1000MW机组加装真空提高装置后节能效益解析

摘 要：文章首先介绍了某供电企业1 000 MW机组的现状，根据其中存在的问题提出了对机组的改造，即加装真空提高装置，然后对新装置的原理及带来的效益进行了分析。

关键词：1 000 MW机组；真空提高装置；凝汽器

中图分类号：TK264 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）6-0092-01

当前，生活生产用电量陡增，为满足越来越高的供电需求，大功率机组研究日益增多。1 000 MW机组自诞生起，就受到人们高度重视，在电力行业发挥着重要作用。作为其中的关键部分，真空系统可维持真空源的稳定，以满足生产需求。因机组功率较大，运行时消耗多，需对真空系统进行优化。为此，可加装真空提高装置加以改造，能取得良好的经济效益。

1 实例分析

某发电公司拥有两台以1 000 MW机组为支撑的燃煤机组，燃煤发电后，通过500 kV的输电线路将电力输送至省区电网。汽轮机由东方汽轮机厂生产，额定功率为1 000 MW，实际值可达1 035 MW，采用的是单轴四缸四排汽、凝气式轮机，高压缸为一个双列调节级，8个压力级，中压缸为2×6个压力级，低压缸为2×2×6个压力级。

2 改造的必要性

2.1 现状

若机组采用凝气式机组，运行是否经济划算与机组真空系统密切相关。该公司的3号和4号机组即为1 000 MW凝气式机组，根据其自身特性，结合机组的运行状况进行分析，机组在每年的春、夏、秋三季工作时，可将真空维持在95～92 kPa。若平均负荷有所变化，是额定负荷的80%时，保持原来的燃煤量，真空每下降1 kPa，此时机组的发功率要降低近10 000 W，致使每度电供电煤耗增长2.8 g/ kW·h。该企业使用的1 000 MW机组，每年可发电近70亿 kW·h，可见原来的方式造成了大量资源浪费。为提高机组运行的经济性，必须降低能耗，而最有效的方法之一就是提高机组真空。

2.2 机组改造的重大现实意义

机组凝汽器采用单流程、双壳体、双背压式，在机组循环冷却水温33 ℃且背压小于5 kPa的情况下依旧可以工作。其压力主要来自于两部分：一是蒸汽分压，二是空气分压，空气分压受凝汽器的压力影响较大，二者呈负相关。另外，凝汽器的密实性极为重要，绝对的真空只存在于理论，现实中是不存在的，因为空气一旦流入，便会产生空气分压，真空漏入量和抽出量的平衡程度与空气分压紧密相连。为降低器内的空气分压，通常会采用两种方法：①降低真空漏入量，提升真空的严密性；②加强真空泵的吸气性能，尽量将流入器内的空气全部吸出，最终达到降低空气分压的目的。早在前几年，某供电企业在原来的600 MW机组加装了真空泵工作水降温装置，从日后的运行状况来看，凝汽器的真空有了极为明显的提升。据当时的试验资料显示：在第一次试验时，#6机组的承载负荷为596 MW，加装降温装置后，凝汽器的真空平均增长了0.42 kPa；第二次试验时，该机组的承载负荷为560 MW，加装降温装置后，凝汽器的真空平均增长了0.72 kPa；第三次试验时，该机组的承载负荷为320 MW，加装降温装置后，真空平均增长了2.4 kPa。

从这些试验数据中可知，自安装了工作水降温装置，有效地增强了真空泵的抽吸能力，进而使得凝汽器内的真空严密性有很大的提升，取得了较好的节能效果，尤其是在机组负荷较低时，此效果更为明显。因有过类似经验，在此次1 000 MW机组改革中，对其#3和#4机组开展模拟试验。得出结果后，配合相应的算法加以推算，在安装真空提高装置后，#3号及#4机组的真空大约可增长0.65 kPa，同时排气温度降低约1.8 ℃，煤耗平均可降低2 g/kW·h。当凝汽器的排汽温度在30 ℃以上，且循环水的温度超过15 ℃时，能够去取得较好的经济效益，所以该设备多在每年的3月至10月运行工作。由此可以推算，假设每年工作9个月，机组年发电量为60亿 kW·h。三个季度的总发电量高达50亿 kW·h，每年的煤耗可减少近8 000 t，市场煤价约为800元/t，照此计算，每年可节省640万，成本降低，有利于企业的进一步发展。

3 1 000 MW机组凝汽器真空提高装置的运行原理

改造后的系统是对原系统的改进，即以原来的抽真空系统为基础，加装一套新的真空提高装置，具有智能控制功能。机组在此新系统的辅助下，可使真空泵的极限真空保持在一个较高的范围，同时可降低工作水温，使其处于一个较低的状态，进而达到提高真空、降低煤耗的效果。此外，新系统还能在线实时监测工作水温度的状态变化，并将监测结果通过显示屏予以显示。为保证真空提高装置的性能，对其核心设备有严格的限制，单效溴化锂吸收式制冷机作为其核心，发挥着关键性作用。包括冷凝器、吸收器、发生器及蒸发器等结构，而且这四个容器保持真空状态。在高空状态下，水的饱和温度会有所降低，溴化锂溶液的吸湿性增强，根据这些原理，以纯净水为冷剂，实现连续制冷。关于单效吸收式机组的循环方式，往往比较简单。大致程序为：由吸收器先吸收溶液，之后，溶液泵将吸收的溶液送到溶液热交换器内，对溶液进行加热，然后送至发生器中；在此，稀溶液再次被热源加热，随着温度的升高，会蒸发出冷剂蒸汽，溶液开始浓缩，稠度增加，最终完成由稀溶液到浓溶液的转变。继而便是关于浓溶液的回流，经U形管和溶液热交换器降温后喷淋在吸收器的管簇上，吸收蒸发器来的冷剂蒸汽后再次变为稀溶液。发生器内温度较高的冷剂蒸汽在冷凝器中被冷凝后形成液态冷剂水，并进入蒸发器；蒸发器内的冷剂水被冷剂泵均匀地喷淋在蒸发器的管簇上，吸收管内水的热量后再次蒸发，继而又形成低温的冷剂蒸汽被吸收器中喷淋的浓溶液吸收。按照以上顺序进行循环，直至实现连续制冷的目的。

新的真空提高装置以热水为动力，热水主要从机组#5低加出口凝结水引出（90 ℃），使用后返回#5低加入口（85 ℃）作为降温装置的动力。在此过程中，热水是直接从系统内输出，能够起到较好的节能作用。制冷系统输出的温度较低的冷冻水，有一部分进入到真空泵内，使泵内的抗汽蚀能力有所增强，以提高真空泵的极限真空；还有一部分冷冻水喷入抽空气管道内，致使抽气管道的蒸汽在进入真空泵前大量的凝结，以达到提高真空的目的。当抽气量和极限真空提高后，空气分压会明显降低，最终达到凝汽器真空提高的效果。

4 所取得的节能效果

2011年6月，该企业在#3机组的真空提高装置的安装工作结束，8月份试运行，8月28日，#3机组真空提高系统正式运行，低背压凝汽器的真空降低了1.4 kPa，高背压侧真空大约降低了0.35 kPa，平均真空降低了0.65 kPa。按照机组负荷率的80%计算，煤耗可降低1.76 g 。从8月底运行后半年，#3机组共发电385 400万kW·h，煤耗降低1.76 g，共节约煤6 783 t，煤价按照800元/t计算，可节约资金约543万元。

5 结 语

目前在我国1 000 MW机组投产或在建的已经很多，为发电、供电做出了巨大贡献。因供电煤耗较大，使得企业投资较多，为降低煤耗，需提高凝汽器真空，因此，需要加装真空提高装置，以取得更好的经济效果。

参考文献：

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