660MW机组真空系统节能改造研究

魏子敬 ，李兴平

（新乡中益发电有限公司，河南 新乡 453000）

公司每台机组有3台水环式真空泵，电流285A左右，电耗较高。经市场调研发现，随着抽真空设备的发展，罗茨真空泵组逐渐兴起，为了降低电耗，已有多家电厂进行了改造，即将现有B真空泵改为2套罗茨真空泵组，经济效益显著。经过调研、论证得出此改造在技术上可靠、经济上可行。公司于2020年10月份利用2#机组停运C修机会进行了改造，经试运效果良好，达到了节能降耗的目的。

1 机组设备简介

真空泵为偏心水环式、湖北神陇泵业制造，型号2BW5353-0EL4，电机160KW，额定电流333.3A。

2 水环式真空泵存在的问题及隐患

2.1 水环式真空泵耗电量大

（1）水环式真空泵选型大、功率大。在设计选型时，真空泵型号及电机功率余量较大，功率160kW，电流285A，正常需两台泵组运行，耗电量较大。

（2）运行中电量消耗大。根据水环式真空泵原理其运行时需要用电动机把水搅动起来形成水环密封，以便抽真空，但电机用于搅动水所消耗的无用功远大于抽真空的有用功，形成巨大浪费。实际运行中，机组启动建立真空时需要较大的抽气力，使得真空迅速达到机组启动要求，而在稳定运行时，并不需要特别高的抽气能力，只需维持真空，抽吸凝汽器中的不凝性气体，此时2台真空泵运行造成耗电量较高。

2.2 水环式真空泵存在安全隐患

水环式真空泵启动电流大，存在安全隐患，公司历年来发生了两起电机开关接线盒爆炸事故。

2.3 水环式真空泵存在汽蚀现象

水环式真空泵达到极限能力时，容易发生气蚀现象，导致振动和噪声变大。需要定期检修，修补叶轮，造成大量的维护成本。在一次机组维修时发现真空泵叶轮汽蚀严重。

2.4 水环式真空泵板冷器易堵塞

水环式真空泵板冷器由循环开冷水冷却，水质较差，冷却器易堵塞。特别是夏季环境温度高时，叠加冷却器堵塞，导致工作液温度高，抽真空能力下降，冷却器需要频繁清理，操作量、维护量大。

2.5 水环式真空泵消耗除盐水量大

一是，泵体两端均存在甩水现象，分离器须定时补水；二是，个别分离器补水电磁阀和补水旁路门存在内漏现象，分离器溢流管长期溢流；类似情况日积月累增加了除盐水消耗，导致机组补水量大。

3 技术改造方案

3.1 改造方案

将B真空泵改为两套型号为ESRL350-ZY、功率11+7.5+15kW的罗茨真空泵组。在不改变其他抽真空系统设备及功能的基础上，在抽真空母管上并接两套罗茨真空泵组。在机组启动建立真空期间，使用A/C真空泵运行快速启动真空，在正常运行期间，使用罗茨真空泵组维持真空。

3.2 罗茨真空泵组运行可靠性说明

（1）所选用罗茨真空泵组其极限真空度比现用水环泵高2个数量级，因此可以保证真空度至少不低于现有系统。同时保证抽气量要求，避免真空低导致液环泵频繁启动。（2）仅将B真空泵改为罗茨真空泵组，现有A/C真空泵不做改动，是罗茨泵组的备份系统。多了一套平行运行的系统，提高了现有真空系统的可靠性。（3）采用双级变频罗茨泵不但可以双重保险，而且变频特性可以消除设备突然起停或系统波动的冲击。（4）智能PLC变频可以根据季节或电厂管理经验调整运行速度，优化节能和工艺维护。（5）系统采用双级液环泵，与单级液环泵相比，不但效率高、真空度高，而且不容易发生气蚀的风险。（6）系统由DCS控制，可以通过温度、压力和水位传感器自动感知系统运行情况，随时反馈调整。

4 类似项目改造调研

为充分掌握罗茨真空泵组运行情况，公司技术人员先后赴华能金陵电厂等4家改造过的电厂和罗茨真空泵组厂家就改造事宜进行实地考察，通过对几个电厂的调研，了解到其水环真空泵与我公司类似，电流均较大，从170A到250A不等，详细参数如表1所示。而采用罗茨真空泵组电流每套（对应单台液环泵）约40A，节电约由63%～84%，如表2所示。

表1 各厂原真空系统设备各项参数

表2 各厂真空系统改造后运行情况数据表

从调研的情况来看，改造为罗茨真空泵组后运行状态良好，可以在保障凝汽器真空的前提下大幅节能。

5 项目改造实施过程

项目改造于2020年10月23日开始，11月12日结束，项目总投资99.4万元，具体工作改造如下：

5.1 工程规模和工作量

拆除原有B真空泵，增加2套四级罗茨真空泵组，并通过管道与抽真空母管“T”接，并接在抽真空泵母管上。管道在接入多级罗茨泵前串接一只手动阀和快关气动球阀，多级罗茨泵出口与水环式真空泵吸气口联接，水环式真空泵排气与气水分离罐相接。

5.2 采用的设备与系统

配置的单套四级罗茨真空泵组主要设备有：气冷式多级罗茨真空泵、双级水环真空泵、级间列管式热交换器、板式换热器、汽水分离器、温度传感器、压力传感器、液位控制器、补水和排水电动阀等。

6 改造后效益分析

6.1 节能效果分析

改造前真空泵电流285A，改造后罗茨真空泵组电流40A，则每小时2组罗茨真空泵较2台真空泵节约电量为：

1.732×0 .81×380V×（570-80）

A×1h÷1000=261.22kWh。

按照2#机组2020年运行时间为7415h，发电成本0.25元/kWh进行计算，则每年节省费用为：

261.22×7415 ×0.25=48.4万元

6.2 投资费用及投资回收期

设备改造总费用为99.4万元。对比对改造前后机组真空及设备运行情况，在不考虑因真空提高机组效率提高的基础上，仅从电耗节约进行计算，按照2020年2#机运行时间7415h计算每年节省48.4万元，99.4÷48.4=2.05年，最多2.05年可收回全部成本。

6.3 改造后解决的问题

（1）改造后高效真空机组比目前水环真空泵节能80%以上。原真空泵功率160kW、285A，改造后功率33.5kW、电流40A。（2）降低检修维护费用。水环真空泵运行时间大为减小，避免了长期运行导致轴承、叶轮和圆盘的损坏，减少了配件的频繁更换，减少了检修维护费用。（3）在真空系统严密的基础上提升了真空。采用罗茨液环泵组后，可避免原水环式真空泵夏季时出现的抽气能力下降的问题，夏季工况真空得到一定程度的提高，从而优化汽轮机做功效率，并节省了大量的厂用电。

7 结语

改造后罗茨真空泵组运行正常，未发生异常跳闸或故障情况，降低了设备的维护费用，运行安全性和可靠性高，提高机组运行的可靠性。同时运行电流40A节电效果明显，经济性高，达到了预期效果。