真空泵制冷装置在火电厂的应用与探索

摘要：凝汽器真空是电厂运行中最重要的参数之一，它影响到电厂的整体效率。目前大型凝汽式火电机组普遍采用水環式真空泵作为凝汽器抽气设备。本文以某火电厂635MW机组为例，主要介绍了通过加装真空泵制冷装置降低真空泵工作水温，提高真空泵出力，实现凝汽器真空的提升，维持机组真空始终在较高水平。

关键词：真空;真空泵;制冷装置;工作水温度

随着火电市场的不断萎缩，各发电企业为提高机组效率，创造更多的企业利润，不断投入新技术实现节能减排的目的。凝汽器真空一直是制约机组效率的关键因素，为提高凝汽器真空，降低发电煤耗，尝试引入真空泵制冷装置，综合评估真空泵制冷装置的作用，为后期该系统在同类机组上的推广应用提供依据。

1 机组设备介绍

某厂635MW机组汽轮机设计为亚临界、中间一次再热、单轴三缸四排汽、冲动凝汽式。采用高中压缸合缸结构，低压缸为双流反向布置。凝汽器设计为双壳体、双背压、单流程，可在机组最大出力、循环冷却水温33℃，背压不大于8.7/10.9kPa工况下长期运行。机组配备三台单级水环式旋转真空泵，正常保持一台真空泵运行，两台真空泵保持备用。真空泵采用凝结水作为工作用水。工作水的冷却水为主机循环水，以保证较低的工作水温。

2 设备运行中存在的问题

真空泵工作水的冷却水为循环水，水源为微山湖地表水及南北泉地下水。受水源地水质和管路过长影响，冷却水侧经常因为杂质过多发生堵塞，影响工作水的冷却效果，使得真空泵工作水温度提高。其次受夏季高温影响，冷却水温可达30℃左右，冷却效果差。真空泵的设计工作水温为15℃，真空泵出力达到最佳效果。而当真空泵工作水温度高于15℃后，从凝汽器来的可凝结气体的凝结量减少，甚至会导致泵体内部的工作水发生汽化，体积瞬间膨胀，造成泵出力下降。据统计，当工作水温从25℃升至35℃时，泵入口的压力提高了3.92kaP，凝汽器真空下降了3.92kaP，对真空泵出力及凝汽器真空的影响十分明显。

3 提高真空泵出力方法

真空泵出力越接近设计出力，凝汽器真空就越接近设计指标，电厂的整体效率也就越高。考虑到在真空泵不升级改造的前提下，降低真空泵工作水温成为提高真空泵出力的有效途径。首先针对冷却器堵塞问题，采取滤清器进水前增加进水滤网，并及时清理，改善冷却水质。其次，引入一路水温较低的掺混水作为冷却器的备用水源，当循环水温度升高时，投入掺混水提升冷却效果。长期运行以来分析数据发现，受夏季高温天气影响，掺混水降低工作水温的效果不是很明显，真空泵工作水温度经常达到30℃。因此，考虑通过加装真空泵制冷装置，可有效降低真空泵工作水温，保持温度在13℃左右，有效提升了真空泵出力，进而提升凝汽器真空。一般在5—10月份，循环水温较高时投入真空泵制冷装置，其他时间环境温度较低，停运制冷装置。

4 真空泵制冷装置介绍

某厂635MW机组真空泵制冷装置选用单效溴化锂吸收式制冷装置，制造商为烟台荏原空调设备有限公司。制冷机主要是由吸收器、发生器、冷凝器和蒸发器四部分组成的，选用水作为冷剂，溴化锂溶液作为吸收剂，利用高真空状态下，水的饱和温度降低的原理和溴化锂溶液具有强吸湿性的原理，达到连续制冷的目的。单效吸收式机组的循环方式：溶液泵将吸收器中的稀溶液送到发生器，期间溶液要经过换热器。进入发生器中的稀溶液被热源加热，蒸发出冷剂蒸汽而浓缩，变为浓溶液。此时浓溶液再次回到溶液热交换器，经换热降温后进入吸收器，吸收蒸发器来的冷剂蒸汽后又形成稀溶液。来自发生器的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进入蒸发器;蒸发器中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蒸发，又形成低温的冷剂蒸汽被吸收器中喷淋的浓溶液吸收。其原理如下图所示：

单效溴化锂吸收式制冷装置原理图

利用真空泵制冷装置制出温度较低的冷冻水，进入真空泵内部，降低了工作水温，提高了真空泵出力，实现提高凝汽器真空的目的。

5 真空泵制冷装置投运后的效果

根据运行经验：635MW机组凝汽器平均真空每提高1kPa，发电煤耗降低3.5g。真空泵制冷装置投运时间一般在每年5月至11月，当真空泵工作水温高于25℃以上时，投入制冷装置效果比较明显，使用效率在60%左右，凝汽器真空能够提高05kPa以上。按机组年负荷率70%计算，年节约标煤约6000吨。标煤按800元/吨计算，年节约费用约480万。设备投资约380万，一年时间完全可以收回成本。下表显示了当真空泵工作水温达30℃时，投运真空泵制冷装置前后效果对比情况。

真空泵制冷装置投运前后机组参数对比表

6 结语

本文针对真空泵工作水温高影响真空泵出力的问题，提出了加装真空泵制冷装置降低工作水温的方法，并分析了制冷装置的工作原理。机组实际运行数据表明：真空泵制冷装置有效克服了环境温度高时真空泵出力受工作水温影响的难题，有效提高了凝汽器真空度，从而降低了机组的煤耗水平，提高了机组的运行经济性，具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1]邹县发电厂.邹县发电厂635MW集控运行规程.

[2]安娅琳，杜方龙.真空泵制冷装置在1000MW机组中的应用[J].山东工业技术，2016（17）：1213.

作者简介：商桐友（1993—），男，汉族，山东邹城人，助理工程师，研究方向：电厂集控运行。