发电有限责任公司，工程师，电厂汽轮机技术管理工作。
论文作者:徐远意
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/14
标签：凝汽器论文; 真空泵论文; 蒸汽论文; 真空论文; 喷射器论文; 系统论文; 汽轮机论文; 《电力设备》2017年第27期论文;