某600MW双背压机组凝汽器抽真空系统改造及效果

某600MW双背压机组凝汽器抽真空系统改造及效果

第５２卷第３期２０１０年６月

汽轮机技术

ＴＵＲＢＩＮＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

Ｖ０１．５２Ｎｏ．３

Ｊｕｎ．２０１０

某６００ＭＷ双背压机组凝汽器抽真空系统

改造及效果

金久杰，柴泽民，张金生

（河北大唐国际王滩发电有限责任公司，唐山０６３６１１）

摘要：介绍了对某厂双背压凝汽器抽真空系统的优化改造过程，通过改造，机组的真空值得到提高，减低了热耗，提高了机组效率。

关键词：凝汽器；真空；节能改造分类号：ＴＫ２６７

文献标识码：Ｂ

文章编号：１００１－５８８４（２０１０）０３ＪＤ２３２旬３

ＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＣｏｎｄｅｎｓｅｒＶａｃｕｕｍＳｙｓｔｅｍｏｆ６００ＭＷＢａｃｋ．ｐｒｅｓｓｕｒｅＵｎｉｔ

ＪＩＮＪｉｕ－ｊｉｅ，ＣＨＡＩＺｅ—ｍｉｎ，ＺＨＡＮＧＪｉｎ－ｓｈｅｎｇ

（Ｗａｎｇｔａｎ

ＰｏｗｅｒＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄｏｆＤａｔａｎｇＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｔａｎｇｓｈａｎ０６３６１

ｌ，Ｃｈｉｎａ）

ａ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒｃｏｎｄｅｎｓｅｒｖａｃｕｕｍｓｙｓｔｅｍｏｆｐｌａｎｔｉｓ

６００ＭＷｂａｃｋ—ｐｒｅｓｓｕｒｅｕｎｉｔｉｎ

ｒａｔｅ

ｐｏｗｅｒ

ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｗｉｔｈｓｕｃｈｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅｖａｃｕｕｍｏｆｔｈｅｕｎｉｔｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄ，ｔｈｅｈｅａｔｉｓｒｅｄｕｃｅｄａｎｄｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ

ｏｆｕｎｉｔｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ；ｖａｃｕｔｌｍ；ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ

ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ

凝汽器的平均背压为５．２ｋＰａ（ａ）。本凝汽器允许半边（单个

１原系统结构概述

某发电厂ｌ号、２号机组为两台国产６００ＭＷ亚临界参数燃煤发电机组，汽轮机型号为Ｎ６００—１６．６７／５３８／５３８，为亚临界、单轴、三缸四排汽、一次中间再热、双背压、凝汽式汽轮机。机组凝汽器采用双背压、双壳体、单流程、表面式、横向布置。抽真空设备采用２ＢＷ４３５３一ＯＭＫ４一Ｚ型平圆盘式水环式真空泵。１．１凝汽器

机组所采用凝汽器是表面式的热交换器，冷却水在管内流动过程中与管外的排汽进行热交换，使排汽凝结成水，同时使凝汽器形成真空。凝汽器采用双背压设计，即两个凝汽器在运行中处于两个不同的压力下工作。当循环水进入第一个凝汽器后吸收热量，水温升高，然后再进入第二个凝汽器（第一个凝汽器出口水温即为第二个凝汽器的入口水温）。由于凝汽器的特性主要取决于冷却水的温度，不同的水温对应不同的背压，于是在两个凝汽器中形成了不同压力，即低压凝汽器和高压凝汽器。

凝汽器两个壳体底部为连通的热井，上部布置有低压加热器、小汽机排汽管、减温减压器和低压侧抽气管等。凝汽器抽空气管布置在其管束区中心以抽吸其内的不凝结气体。高、低压凝汽器中的抽空气管采用串联结构，不凝结气体由高压侧流向低压侧，最后由低压凝汽器冷端引向真空泵。这种结构可减轻真空泵的负担，减少其备用台数，使系统简化。

奎凝沲盔在！＝丛￡壁工况下（冷却水温２１℃）运行时，

收稿日期：２００９－０５－０６

壳体）运行，但同时机组负荷应降至额定负荷的７０％，并保证凝汽器压力不大于１５ｋＰａ（ａ），排汽温度不超过５４℃。

凝汽器技术参数如表１所示。表１

项

目

凝汽器技术参数

单位

主要技术数据

１．２真空泵

该闭环真空泵主要由ＥＬＭＯ—Ｆ泵和三相电机、分离器、换热器、底盘和管线组成，工作原理如图ｌ所示。

作者简介：金久杰（１９７５．），男，工程师，主要从事火力发电汽轮机设备的管理。

万方数据

某600MW双背压机组凝汽器抽真空系统改造及效果

第３期金久杰等：某６００ＭＷ双背压机组凝汽器抽真空系统改造及效果

２３３

图１循环泵工作原理图

整套系统采用闭式循环，进水口所进水源为凝结水，水环式真空泵的轴封采用填料内供水密封方式。真空泵工作流程如下：

（１）启动真空泵电机，冷却水阀及系统进汽阀同时打开，真空泵即投入运行，水环建立后系统进入工作状态。

（２）气体经进气管进入真空泵中，压缩后经排气管排至分离器，经气水分离后从止回阀排出。

（３）工作液通过输入调节器（或旁路）流入汽水分离器，经换热器冷却后送入水环真空泵中，泵在运转过程中随气体排出部分工作液，通过排气管排至分离器中，再经冷却送入泵内，如此形成一个封闭的循环系统。１．３系统概述

Ｎ一３２１００一ｌ型凝汽器采用双壳体、双背压、双进双出、单流程、横向布置结构。凝汽器的冷却管排列呈带状，周围留有汽流通道可以使汽流进入管束内部，并且可以减少汽流阻力。每个管束中心区为空气冷却区，用挡气板与主凝结区隔开。不凝结气体与蒸汽经过空气冷却区时，使蒸汽能够大量的凝结下来，剩下的少部分蒸汽随同不凝结气体进入抽空气管。低压缸排出的蒸汽进入凝汽器后，迅速地分布在冷却水管的全长上，通过管束间的通道和两侧通道使蒸汽全面地沿冷却管表面进行热交换并被凝结成水，部分蒸汽则由管柬两侧的通道流向管束的下面，对淋下的凝结水进行回热，剩余未凝结的少量蒸汽和被冷却了的空气汇集到空冷区的抽空气管内，被抽真空的设备抽出。

凝汽器抽真空系统原设计为高压侧两根抽气管道经由连通管通向低压侧，分别与低压侧两根抽空气管道相接，低压侧抽空气管道经由两根管道引至凝汽器外，合并为一根母管后再接到真空泵抽真空母管上，如图２所示。

图２改造前抽真空系统

万方数据

自２００５年１２月运行至今，机组的运行一直受凝汽器真空问题困扰，在当循环水温、流量等达到设计值时凝汽器的实际真空比设计真空平均低约１ｋＰａ，且高、低压侧凝汽器的真空差值小于Ｏ．５ｋＰａ，远小于设计的高压侧凝汽器的真空高于低压侧凝汽器的真空１．２ｋＰａ的压差。

２真空系统的优化

高压侧凝汽器的空气要经过低压侧抽出，由于两台凝汽器通过连通管相连，压力势必趋于均衡，造成两侧凝汽器的压差小于设计值。为了打破这种均衡，原设计在高、低压凝汽器抽真空的连通管上安装了节流孔板，而现在当参数达到标准但是高、低压凝汽器真空达不到设计值，说明节流孔板

尺寸存在问题，如果适当缩小节流孔板，低压侧凝汽器的真空将得到提高，但对高压侧凝汽器的真空影响不大。所以用调整节流孔的方法虽然理论上成立，但如果要更换节流孔板必须经过多次试验、调整才能找到合适的尺寸，每次试验必须破坏真空方能进行调整，所以在电厂是无法实现的。

另一种方法就是高低压侧凝汽器抽真空单独控制，因此，对抽真空管道系统进行了改造：低压侧凝汽器抽真空管道不变，高压侧凝汽器与低压侧凝汽器的抽真空管道断开，取消节流孔。高压侧凝汽器喉部重新打孔，管道在凝汽器内的走向与低压侧相同。高压侧抽真空管道引出凝汽器后，合并为一根母管，并接至真空泵抽真空母管的另一端。尽量远离低压侧抽真空管道。为了达到一台真空泵抽一台凝汽器的目的，并尽量减少原系统的改动，设计在３台真空泵抽真空母管上安装两个隔绝门，如图３所示。

图３改造后抽真空系统

３改造后的效果分析

改造后，选取２００８年同期同一台机组相近的运行工况进行对比，见图４、表２。

通过背压与热耗修正曲线，可以清晰地看出背压对热耗、功率的影响，下面就改造前后两个工况做一下简单的节能效果分析：

降低发电煤耗的计算：

＾：——————ｊｇＩ＿—一

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２９２７１×叩一×＂ｒ／ｓｄ

式中，６，为降低发电煤耗，ｓ／（ｋＷ ｈ）；Ｑ，为影响热耗，ｋＪ／ｈ；町鲋为锅炉效率，％（锅炉效率近似为０．９９％）；叼一为管道效

率，％（管道效率近似为０．９４％）。

某600MW双背压机组凝汽器抽真空系统改造及效果

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汽轮机技术

第５２卷

…。。ｒ……一。ｒ．……一１……一一１……一。１

孚

锝目堪

值由９５．８８ｋＰａ提高到９６．３２５ｋＰａ，真空度提高０．４４５ｋＰａ，降低热耗Ｏ．４２７％，降低煤耗１．４４９／（ｋＷ ｈ）。

在５５０ＭＷ负荷时，在循环水１４．５。Ｃ时，凝汽器真空平均值由９４．７７ｋＰａ提高到９５．５２５ｋＰａ，提高０．７５５ｋＰａ，效率提高

０．７２４

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８％，降低热耗２．４５９／（ｋＷ ｈ）。

ｏ占……一言……‘布……。鑫……。南……。矗

背／５／ｋＰＩ（ａ）

３Ｖ见０ｆｆ＇ａ（ａ））２鼻３５．５４

修正率（％，４１．５８－０．６：１－０．５１－０２８

４．５

６

４结论

综上所述，本次凝汽器真空系统的改造对于提高凝汽器的真空、降低煤耗起到了明显的效果。但是由于影响机组真空的因素较多、较复杂，本次改造后的试验与所取机组历史运行状况不可能绝对一样，进而造成真空值略有差别。本改造经验仅供大家参考。

０肿１．４４

７．８９１０．５１２１５１８２１３．４０４．７６６．４０７．９６１０．６９１３．３５１５．７７

１５９．６３

１８

２１

３３．５４４．５４Ｖｐ，（ｋＰａｔａ））２．８

修正率（％》－０３２－０．ｔ０－０．￥２－０３００．００

６７．８９１０．５１２１．１３２．７４３．９３５Ａ４６．９１

１２．０５１４２２

图４背压对热耗修正曲线

在６００ＭＷ负荷时，在循环水１４．５。Ｃ时，凝汽器真空平均

（上接第１８４页）

０８６４２Ｏ２４６８

．

一翳咖即一趔罂霞罂

０

轴向位置轴向位置

轴向位置

‘田一阶振型

渤二阶振型

图３模拟机轴系前三阶振型图

∽三阶振型

表ｌ

阶次

０

模拟机前三阶固有扭振频率

固有频率

０２０．９０

（４）通过计算发现，Ｈｏｌｚｅｒ传递矩阵法在计算低阶频率

固有频率

３０．２９４１．６５

阶次

２３

时比较方便，得出的结果也与实际值比较吻合。

（５）根据模拟机的设计结构，在实际计算时，将测扭齿轮的转动惯量平均分加到两端轴段上。同时，认为测扭齿轮的

１

刚度无穷大，其自身不发生扭转。在运行时，测扭齿轮将其前单元的扭转角直接传递到其后单元上。

４结语

（１）本文在计算扭振频率时，由于利用插值法剩余量ｓ不可能恰好为零，所以当剩余量接近零时即认为所得结果为对应的扭振频率。

（２）同时根据振型来判断所得频率是否为正确值。（３）由于改进的传递矩阵在实际中并不能理想地避免漏根情况，故本文采用ＭＡＴＬＡＢ编程，既有利于判断振型阶次，又有利于矩阵运算。

出版社，１９９７．

参考文献

【１］刘英哲，傅行军，编．汽轮发电机组扭振［Ｍ］．北京：中国电力

［２］

黄娟，谢诞梅，等．改进ＲＩＣＣＡＴＩ方法在计算轴系扭振特性中的奇点问题［Ｊ］．电力机械，２００３．

［３］徐业宜．机械系统动力学［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９９１．

［４］唐贵基．汽轮发电机组轴系扭振模拟及次同步谐振试验研究［Ｄ］．华北电力大学，１９９９．

万方数据