贺帅
天津市蓟州区别山镇大唐盘山电厂 301900
摘要：凝汽器是汽轮机组的重要组成部分，直接影响汽轮机组的可靠性、安全性和经济性。凝汽器真空系统是凝汽器的重要系统之一，凝汽器真空度反映了凝汽器的综合性能，凝汽器真空度下降，会增加汽轮机组的热耗率，保持凝汽器最佳真空，对企业节能有重要的意义。本文通过试验和计算确定蒸汽喷射器在某600MW机组凝汽器真空系统中的应用，采用蒸汽喷射器不仅可以很好的解决真空泵出力不足、噪音大等问题，还可以在一定范围内提高凝汽器真空，达到节能降耗效果。
关键词：蒸汽喷射器；凝汽器；真空；应用
中图分类号：TM621 文献标识码：A
1汽轮机凝汽器真空的原理及作用
凝汽器是一种表面式换热器，通过循环冷却水将汽轮机排汽冷凝成水。汽轮机排汽凝结成水，体积出现急剧减少，内部形成高度真空，汽轮机排汽比容迅速缩小是形成和维持真空环境的基础。汽轮机排汽端真空与大气压的比值是凝汽器的真空度[1]。
在一定范围内，凝汽器真空越高，汽轮机内的蒸汽膨胀做功越多。凝汽器的真空度与机组运行的经济性、安全性密切相关。如果凝汽器工作状态恶化，会增加汽轮机组的汽耗和热耗，减少汽轮机组的出力。
2项目实施方案
某600MW凝汽式汽轮机组配备三台水环式真空泵，机组正常运行期间2用1备。机组主要设计参数为：汽轮机型号N600-16.7/538/538，额定功率600MW，主蒸汽压力16.7MPa，主、再蒸汽温度538℃，额定主蒸汽流量1776.8/h，排气压力4.9kPa；凝汽器型式为双背压、双流程，冷却面积36000m2，循环冷却水流量66710t/h，冷却水进口温度21℃，冷却水管材质为铜管。
根据该机组凝汽器真空系统及水环式真空泵的实际运行情况，在水环式真空泵抽真空系统前加装前置三级蒸汽喷射器，同时保留原系统的3台水环式真空泵，在机组启停动阶段或事故情况下用于凝汽器系统抽真空，正常工况下投运三级蒸汽喷射器以维持变负荷工况下凝汽器最佳真空。
蒸汽喷射器抽真空系统采用四段抽汽作为动力汽源，经喷射器加速后产生高真空，抽吸凝汽器内的乏汽，用于维持凝汽器真空；本方案在凝汽器高、低压侧分别设置1台一级蒸汽喷射器，分别抽吸高、低压侧凝汽器，抽吸的不可凝结气体和相应的水蒸气分别进入同1台列管式冷凝器，水蒸气冷凝成水，经U形管回收凝汽器热井。其余不可凝结气体和少量水蒸汽，经二级喷射器进入二级冷凝器，水蒸气冷凝成水，经U形管回收凝汽器热井。剩余不可凝结气体和少量水蒸汽，经三级喷射器进入三级冷凝器，水蒸气冷凝成水，经U形管回收凝汽器热井，不凝结气体通过管道排到厂房外。
三级蒸汽喷射器冷凝器采用凝结水作为动力蒸汽的冷却水，动力蒸汽经冷却水冷却后变成冷凝水返回高压侧凝汽器热井，该方式使蒸汽喷射器动力蒸汽余热得以利用，较冷凝器冷却水源采用循环水更加节能。冷凝水疏水管道上安装气动快关门，在蒸汽喷射器发生事故时联锁启动备用水环式真空泵，并关闭疏水气动门和抽真空管道气动门，迅速切除蒸汽喷射器确保真空系统正常运行。
3凝汽器热力性能分析
由于机组正常运行期间凝汽器循环冷却水进口温度、冷却水流量与设计值存在一定差别，为更好分析蒸汽喷射器的改造效果，在对凝汽器进行热力性能分析过程中需对各项参数进行修正，修正至凝汽器设计工况下的运行参数以进行主要参数对比[2]。
3.1试验计算方法
对凝汽器试验压力进行冷却水进口温度和流量的修正，由下式确定：
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3.2凝汽器热力性能计算
分别选取机组在进行蒸汽喷射器抽真空系统改造前后四个工况的运行参数进行凝汽器热力性能计算，由表1可看出，对机组负荷相近的四个工况进行凝汽器热力性能计算，将凝汽器压力修正至设计冷却水进口温度和流量的条件下。在夏季工况下，凝汽器压力由改造前的5.25kPa降低至4.89kPa；在冬季工况下，凝汽器压力由改造前的5.20kPa降低至4.85kPa；两个工况下，凝汽器真空得到了有效改善。
4经济效益分析
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由上面表1可知，夏季两个相近工况下，改造后凝汽器真空提高0.36kPa；冬季两个相近工况下，凝汽器真空提高0.35kPa。初步统计，三级蒸汽喷射器抽真空系统的应用可使机组凝汽器真空平均提高0.35kPa，理论上 600MW亚临界湿冷机组真空每提高1kPa可以降低供电煤耗3 g/kW·h，采用蒸汽喷射器后真空提高影响机组供电煤耗下降1.05g/kW·h；考虑到运行中蒸汽喷射器消耗四段抽汽量约为1.5t/h，理论上每消耗1t四段抽汽影响煤耗增加0.17g/kW·h，消耗1.5t/h四段抽汽将会影响机组煤耗增加0.26g/kW·h，即投运蒸汽喷射器后机组供电煤耗下降约0.79 g/kW·h。按标煤单价500元/吨、发电利用小时数4200h计算，该600MW机组年节约发电成本约99.5万元。
改造前三台水环式真空泵维护费用约10万元/年，改造后三级蒸汽喷射器抽真空系统无转动部件，无机械磨损、运行稳定、维护量极少，每年节约维护费用10万元。水环式真空泵电机功率为160kW/h，机组运行期间两台运行，按当前发电成本0.27元/kWh、运行小时数6400h计算，节省厂用电费用44.2万元。
综上所述，该600MW机组经蒸汽喷射器抽真空系统改造后每年的经济收益约为153.7万元。
5结语
凝汽器作为凝汽式汽轮机组的重要组成部分，其性能的好坏直接影响到整个机组的热经济性和运行可靠性。通过对某600MW汽轮机组凝汽器的热力计算，可以发现蒸汽喷射抽真空系统可以很好的解决由于工作液温度过高导致的水环式泵抽吸能力下降问题，提高了凝汽器真空，降低了厂用电量和设备维护成本，改善了原有水环式真空泵噪音大的工作环境，提高机组经济收益，保证了机组的经济和安全运行。
参考文献
[1]范文礼，杨海林.低温余热发电凝汽式汽轮机真空系统改造[J].水泥技术，2020(04)：87-89.
[2]梁大山.浅谈水环真空泵工作液温度对真空度的影响及对策[J].节能与环保，2020(07)：54-55.