电厂真空泵工作液及冷却水技术改造

　　电厂真空泵工作液及冷却水技术改造杨顺风、李彬2，杨勇3（1.江苏徐矿综合利用发电有限公司，江苏徐州221116；。江苏徐州大屯煤电公司，江苏徐州221116；3.中国矿业大学电力工程学院，江苏徐州221116机组的真空泵工作液及冷却水进行了技术改造。改造后效果显著，结果表明：真空泵出力提高了，机组燃耗降低，真空泵的运行环境得到了改善，机组安全性得到了提高。

　　方案一：改变工作液补充水水源，由原来的凝结水改为除盐水。

　　1电厂真空泵概述决定机组热经济性的三个主要蒸汽参数为初压、初温和排气压力。根据nt=1-g可知，提高循环热效率的途1径是提高平均吸热温度与降低平均放热温度。在蒸汽初参数一定的情况下，降低蒸汽终参数Pc将使循环放热过程的平均温度降低，使汽轮机比内功Wi增加，由此可知，理想循环热效率随着排汽压力Pc的降低而增加。

　　现代大型机组多为凝汽式机组，提高真空就是降低排汽压力Pc.运行中真空形成的原因是低压缸作完功的乏汽排入凝汽器，遇到温度较低的冷却水管，瞬间凝结成水，因此在凝汽器内形成高度真空；而真空的维持，则需要真空泵在正常运行中将凝汽器内的不凝结气体抽出，大机组多使用水环式真空泵，原因是其抽单位干空气量的能耗较低。

　　江苏徐矿综合利用发电有限公司2X300MW循环流化床机组于2009年底投产，其中1、2机组为抽汽凝结式机组，设计背压4.9kPa每台机组配备2台真空泵，正常一运一备，该公司使用的真空泵为佶缔纳士机械有限公司生产的TC11E型水环式真空泵。设计过冷度应不小于4.2C.如过冷度偏小，就会导致真空泵局部汽蚀，并严重影响抽吸能力。冷凝设计参数如下：165m2；冷却水量40356m3/h；冷却水循环倍率63；凝汽器过冷度S0.54C；端差S4C；凝结水含量S15pg/L.真空泵工作液补水取自凝结水，溢流至地沟；工作液冷却水取自循环水进水管道，回水至循环水回水管道。

　　1.1水环式真空泵工作原理叶轮在泵缸内以偏心位置安装，在泵缸内充以适量的工作液体，通常用水做工作液，故名水环式真空泵。当叶轮旋转时工作液被甩到四周，在泵缸内壁与叶轮之间形成一个旋转的液环，在叶轮轮毂与液环之间形成一个个月牙形的工作腔室，叶轮叶片又将空腔分隔成若干个互不连通、容积不等的封闭小室，当叶轮旋转到右边吸气口，右边空腔的容积将沿旋转方向逐渐增大，产生真空，被抽气体便由吸入管吸入到空腔中，同时，左边腔室的容积沿旋转方向逐渐减小，气体被压缩后从排气管排出。

　　1.2冷却系统对真空的影响由水环式真空泵原理可知，真空泵在运行时，为保持抽吸能力，其工作水必须保持一定的过冷度，如水温升高，则真空泵工作水发生汽化，低吸入极限压力取决于工作液温度，由压力饱和温度对照表可知，4.9kPa（该公司汽轮机额定背压）对应的饱和温度约为32.5C，考虑到真空泵正常运行所需4.2C的过冷度，也就是说，此时真空泵密封水工作液应低于28.3C才能正常工作。

　　2改造方案运行初期，真空泵工作液取自凝结水补水，工作液冷却水取自循环水进水管道，回水至循环水回水管道。在夏季凝结水水温度高可达40C，循环水进水温度也高达30C，因此在实际运行中真空泵密封水工作液很难保证有4.2C的过冷度。随着水温接近饱和，其抽气能力也不断下降，直至饱和汽化而丧失工作能力，真空度低至88kPa以下。为了提高真空泵的出力，保证其正常运行，需对其工作液及冷却水进行技术改造，改造后真空泵工作液及冷却水水源图如所示，具体改造方案如下：：杨顺风（1981-），男，贵州松桃人，助理工程师，主要从表1改造前后相关参数负荷真空排汽温度凝结水A循环进水A循环出水B循环进水B循环出水温度（c）水温（C）原设计改造后水，回水仍然回至循环水回水管道。

　　方案三：另加一个换热器，冷却水取至中央空调冷却水，该公司中央空调有风冷机组一套，水冷机组两套，每套水冷机组两组压缩机，夏季设定温度8C，可保证真空泵冷却水不断水且能达到真空泵工作液需要温度。同时，为保证真空泵正常备用，防止空调冷却水故障后真空泵无法运行，该公司决定只改造一台真空泵，另一台真空泵工作液冷却水采用工业水和循环水双路供给，夏季运行空调水供真空泵，原来的定期切换改为定期试启。

　　方案一与方案二实施后，由于夏季环境温度过高，导致除盐水和工业水温度亦接近真空泵工作液饱和温度，真空泵工作液仍处于汽化状态，所以效果并不明显；方案三保证了真空泵冷却水不断水且能达到真空泵工作液需要的温度，在提高机组效益的同时保证了机组的安全性。

　　终确定方案三为改造方案。

　　3改造结果及分析3.1经济性由表1可知，真空较改造前上升了0.8kPa，理论供电煤耗下降0.24g/kWh；该厂煤炭平均发热值3800kcal/kg，折合成0.912kcal/kWh，徐矿电厂年发电量为30亿度，该真空泵只有在循环水温度高于工作液汽化温度才能显示出效果，以六个月计算，初步计算发电量15亿度发电量，年合计减少入炉发热值：1.5x109kW-hx改造后，由于空调水至1机管道弯道多沿程损失大，且1机空调水用户多，1机效果明显不如2机，其他电厂在今后的改造工作中，应该关注这个问题。

　　3.2安全性泵内工作液在汽化过程中，工作液接近沸腾会产生大量的气泡，气泡的产生与破裂过程会对叶轮造成汽蚀损坏。1机组在第次大修过程中发现其叶轮汽蚀损坏严重，进一步证明了其密封水汽化的事实。根据叶轮内水环形成的压力分布，叶顶和叶根是容易发生汽蚀的部位，汽蚀破坏了叶轮的动平衡，引起泵体的强烈振动，振坏真空泵的附属设备（压力真空表、压力开关、入口气动门的反馈装置等，而且会发出非常大的汽蚀噪声。因此，真空泵工作液的改造不但提高了机组的经济效益，还大大提高了机组的安全性。

　　4结语江苏徐矿发电有限公司通过对凝汽机组真空泵进行技术改造，改善了真空泵工作液冷却水水源，从而降低真空泵密封水水温，提高了真空泵出力，使机组燃耗降低，效益提高，获得了可观的经济效益，同时改善真空泵运行环境，防止真空泵汽蚀，大大提高了机组的安全性。