火电厂真空系统改造与运行

2021-09-06李晓辉陈荣轩

东北电力技术 2021年8期

李斌，李晓辉，陈荣轩

(三河发电有限责任公司，河北廊坊 065201)

三河发电公司二期工程安装2×315 MW东方汽轮机厂中间一次再热、抽汽凝汽式汽轮机亚临界燃煤机组，已于2007年建成投产。新蒸汽参数为16.7 MPa/537 °C，再热蒸汽压力为3.336 MPa，温度为537 °C，机组背压为5.2 kPa。在汽轮机热耗考核工况(THA)下，机组在输出功率315 MW时汽轮机热耗保证值为78.98 kJ/kWh。在最大连续出力工况(T-MCR)下，汽轮机最大出力为328.48 MW。汽轮机在阀门全开工况(VWO)下汽轮发电机组最大功率为332.228 MW。蒸汽流量达到锅炉最大处理工况(B-MCR)流量，并不小于105%额定工况进汽量。汽轮机在排汽温度高达65 ℃下应允许长期运行；在不高于80 ℃时，能低负荷连续运行。

1 真空泵系统改造

2016年，三河发电公司对汽轮机凝汽器真空系统进行了改造。不改变原水环式抽真空系统的设备及功能，在抽真空母管上并接1台罗茨-水环高效真空机组。改造前后示意图如图1所示。

(a)改造前

(b)改造后图1 真空泵组改造前后示意图

1.1 水环式真空泵运行

三河发电公司真空系统设计时，主要以快速启动和最大的允许漏气量作为选型原则，存在机组正常运行时真空泵维持系统真空的裕量较大、功率配置过大问题。而且水环真空泵性能和出力受制于工作水温，当夏季工作水温较高，水环泵抽气能力急剧下降，存在气蚀严重等问题。这种真空泵长期运行，不仅耗电高，而且夏天维持的凝汽器真空度低，不利于优化汽轮机效率，从而影响发电煤耗量[1]。

1.2 罗茨-水环高效真空泵运行

在机组启动建立真空期间，使用原抽真空设备快速启动真空；在正常运行期间，使用罗茨-水环高效真空机组维持真空；在机组真空系统发生严重泄漏，罗茨-水环高效真空机组不能维持凝汽器真空时，使用原抽真空设备维持真空；在高效真空泵组检修或设备故障时，使用原抽真空设备维持真空。表1为设备改造前后相关参数。

表1 设备发行前后相关参数

2 罗茨-水环式真空泵优点

a.采用罗茨-水环高效真空机组后，可避免原水环泵夏季时出现的抽气能力下降问题，凝汽系统夏季工况的凝汽真空可能得到一定程度提高，从而优化汽轮机做功效率，使系统运行平稳[2]。

b.采用罗茨-水环高效真空机组后，避免了水环真空泵叶轮和圆盘因为气蚀的损坏，减少了配件的频繁更换，提高了水环真空泵的使用寿命，从而减少了水环真空泵的维护保养费用。

c.采用罗茨-水环高效真空机组后，由于电机功率大幅缩减，噪声和震动会大幅减少。

d.机组真空系统节能提效改造项目即在原有2套水环泵基础上增加1套气冷罗茨-水环真空泵组。原有水环泵用于启动过程，机组正常运行时切换为新泵组运行。新泵组电机容量为40.5 kW，远小于原有真空水环泵160 kW，原水环真空泵运行电流为214 A，气冷罗茨-水环真空泵组运行电流为45 A，节电效果已达到75%以上，同时能改善夏季凝汽器真空。

3 罗茨-水环真空泵改造后问题及解决

3.1 问题出现

罗茨-水环真空泵联锁启动条件为总管道真空度低于-87 kPa或罗茨-水环真空泵故障和水环真空泵联锁投入[3]。

对该系统二次控制回路检查，发现当2台水环式真空泵正常投入“备用”功能时，运行的罗茨-水环真空泵跳闸时，“备用”状态的水环式真空泵存在不能可靠连锁运行的隐患。具体分析如下：二次回路的控制电源取自控制柜总电源QF0下口A相和B相，通过2个保险及变压器将交流控制电送出。当控制柜总电源QF0或其上级MCC电源断开时，会使控制电源及控制回路中的所有继电器失电，使对应的接触器跳开和对应辅助触点动作，包括接触器KM1、KM3，而控制柜中的其他电源跳开后，控制电源不会失电，即当罗茨-水环真空泵正常运行时，动力电源QF1跳开，使电机停运，而这时控制电源不受影响，控制回路仍然保持电机合闸状态，DCS上的真空泵运行信号也不会消失，导致“备用”的水环式真空泵不能连锁启动，使汽轮机组真空值下降。

3.2 问题解决

将罗茨-水环真空泵就地控制柜内交流控制回路电源由自控制柜内的380 V总电源断路器下口的接线更改至该真空泵电机电源断路器下口处，即QF1断路器下口，这样当该真空泵的动力电源QF1跳开时，控制电源也会失电，将会使DCS发出跳闸信号，及时联锁备用的其他真空泵启动，避免汽轮机真空度下降的风险。三河发电公司一、二期4台机组都进行过罗茨-水环真空泵改造工作，经检查存在共性问题，根据上述方案全部进行改造，试验正常。