火电厂汽测真空泵工作水补充冷却改造

李玉辉

（华能洛阳热电有限责任公司，河南 洛阳 471000）

火电厂汽测真空泵工作水补充冷却改造

李玉辉

（华能洛阳热电有限责任公司，河南 洛阳 471000）

真空泵工作水进口温度变化对水环式真空泵的抽吸能力影响较大，对于地处环境温度高或循环水质差的机组尤为明显。华能洛阳热电采用在真空泵冷却器工作水出口串联冷水机组的方案，有效地改善了真空泵在环境温度较高时段的抽吸能力，使凝汽器压力显著降低，大幅提高了机组迎峰度夏的经济性和安全性。

水环真空泵；凝汽器；工作水；真空；汽蚀

水环真空泵是现代大容量火电机组冷端系统普遍采用的抽气设备，其抽吸能力下降直接导致空气在凝汽器汽测聚集，影响凝汽器换热，进而影响机组真空。真空泵工作水进口温度变化是影响真空泵抽吸能力的最主要因素［1］。受其冷却条件的影响，春夏秋三季真空泵工作水进口温度较高，大大降低了真空泵的抽吸能力，造成机组背压升高。华能洛阳热电采用在真空泵冷却器工作水出口串联工业冷水机组的技改方案，使真空泵工作水进口温度实现了智能可控，保证了真空泵的正常运行。

1 系统概况

华能洛阳热电有限责任公司安装了2台由东方汽轮机有限公司设计制造的350MW超临界燃煤供热汽轮机组，每台机组的凝汽器抽真空系统配套2台由广东省佛山水泵厂生产的2BW4 353-0型水环真空泵，其中1台运行，1台备用。真空泵工作水补水采用闭冷水，冷却器冷却水采用循环水。真空泵的最低吸入压力为3.3kPa，抽吸干空气量为32.5～72.0m3/h，其配套电机额定功率为110kW，电机同步转速490r/min。

2 改造依据

2.1 真空泵出力的影响因素

影响水环真空泵抽吸能力的因素有工作水进口温度、工作水流量、吸入口压力、吸入口混合物温度及真空泵转速等。水环真空泵工作水进口温度升高，工作水流量减小，吸入口压力降低，吸入口混合物温度降低，真空泵转速下降（取决于其驱动电动机）等都会降低真空泵的抽吸能力，反之亦然。上述影响因素对真空泵性能影响的理论关系式如下［2］：

式（1）中，qt为真空泵实际抽吸干空气流量，m3/h；qcor为真空泵设计工况下抽吸干空气流量，m3/h；ng为真空泵额定转速，r/min；nt为真空泵额定转速，r/min；p1为真空泵绝对吸入压力，kPa；pdg为真空泵额定工作水温度对应的饱和压力，kPa；pdt为真空泵实际工作水温度对应的饱和压力，kPa；tLt为真空泵实际工作水温度，℃；tLg为真空泵额定工作水温度，℃；t1g为真空泵额定工况下进口气体温度，℃；t1t为真空泵实际工况下进口气体温度，℃。

2.1.1 工作水温对真空泵抽吸能力的影响。从运行角度看，真空泵工作水进口温度变化是影响真空泵抽吸能力的最常见和最主要的因素。当工作水流量、吸入口压力、吸入口温度、转速不变，而真空泵工作水进口温度高于设计水温时，真空泵实际抽吸能力将相对于设计值下降。假定抽吸压力为4.9kPa，在吸入口混合物温度、转速、工作水流量不变的情况下，工作水进口温度从设计值15℃升高到30℃时，通过式（1）计算得到真空泵的抽吸能力将下降50%。

2.1.2 工作水温对真空泵叶轮汽蚀的影响。为保持空气正常流动，运行中真空泵吸气腔的真空比凝汽器真空要高些，即进入吸气腔的汽气混合物的温度要高于吸气腔压力下对应的蒸汽饱和温度，该部分蒸汽在凝结过程中放出大量的汽化潜热，外加运行中真空泵叶轮对形成水环的工作水的做功作用，真空泵内工作水温相对真空泵入口工作水温约有4℃左右的温升［3］，当真空泵内水环温度达到真空泵吸入压力下对应的饱和温度时，真空泵内形成水环的工作水就会汽化。华能洛阳热电2BW4 353-0型水环真空泵的汽蚀曲线如图1所示。在机组运行过程中，当真空泵吸入口压力处于该曲线以下，即P≤108.11564-1687.537/（230.17+t）+8hPa时（P为真空泵吸入压力，hPa；t为真空泵工作水进口温度，℃），真空泵就会发生汽蚀（见图1）。

2.2 现存问题

华能洛阳热电地处河南省洛阳市南郊，该地区春夏秋三季气温较高。夏季循环水供水平均温度高于33℃，导致真空泵冷却器冷却能力严重下降，真空泵工作水进口温度高达38℃以上，基本没有过冷度，泵运转过程中时常伴有明显的汽蚀声，真空泵出力大幅下降，而且存在真空泵叶轮汽蚀损坏的安全隐患。

3 改造方案

在每台机组的A汽测真空泵冷却器工作水出口串联一套SL-40T型水冷式冷水机组（压缩式制冷装置），如图2所示。冷水机组与原真空泵冷却器工作水出口管道采用并联的连接方式，通过隔离阀组与原系统可实现随意切换。在循环水温较低的冬季，真空泵工作水系统可切换至原系统运行。

图1 2BW4 353-0型水环真空泵汽蚀曲线

需特别强调的是，由于凝汽器汽测空冷区处的氨含量较高，氨被真空泵抽出后在气水分离器中不断溶解积聚，在含氧的条件下极易造成铜管腐蚀漏泄。因此，冷水机组蒸发器的换热管束推荐使用316（L）不锈钢管，严禁使用铜管。

图2 真空泵工作水补充冷却流程图

4 改后效果评价

2016年7月26日10:30，华能洛阳热电1号机组A汽测真空泵工作水补充冷却改造后首次投运，在机组有功电负荷、环境温度及循环水泵运行状态相同的工况下，对其改造前后相关运行参数进行比较（见表1），改造后1号机组真空泵电机电流下降8～9A，凝汽器真空提高了约1kPa。根据东方汽轮机有限公司提供的汽轮机背压变化对机组热耗率的修正曲线对应计算式Y=-0.006 043 56pc3+ 0.169 397 64pc2-0.508 611 67pc-0.872 766 48（pc为凝汽器实时压力）计算，机组发电煤耗可下降3.57g/（kW·h），经济效益十分显著。

此外，为便于对1号机组真空泵工作水的改造效果进行跟踪分析，以未实施技改的2号机组为参照，选取1、2号机组在同一时刻有功电负荷及循环水泵运行状态均相同的工况点进行实时比较（见表2、3）。从表2、3可以明显看出，1号机真空泵工作水改造前，1号机凝汽器真空与2号机相比较差；改造后，1号机凝汽器真空明显优于2号机组。

根据表1～3的实时数据统计和东方汽轮机有限公司提供的汽轮机背压变化对机组热耗率的修正曲线，可计算出1号机组发电煤耗在真空泵工作水改造后至少下降3g/（kW·h）。以单机日发电量550万kW·h计算，每天可节省标煤16.5t，整个夏季可节省燃料成本116.8万元。

表1 1号机组真空泵工作水改造前后的相关参数比较

表2 1号机真空泵工作水改造前与2号机相关参数的比较

表3 1号机真空泵工作水改造后与2号机相关参数的比较

5 结语

鉴于工作水温度对水环真空泵运行性能的影响，华能洛阳热电有限责任公司采用在真空泵冷却器工作水出口串联冷水机组的方案，有效地改善了真空泵在环境温度较高时段的抽吸能力，使凝汽器压力显著降低，大幅提高了机组迎峰度夏的经济性和安全性。本次改造成功的经验可推广应用于地处环境温度较高或循环水质较差的火电机组。

［1］西安热工研究院.燃煤发电机组能耗分析与节能诊断技术［M］.北京：中国电力出版社，2014：25-26.

［2］王兴平，黄功文，张林.电厂水环式真空泵冷却系统的问题及其对机组出力的影响［J］.动力工程，2004（4）：589-592.

［3］朱志平，杨道武，李宇春.凝汽器空冷区铜管氨腐蚀过程分析与防护措施［J］.中国电力，2002（5）：23-26.

Water Supplement Cooling Transformation of Water-Ring Vacuum Pump in Thermal Power Plant

Li Yuhui
（Huaneng Luoyang Power Generation Co.Ltd.，Luoyang Henan 471000）

The water inlet temperature change of vacuum pump has a great influence on the pumping capacity of the water-ring vacuum pump,the unit is particularly evident in the environment with high environmental temperature or poor circulation water quality.Supplementary cooling machinery was fixed on the cooler sealing water outlet of waterring vacuum pump in Huaneng Luoyang power generation Co.Ltd.,to effectively improve the vacuum pumping capac⁃ity at high ambient temperature period,so that condenser pressure decreased significantly,the unit economy and se⁃curity were improved greatly.

water-ring vacuum pump；condenser；sealing water；vacuum；cavitation

TK264.1

A

1003-5168(2016)09-0070-03

2016-08-10

李玉辉（1981-），男，硕士，工程师，研究方向：汽轮机运行及检修技术管理。