中小型機(jī)組真空系統(tǒng)射水抽氣器改造為水環(huán)式真空泵的研究說(shuō)明
中小型機(jī)組真空系統(tǒng)射水抽氣器改造為水環(huán)式真空泵的研究說(shuō)明主要優(yōu)點(diǎn)，并將水環(huán)式真空泵與射水抽氣器進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對(duì)比，*后以哈三電廠200MWA 機(jī)組為例，提出了改造設(shè)計(jì)方案。
降低汽輪機(jī)的排汽壓力是提高火力發(fā)電廠循環(huán)熱效率的重要手段之一。而維持汽輪機(jī)背壓有兩個(gè)比較有效的途徑:一是加強(qiáng)密封，減少空氣漏入;二是提供適當(dāng)?shù)某闅庋b置。減少空氣漏入是*重要的。射水抽氣器抽氣裝置類型很多，其中水環(huán)式真空泵具有非常明顯的優(yōu)越性，它具有結(jié)構(gòu)獨(dú)特、抽氣量大、節(jié)能安全可靠、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，因此被電廠廠泛使用。目前在國(guó)內(nèi)300MW及以上機(jī)組均采用水環(huán)式真空泵作為凝汽器抽真空設(shè)備，在200MW、50MW等中小型機(jī)組.上也有將水環(huán)式真空泵作為凝汽器抽真空設(shè)備。
射水抽氣器在實(shí)際運(yùn)行中存在的問(wèn)題
1.1 效率低射水抽氣器是靠射水泵提供高流速的水在射水抽氣器內(nèi)形成一定的真空，從而將凝汽器內(nèi)的氣體抽出的抽氣設(shè)備。由于要求水的流速很高，管阻必然很大(管阻與流速的三次方成正比)射水泵的很大一部分作功都消耗在管道損失，上，因此，射水抽氣器的|效率較低。
1.2用水量大射水抽氣器采用抽取射水池的水進(jìn)行抽真空，抽出的通常都是空氣和水蒸汽的混合氣體，所以有很多水蒸汽凝結(jié)成水進(jìn)入射水池中，使射水池中的水溫升高。而射水池中水溫高低對(duì)射水抽氣器抽氣效果起決定性作用。因此，只有定期向射水池中加入冶水，排出熱水，才能保持較低的射水池的水溫。
1.3熱備用效果小佳一般射水池設(shè)在射水泵的下方，有些電/在射水泵處十熱備用時(shí)，發(fā)現(xiàn)射水泵中的水由于泵的底閥不嚴(yán)漏到射水池中的現(xiàn)象。當(dāng)備用泵要后動(dòng)前，需要運(yùn)行人員先向泵中注水，起不到真正熱備用的作用。
1.4真空度高的情況下抽汽效率低射水噴射裝置是一種等 質(zhì)量抽氣裝置，雖然在低真空、空氣密度較大的情況下抽氣有一定效果， 但在高真空度時(shí)，由于空氣稀薄且流量不均勻，射水抽氣器抽真空能力受到限制，而且運(yùn)行不穩(wěn)定。
1.5所占空間大射水噴射裝置包括射水池、射水泵、射水抽氣器及其管道，其布置空間通常從
汽機(jī)廠厲零米到運(yùn)轉(zhuǎn)平臺(tái)，所占空間大且不美觀。
使用水環(huán)式真空泵的主要優(yōu)點(diǎn)：
使用壽命長(zhǎng)7水環(huán)式真空泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，葉輪外端速度很低(水環(huán)式真空泵轉(zhuǎn)速為450-590i./min)。例如TC一11E型水環(huán)式真空泵葉輪外端的速度小于20.4m/s，使磨損降低到*小，并能避免氣蝕，使泵的壽命大為增加。 目前在300MW機(jī)組上使用的水環(huán)式真空泵，目 前已經(jīng)過(guò)運(yùn)行考驗(yàn)，基本無(wú)磨損、無(wú)腐蝕，未發(fā)生結(jié)構(gòu)或部件的工作失效情況。
可跟蹤溫度的變化水環(huán)式真空泵通常使用少量的凝汽器循環(huán)水冷卻密封水。在冷天，循環(huán)水與密封水溫差大，冷卻效果好，能力有所提高;在熱天，循環(huán)水溫度高，凝汽器的壓力和混合氣體的密度較大，由于水環(huán)式真空泵是等容量泵，因此在入口氣體密度較高時(shí)能處理更多一些的氣體。當(dāng)凝汽器和水環(huán)式真空泵采用相同的冷卻水時(shí)，水環(huán)式真空泵便會(huì)跟蹤凝汽器的性能，即在凝汽器的不同，合卻水溫范圍內(nèi)，水環(huán)式真空泵的吸入壓力總是低于凝汽器背壓。
結(jié)構(gòu)獨(dú)特且能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制水環(huán)式真空泵系統(tǒng)采取集裝箱式布置，與其它抽氣裝置相比，占地面積小，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)獨(dú)特，填料、機(jī)械密封及軸承易于更換。
抽氣效率高水環(huán)式真空泵是等容積泵，而射水抽氣器是等質(zhì)量抽氣裝置。在冷凝器壓力升高或漏氣量增大時(shí)，空氣密度顯著增加，在入口壓力相同時(shí)，射水抽氣器能力受限制且操作不穩(wěn)定，而水環(huán)式真空泵抽氣能力可隨空氣泄漏量增加而增加，保持高壓力下的穩(wěn)定運(yùn)行。根據(jù)試驗(yàn)測(cè)量，當(dāng)空氣泄漏量增加1倍時(shí)，采用水環(huán)式真空泵的凝汽器壓力只從3.377kPa(絕)增加到5.065kPa(絕)而采用射水抽氣器的凝汽器壓力卻增加到10.2.運(yùn)行穩(wěn)定性高水環(huán)式真空泵后動(dòng)過(guò)程中，比射水泵后動(dòng)電流小，整套裝置達(dá)到運(yùn)行點(diǎn)的速度快，減少了啟動(dòng)所需時(shí)間，并且泵本身有自動(dòng)補(bǔ)排水的能力。因此，水環(huán)式真空泵在機(jī)組運(yùn)行中的熱備用效果要比射水抽氣器好得多，增加了機(jī)組運(yùn)行的可靠性。
用水量小由于射水抽氣器抽出的水蒸汽與冷卻水混合，受污染而不能回收，經(jīng)常單向使用冷凝水，且用量較大。如果停止使用射水抽氣器，就會(huì)使冷卻水回流，造成凝汽器熱壁腐蝕。而使用水環(huán)式真空泵卻可以完全避免凝汽器熱壁腐蝕。
使用射水抽氣器與水環(huán)式真空泵經(jīng)濟(jì)性對(duì)比
假設(shè)射水抽氣器和水環(huán)式真空泵的設(shè)計(jì)條件相同，冷凝器壓為3.77kPa(絕)，射水抽氣器以等質(zhì)量特性運(yùn)行，其抽氣能力隨背壓上升而逐漸提高，如所示。當(dāng)空氣泄涌量增加100%時(shí)，背壓將從3.377kPa(絕)提高到10.(絕)而水環(huán)式真空泵按等容積特性運(yùn)行，抽氣能力隨涌氣量增加得較快，背壓僅從3.377kPa(絕)提高到5.065kPa(*)。在相同循環(huán)水溫條件下，由于空氣泄漏不能被非除引起汽機(jī)背壓升高，造成的能量損失見(jiàn)表1.表1汽機(jī)背壓川高溫造成的能量損失對(duì)比表汽機(jī)背壓(絕)汽機(jī)排汽相應(yīng)壓力下的熱.焓/kTkg射水抽氣器水環(huán)式真空泵凈能量損失因此，使用水環(huán)式真空泵后，當(dāng)負(fù)壓系統(tǒng)空氣泄漏量增加100%時(shí)，每克從排汽缸排出的乏汽能比使用射水抽氣器減少能量損失23.028kJ/kg組而言，假設(shè)蒸汽排汽量為579t/h，電廠效率為45%，當(dāng)負(fù)壓系統(tǒng)空氣泄漏量增/川100%時(shí)，水環(huán)式真空泵能比射水抽氣器每小時(shí)減少經(jīng)濟(jì)損失為000)(7000X4.1868X45%) X0.2=202.19574元/h，如果以每年運(yùn)行5000h計(jì)算，使用水環(huán)式真空泵每年可節(jié)省人民原有射水式真空泵的額定功率為110kW,新式水環(huán)式真空泵的額定功率為80kW，每年所節(jié)約的廠用電為(10-*h)計(jì)算，每年可節(jié)約由于取消射水池，每年可節(jié)省的射水池防滲水費(fèi)用8萬(wàn)元。
綜上所述，將射水抽氣裝置改造成水環(huán)式真空泵，大約每年可節(jié)省人民幣122.24萬(wàn)元。一年即可收回投資成本。
改造設(shè)計(jì)方案
哈爾濱*三發(fā)電廠200MW 機(jī)組原有的真空系統(tǒng)是使用兩臺(tái)射水抽氣器。如果改造成使用水環(huán)式真空泵的真空系統(tǒng)，改造方案如下:一根直徑為Y20的不銹鋼管從凝結(jié)水泵出口引出(為了便于檢修，管道上安裝1個(gè)隔離閥門)。
由于水環(huán)式真空泵在正常運(yùn)行期間基本不需要補(bǔ)7水所以正常運(yùn)行后不再取用凝結(jié)水，不會(huì)影響凝結(jié)水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
二次水(即密封水的冷卻水)可以取自循環(huán)水。用一.根直徑為Y100碳鋼管從循環(huán)水泵出口引出，回水可接在凝汽器出口管道上(為了便于檢修，來(lái)水和回水管道上安裝1個(gè)隔離閥門)。依據(jù)《火力發(fā)電廠汽水管道設(shè)計(jì)支術(shù)規(guī)定DL- GJ23=56.6t/h, G- 介質(zhì)的流量，t/h; *管子內(nèi)徑，mm; v*介質(zhì)的比容，m3/kg ; *介質(zhì)的流速，m/s.而凝汽器循環(huán)水總流量為13300t/h，所以二次水量占循環(huán)水總流量的百分比非常小，僅為0.4255%不會(huì)影響循環(huán)水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
真空抽氣管道很大一部分可以利用原有的真空抽氣管道，如果水環(huán)式真空泵位置安排得當(dāng)，需要增加的管道不會(huì)超過(guò)8m.水環(huán)式真空泵位置建議安裝在原射水泵位置。這樣可以利用原有射水泵的基礎(chǔ)，節(jié)省資金;還可以使真空抽氣管道變短，減少管道阻力。
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