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水环式真空泵性能改造在供热机组中的应用

  封用水必须保持一定的过冷度如水温升高,真空泵密封水发生汽化其极限抽真空值就是该温度对应的饱和压力。

  在设计点工作时真空泵的压力应比冷凝器背压约低0.7kPa以保持空气正常流动。4.9kPa(公司汽轮机额定背压)对应的饱和温度约为32.5,考虑到真空泵正常运行所需4.2的过冷度此时真空泵密封水应低于28.3才能正常工作。真空泵密封水取自闭式水补水夏季闭式水温度最高可达35丈,因此在实际运行中真空泵密封水很难保证有4.2的过冷度。随着密封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。

  真空泵的工作压力与冷凝器的压力是个动态平衡过程不管循环水温度的高低真空泵的抽吸压力必须低于冷凝器的压力才能把冷凝器内的不凝结气体抽走。因此真空泵密封水温必须低于排汽压力对应的饱和温度。

  2009年7月17日,公司3号机出现真空下降的情兄就是因为没及时挪汽水分离器换水导致真空泵内密封水汽化。7月30日在2机A真空泵进行了试验A泵加入16的冷水后分离器温度为16.2启动A泵后温度很快升至24.5,随着温度升高,真空下降在30水温时真空提高约1kPa真空泵电流约上升0.85A.工作水温每降1真空提高约0.19kPa.由这次试验出在夏季工兄,保证真空泵密封水较氐的温度是保证机组真空的重要手段。

  3改造方法基于以上分析要解决真空泵的汽蚀问题有两个办法卜是降低水温,二是降低凝汽器真空。

  根据公司的实际情况,对真空泵工作液的冷却水或工作液进行改造,达到既能提高真空,又能解决真空泵的汽蚀问题。

  3.1真空泵冷却水改造2009年3月利用6号机大修机会对6号机6A真空泵冷却水进行了改造真空泵工作液冷却水原设计为闭式水压力为0.4~0.6MPa闭式水由开式循环水冷却水温高于初始循环水5左石,利用6号机连续供热的特点,将除盐水补水经过真空泵冷却器后补入除盐水补水箱,此方法既不用增加设备投入又可以提高除盐水补水温度。

  3.2真空泵工作液输送系统改造5B真空泵工作液进行了改造如所示由除盐水补水箱直接引出一根补水管经冷却器至真空泵,补水应加装流量计手动控制阀门,在汽水分离器处也需加装手动控制阀门真空泵启动时冲洗管路,化验水质合格后同时开启真空泵充水。

  真空泵汽水分离器至给泵密封水回水一次门,关二次门开放地沟门对泵进行冲洗调整水量为7.5t/h左石化验水质合格后关放地沟门开启真空泵汽水分离器至给泵密封水回水二次门,启动真空泵此时水流量应增加至12.8t/h左石时,再调整真空泵汽水分离器至给泵密封水回水一次门的开度,并保持真空泵汽水分离器水位在150~200mm之间连续运行,此种运行方式要保证除盐水补水箱水位4500mm以上保证水流稳定。

  3.3改造结果行了切换试验,将工作水由原来的闭式水切换为除盐水并由原闭式循环方式改为开式循环由于真空泵工作液温度对真空泵出力有较大影响,当工作液温度较高时温度对应的压力较高工作液的蒸发将会影响真空泵有效工作空间,从而降低真空泵出力。表1为真空泵工作液冷却器冷却水切换前后的相关参数。

  表1真空泵工作液冷却器冷却水切换前后相关参数项目除盐水闭式水负荷/MW机组真空/kPa工作液温度/除盐水温度/真空泵电流/A试验证明通过降低工作液温度可使真空泵出力得到一定程度的提高。

  一般情况下,化学除盐水温度比闭式水温度低2~4丈利用化学除盐水作为真空泵工作水可使真空泵工作水温度降低2~3丈。以夏季工况为例闭式水温在32.5左石1除盐水温在29.5TX接近循环水温度)左石。如果将真空泵的工作水切换为除盐水的话可以提高真空泵压力0.6~0.8kPa.目前公司供热量在80t/h左石1加之机组正常运行时的汽水损耗,除盐水补水量完全可以满足每台真空泵开式循环工作水量每台13m3/h冷却水量的要求。

  由于试验改造不改变除盐补水系统、闭冷水系统等其它系统的运行方式。若运行方式改变后机组真空平均提高0.3kPa按5号机组去年发电量计算,年可节省标煤1t.按每吨标煤630元计算年可节约成本约63万元。另外机组补水经真空泵加热后水温可提高4全年可节约成本约4万元。

  总之对真空泵工作液的冷却水或工作液的改造系统比较简单投资少。真空泵工作液的流动冷却既改善了真空泵转子工作状况,还提高了补水(除盐水)的温度。但前提是机组必须连续供热当供热停止、检修时必须对真空泵工作液调整或切换否则对安全运行有一定影响。

  4解决真空泵问题的其他方法为解决真空泵汽蚀的情况濡提高真空泵入口压力为此提出为真空泵增加前置大气喷射装置。

  4.1前置喷射装置的工作原理如所示前置喷射装置为一个喷嘴和扩压管组合装置动力气源采用真空泵出口气流。通过从排气侧(气水分离器)引入接近大气压力的气流,通过喷嘴加速形成高速气流来带动吸入口内的气体一起从吸气支管进入泵内。在泵初始运行入口压力高时喷射器不投入,当绝对压力达到15kPa左右时喷射器投入工作。真空泵增加前置喷射装置改造后,可将泵入口绝对压力由原先的4~8kPa提升至9~15kPa从而大大减轻泵内的汽蚀现象达到稳定运行的目的同时还可提高凝汽器在低真空状态下的抽气量,提高系统真空度。

  所示的改造方法既提高了机组的真空又延长了真空泵的使用寿命同时还降低了真空泵的噪音和振动。缺点是改造后由于真空泵入口压力上升导致真空泵出力增加真空泵电流和电耗勤加。

  4.2真空泵工作液冷却器和真空泵入口加装制冷设备另一种可提高凝汽式汽轮机效率的水环真空泵的技术方案是将水环真空泵的抽气端经气体吸入管连通汽轮机的凝汽器,非气端与汽水分离器连通,水环真空泵的密封端与工作液供给管连通所述工作液供给管和气体吸入管处分别设有工作液换热器和气体换热器进行冷却所述工作液为制冷设备提供的冷冻水。此办法可有效的降低凝汽器排入真空泵的气体温度,可使吸入的不凝性气体中的水蒸气部分凝结提高凝汽器的真空度并进而提高汽轮机的效率少电耗。通过闭式冷冻水循环来冷却水环真空泵工作液可有效的降低工作液温度,提高真空度0.5~1kPa,改善真空泵转子的工作状况有效的防止真空泵汽蚀小真空泵振动,曾加真空泵的使用寿命。缺点是投资较大系统相对复杂。

  5结论凝汽器真空变化对汽轮机的安全经济运行有较大影响,真空升高可使汽轮机耗汽量减少,供电煤耗降低,获得较好的经济效益。真空泵作为真空系统的一个重要设备如何保证其安全、经济、高效的运行本文提出了一种改造方法。