凝汽式汽轮发电机组真空系统冷却水优化配置及方法

凝汽式汽轮发电机组真空系统冷却水优化配置及方法

齐荣超

国投钦州发电有限公司 广西钦州 535008

摘要：近年来，随着国内用电量的逐年递增，电厂燃煤耗用量也持续增长，但电煤供应紧缩，多数煤炭产地大多数电厂电煤库存远低于警戒线，甚至部分电厂陷入了停机待煤的尴尬境地；在能源日益紧张燃料价格不断上涨的情况下，火电厂的如何减少机组能耗显得特别重要。基于此，本文主要讨论凝汽式汽轮发电机组真空系统冷却水优化，以及空调冷冻水作为真空泵冷却水的配置和方法进行研究，意在通过减少机组热耗，进一步提高火电厂的经济效益。

引言

某企业二期扩建工程采用国产2×1000MW超超临界燃煤发电机组，机组年利用小时数为5500小时，燃煤发电机组的冷却水水源为海水，水量充沛，但在夏季海水温度最高达35℃，年平均海水温度32℃，真空泵运行时冷却效果差，达不到要求，使真空泵出力下降、泵轮气蚀。

1 凝汽式汽轮发电机组概述

目前凝汽式汽轮发电机组一般都配有真空抽气系统，采用三台真空泵并联，一台或两台运行，另外两台或一台备用。对于现代大型火力发电厂凝汽式汽轮发电机组，在正常运行期间，其双背压凝汽器中的不凝结汽体主要由运行真空泵抽出，并维持其内部真空。真空泵冷却水通常采用海水或者闭式水作为冷却水，冬季环境下运行一台或两台真空泵即可满足机组真空要求，但夏季海水温度较高，导致作为真空泵冷却水的海水或闭式水水温升高降低了真空泵抽真空效果，冷却水达不到设计温度，无法得到更佳的经济运行效果。

2.传统水环式真空泵冷却水系统的问题所在

（1）循环水直接作为真空泵冷却水虽然水量充足，但水质无法保证，海水内杂质、微生物较多，易造成冷却器结垢、堵塞，导致冷却器换热效率降低。

（2）夏季受海水温度升高，为保证真空泵冷却水冷却效果闭式水泵由低速切换至高速运行，增加了厂用电耗率。

（3）夏季闭式水泵高速时，真空泵密封水经冷却器冷却后仍高于真空泵密封水温度设计值，无法保证真空泵最高运行效率。

3 优化配置内容及实施效果

3.1优化配置的主要内容

凝汽式汽轮发电机组真空系统冷却水优化配置，可以有效的改善凝汽器运行工况，提高凝汽器内部真空，同时实现真空泵冷却水运行中无扰动切换。其技术方案是通过引入空调冷冻水作为真空泵冷却水，中央空调冷冻水出水温度控制在9~13℃，大幅低于传统冷却水（闭式水、海水）夏季温度（33℃）。在冷却水温度9~13℃条件下，最低吸入真空可以达到 2.15 kPa(a), 在 5.245/6.58kPa(a)吸气压力时，抽真空能力为60/78kg/h，工作点轴功率为 49.3/50kW，大幅提高了真空泵的做功效率。

凝汽式汽轮发电机组真空系统优化配置，包括凝汽器、手动闸阀、冷却器、真空泵及其管道。在原三台真空泵冷却器并联连接方式的基础上，分别在三台真空泵冷却器冷却水进、回水管道处增加冷冻水进、回水母管及冷冻水进、回水手动总阀，通过开启或关闭不同手动闸阀，实现真空泵冷却水运行方式的切换。进而可以有效的提高凝汽器真空，提高运行效率,降低机组能耗。该系统运行方式灵活，运行可靠，可实现真空泵运行中冷却水无扰切换。

3.2实现的技术效果

（1）冬季闭式泵低速运行时，各真空泵冷却水按原配置系统布置，系统未发生变，可按原方式运行。

（2）夏季闭式水温高，需要投入冷冻水作为真空泵冷却水，并选择开启冷冻水供真空泵冷却器进、回水手动阀，关闭闭式水供真空泵冷却器进、回水手动阀，使每一台真空泵冷却环境得到明显改善，降低真空泵内部运行温度，达到提高真空，进而体现出夏季节能增效的运行效果。

（3）冷却水切换过程中，只需关闭或开启闭式水和冷冻水对应的真空泵冷却器手动闸阀即可，切换过程安全可靠，不会对发电机组安全运行造成影响。

现有技术相比，本技术运行方式灵活，可有效的提高机组凝汽器运行真空，真空泵冷却水切换方便，系统运行更加安全可靠。

4 具体实施方式

凝汽式汽轮发电机组真空系统冷却水优化配置，包括凝汽器、手动闸阀、冷却器、真空泵及其管道。采用灵活动设备搭配的运行方式，通开启关闭不同的手动闸阀，实现真空泵冷却水切换运行，提高机组真空，降低机组能耗。

现有的A号真空泵冷却器闭式水进水手动阀1与A号真空泵冷却器9之间加装一根管道，在B号真空泵冷去器闭式水进水手动阀3与B号真空泵冷却器10之间加装一根管道，在C号真空泵冷却器闭式水进水手动阀5与C号真空泵冷却器11之间加装一根管道，此三根加装管道与冷却器相连的另一端由另一根加装管道串联相通，在串联管道上加装真空泵冷却器冷冻水进水手动总阀7；在A号真空泵冷却器闭式水回水手动阀2与A号真空泵冷却器9之间加装一根管道，在B号真空泵冷去器闭式水回水手动阀4与B号真空泵冷却器10之间加装一根管道，在C号真空泵冷却器闭式水回水手动阀6与C号真空泵冷却器11之间加装一根管道，此三根加装管道与冷却器相连的另一端由另一根加装管道串联相通，在串联管道上加装真空泵冷却器冷冻水回水手动总阀8；

机组在温度环境较低季节运行时，打开A号真空泵冷却器闭式水进水手动阀1，打开B号真空泵冷去器闭式水进水手动阀3，打开C号真空泵冷却器闭式水进水手动阀5，打开A号真空泵冷却器闭式水回水手动阀2，打开B号真空泵冷去器闭式水回水手动阀4，打开C号真空泵冷却器闭式水回水手动阀6，关闭真空泵冷却器冷冻水进水手动总阀7，关闭真空泵冷却器冷冻水回水手动总阀8，由闭式水冷却真空泵密封水，降低真空泵运行温度。

机组在温度环境较高季节运行时，打开真空泵冷却器冷冻水进水手动总阀7，打开真空泵冷却器冷冻水回水手动总阀8，关闭A号真空泵冷却器闭式水进水手动阀1，关闭号真空泵冷去器闭式水进水手动阀3，关闭C号真空泵冷却器闭式水进水手动阀5，关闭A号真空泵冷却器闭式水回水手动阀2，关闭B号真空泵冷去器闭式水回水手动阀4，关闭C号真空泵冷却器闭式水回水手动阀6，由空调冷冻水冷却真空泵密封水，降低真空泵运行温度。

以某1000MW超超临界凝汽式火力发电机组为例，进行计算，机组在夏季海水温度25℃条件下，采用优化后，机组真空由-95.3/-95.1KPa上涨至-95.9/-95.4KPa，A、B凝汽器真空分别提高0.6/0.3KPa，降级发电煤耗1.22g/kwh。以该厂全年平均荷负80%计算，全年总运行时间5500小时，则单台1000MW级火力发电机组，年总节约标煤量为1000MW×80%×5500h×1.122g/kWh =5368吨标准煤，节能减效果明显。

凝汽式汽轮发电机组真空系统优化配置，包括凝汽器、手动闸阀、冷却器、真空泵及其管道。在原三台真空泵冷却器并联连接方式的基础上，分别在三台真空泵冷却器冷却水进、回水管道处增加冷冻水进、回水母管及冷冻水进、回水手动总阀，通过开启或关闭不同手动闸阀，实现真空泵冷却水运行方式的切换。进而可以有效的提高凝汽器真空，提高运行效率,降低机组能耗。其特征在于两点：（1）在原三台真空泵冷却器并联连接方式的基础上，分别在三台真空泵冷却器冷却水进、回水管道处增加冷冻水进、回水母管及冷冻水进、回水手动总阀。（2）通过开启或关闭不同手动闸阀，实现真空泵冷却水运行方式的切换。

结束语

总之，通过凝汽式汽轮发电机组真空系统优化配置及方法，包括凝汽器、手动闸阀、冷却器、真空泵及其管道。在原三台真空泵冷却器并联连接方式的基础上，分别在三台真空泵冷却器冷却水进、回水管道处增加冷冻水进、回水母管及冷冻水进、回水手动总阀，通过开启或关闭不同手动闸阀，实现真空泵冷却水运行方式的切换，进而可以有效的提高凝汽器真空，提高运行效率,降低机组能耗，可产生可观的经济效益，具有较大的应用价值，对电厂的长久发展也有着重要的意义。

参考文献

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