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电厂汽轮机真空与节能

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电厂汽轮机真空与节能

◆  电厂真空设备运行特点:
在发电厂中,真空泵对发电煤耗影响较大。以300-330MW机组为例,真空每提高1Kpa,对应的发电煤耗下降  2.6g/kWh。
◆  电厂汽轮机真空与节能:
目前电厂常用的抽真空设备是射水泵和水环泵,前者逐渐被后者所替代。水环真空泵的性能与所抽吸气体的状态(压力、温度)和工作液的温度等有关。同时运行中受到“极限抽吸压力”的影响,容易在叶轮表面发生局部气锤现象,运行噪音很大且会使叶片产生很大的拉应力,长时间运行易导致叶片的断裂,威胁机组的安全运行。

◆  工作液温度对水环泵的性能影响较大,高水温工况下,其抽气性能快速下降80%~90%,甚至在某一入口压力下抽气量为0。这就是为什么有些机组在夏天需启动两台真空泵来维持凝汽器真空的原因。另外由于工作液温度的上升,对水环式真空泵长期运行极为不利,造成以下后果:

1、 破坏真空,降低机组经济性: 
 随着工作液温度升高,对应的饱和压力不断升高,比如30℃的汽化压力为4.241kPa,40℃的汽化压力为7.35kPa,当水环真空泵抽吸压力小于或等于工作液温对应的饱和压力时,将使部分工作液汽化,真空泵因抽吸自身介质汽化产生的气体挤占真空泵抽气量造成真空泵出力严重不足,不凝性气体将造成传热恶化并在凝汽器内积聚破坏凝汽器真空,水蒸气中质量含量降低60%,从而降低机组经济性。

水蒸汽饱和蒸汽压与温度关系表



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 2、水环真空泵汽蚀
        真空泵在运转中,若局部区域工作液的绝对压力降低到当时温度下的工作液气化压力时,工作液便在该处开始气化,产生大量蒸汽形成气泡,当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时,气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以致破裂。在真空泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是真空泵中的汽蚀过程。金属表面出现点蚀现象,严重时会出现蜂窝状损坏,如果真空泵叶轮在汽蚀部位有较大的残余应力,还会引起应力释放,产生裂纹,严重影响设备安全高效运行。

◆ 目前提高真空泵性能的新技术主要有三种:
1、增装制冷装置
     降低工作液的温度,达到提高真空泵的抽气性能,即提高其抽气量和极限真空值,从而达到提高凝汽器系统真空的目的。
2、加装大气喷射器
   大气喷射器是配置在水环真空泵的进口管道上的一个前置射气抽气器,它的一端开口朝向大气,利用真空泵负压与大气压形成压差而产生的空气射流,在喷射器内获得比真空泵更低的抽吸压力,从而消除真空泵“极限抽吸压力”对凝汽器压力改善的限制。但这种技术虽然解决了真空泵的极限压力及汽蚀问题,但却降低了抽气量,同时增加了电能消耗,这表现在有些电厂采用这种技术改造后,因抽气量降低无法单泵维持真空,而被迫启用两台真空泵,能耗直接增加了100%。

3、使用高效率节能真空装置
   此技术是使用一种高效真空泵组在火电厂凝汽器抽真空系统的应用,节能量达到80%,同时可以在夏天高水温工况下提高凝汽器的真空(在相同工况下与常规水环泵相比)