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谏壁发电厂#10机真空抽气系统优化改造 |
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| 谏壁发电厂#10机真空抽气系统优化改造 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 16:57:30  |
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介绍了谏壁发电厂真空系统改造情况，从节电、节水角度，论证了采用水环真空泵替代原射水抽气器，经工程实践和经济性进行计算分析，改造效果较好，可供借鉴。
1 概述
谏壁发电厂#10机组原真空抽气系统配置使用的射水抽气器，其射水泵组功耗637 kW，工作水开式排放，造成2500 t/h水资源的消耗及相应的循环水泵功率损耗，存在惊人的资源、能源损耗。
为了改变这一状态，达到在不降低原抽气能力、实现减少耗功和耗水量的目的。2002年，原江苏省电力公司将《谏壁发电厂320MW机组真空抽气系统优化研究》列为公司重点科技项目，由江苏省电力科学研究院与谏壁发电厂共同成立课题组，寻求解决方案。经过课题组的大量调研、前期试验、制定出可行的改造方案，确定采用水环真空泵替换射水抽气器、并对相应的系统实施优化改造。
2 改造步骤
优化改造阶段性工作分别为项目的前期准备、可行性分析论证、改造方案的确定、系统设计及安装、系统调试投运及性能测试。
前期准备工作主要集中调研、机组真空抽气系统性能的摸底试验、真空抽气系统改造技术的理论分析及专用技术的研究。
通过调研，收集在役各种类型抽气器工作现状，比较真空抽气系统各自的优缺点、及其与凝汽器的匹配关系，分析研究真空抽气系统工作正常与不正常的原因。
对各种影响真空抽气系统正常工作的现象进行了剖析，深入的分析研究表明：进行选型前的摸底（射水抽气器的性能试验、机组泄漏量的测试、真空严密性试验等），掌握真空抽气系统的工作状态及抽吸能力的需求，是优化改造工作的基石。机组泄漏量的测试、真空严密性试验、及对真空系统抽吸的汽气混合物分析等，均为机组真空抽气系统优化提供了充分的数值依据。
与此同时，对有关凝汽器真空抽气系统设计理论、相关的现行技术标准（如美国HEI标准、前苏联BTИ标准）进行深入细致、系统地分析研究，掌握真空抽气系统的抽吸能力与环境温度（即循环冷却温度）、凝汽器设计及运行性能、真空系统严密性、凝汽器空气冷却区汽气混合物的比例及数量等之间的关系。结合一些机组在进行类似技术改造时未能取得预期效果的事例，综合分析验证了有针对性的分析研究，掌握机组真空抽气系统工作状态、抽吸能力的需求，制定相应的设计方案和技术措施，才能有效地开展优化改造工作。
在掌握原抽气系统的抽吸能力、工作状态后；根据真空抽吸能力必须与凝汽器需求相适应的原则，确定抽气系统的设计技术参数（吸入压力、吸入温度、抽吸能力等）；比对抽气器、轴加风机的性能数据，确定主设备，制定出可行的改造方案。通过项目评审对可选方案进行论证，最终明确了系统改造的方案。
现场考察商讨后确定装置的定位、管道的走向、及现场的制约因素等，由设计院完成工程的设计工作。经过项目初步设计评审，确定真空抽气系统设计方案。按方案进行精心组织、精心施工，施工中发现问题后及时沟通协商，确保工程高质量完成现场安装。
编制调试方案，按方案进行装置、系统调试，对调试发现的问题，进行分析处理。
性能试验目的在于验证真空抽气器工作能力的适应性、及装置的抽吸能力，获取更充分的性能技术数据，用以指导运行，并为其它机组真空抽气系统的技术改造提供依据。通过试验获得抽气器从凝汽器中抽吸的混合物量、干空气量，验证了一台抽气器的抽吸能力可以满足系统的需求。
3 改造技术
谏壁发电厂#10机真空抽气器选型的技术依据为HEI标准。
HEI标准指出：真空抽气器的抽吸能力必须与凝汽器需求相适应，并有足够的储备容量来满足该型凝汽器在各种可预见的运行方式下都能相互匹配运行；真空泵设置的台数根据机组状况确定，但是不得少于二台（典型设计2×100%）。
根据HEI标准（发电厂）及CS-1200-60-1射水抽气器性能特性确定抽气器吸入压力为4.0 kPa、吸入温度为24.8℃。
对于主机1个凝汽器壳体数、4个排汽口数、每个排汽口的汽量149 t/h下的抽气能力应满足101 kPa，21℃时机组泄漏量40.3 kg/h。由于＃10机原射水抽气器配置容量为60 kg/h，试验获得机组实际泄漏量在58 kg/h左右。所以，主机抽气器抽吸能力定在40.3～60 kg/h。
NASH TC11性能特性在 P=4.0 kPa时对应的抽气能力为1150～1275 ft3/min、64.3～71.3 kg/h，满足系统的需求。
TC11抽吸能力与CS-1200-60-1相当，如改造达不到HEI标准设计要求，在机组漏量58 kg/h，富裕量较小。
对于小机1个凝汽器壳体、1个排汽口数、每个排汽口的汽量为33.5 t/h下的抽气能力满足101 kPa，21℃时机组漏量10.07kg/h；原CS-150-6-1抽吸能力6 kg/h。所以，小机抽气器抽吸能力定在6～10.07 kg/h。
NASH TCM3性能特性在P=4.0 kPa时对应的抽气能力为260～300 m3/h、8.6～9.9 kg/h，满足系统的需求。
TCM3抽吸能力超出CS-150-6-1，因此按HEI标准配置水环真空泵不会降低对运行方式的适应范围。轴封风机在比较同类机组后确定技术性能参数不低于：全压8.0 kPa、抽风量1800 kg/h。AZY-10.79-035.0-01，满足系统的需求。
根据真空泵性能特性，在其5 inHgA（绝压17.93 kPa）以下的工作段上随着入口压力增加，抽吸能力不是直线增加（射水抽气器基本按直线增加）。在偏离设计状态过多后，真空泵性能将低于相同设计能力射水抽气器；另外水环真空泵处理水蒸汽能力不如射水抽气器，过多水蒸汽可能导致真空泵工作水温的上升；机组泄漏量增加时水蒸汽、抽吸量都将成倍增加，从而可能影响水环真空泵所能达到的极限真空。夏季工况下，机组漏量58 kg/h，必须需投运2台TC11，考虑真空抽吸系统储备容量后确定：主机3×TC11替代2×CS-1200-60-1、小机3×TCM3替代2×CS-150-6-1、轴加2×AZY-10.79-035.0-01替代CS/630-1600。主机抽气器抽吸能力192.9～213.9 kg/h >3.3×58 kg/h，超过射水系统的实际总抽吸能力110 kg/h，有足够的储备容量来匹配凝汽器在各种可预见工况下的运行。
系统设计：主机真空抽气系统为独立抽气系统，将两台给水泵汽轮机的抽气系统连通，小机抽气系统设计成既可独立、又可连通运行的方式，具有较好的灵活性。在小机真空系统良好或冬季运行时两小机只需一台抽气器。改造前后真空抽气系统变化示意图见图1。
经调整试验、性能试验考核，夏季高温运行考验，证实所选水环真空泵达到设计要求，能够满足现场运行的需求。在整个夏季，#10机组仅投运1台NASH TC11、1台NASH TCM3、真空始终高于90 kPa。
4 效益分析
改造前：射水抽气系统实测耗功为637kWh、耗水量为2500t/h。
改造后：实测主汽轮机真空抽气系统水环式真空泵组耗功为99kW；由于未进行给水泵汽轮机水环式真空泵、轴加风机的功耗测定，暂时分别按电动机额定功率计算（实际功耗低于电机额定功率）。抽气系统总功耗为：132.5 kW；耗水量为40t/h。
节电： 504.5 kWh/h；
节水： 2460 t/h。谏壁发电厂单位循环水量功耗为0.036 kWh/t，因节水获得的循环水泵功耗节省为88.56 kW。因此，改造后可节约厂用电为： 593.06 kW。
#10机组在1998～2002年机组年平均运行7920小时，上网电价0.24元/kWh，计算改造的直接收益：0.24×7920×593.06=112.72（万元/年）。
本次改造投资成本总费用为360万元。
计算年总经济效益为：按规定计算年为10年则
n
∑（EI-CI）=112.72×10=1127.2 万元
i=1
投入产出比计算
n
RIO=1:∑（EI-CI）/k= 1:1127.2/K=1:1127.2/360=1:3.13
i=1
所以三年内即可收回全部改造费用。
如果节约的循环水全部用于本机凝汽器，按设计工况进行核算，6.15%（=2460/40000）的设计冷却水量将使凝汽器真空提高0.38 kPa左右，机组额定工况下至少可提高功率650 kW，潜在的经济价值较高。因此考虑改造潜在的经济价值，将在更短的时间内收回改造成本。
5 结论
优化改造后电厂获得良好的经济效益和社会效益。
优化改造，依据HEI标准进行抽气器选型；系统改造方案设计兼顾了原系统工作状态、可能存在的风险及制约等诸多因素；
改造后的系统，经试验考核、运行考验证明优化改造取得了成功，1台NASH TC11、1台NASH TCM3运行能够满足主机、小机对真空的需求。
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