凝汽器抽真空系统改造项目可行性研究报告

1 凝汽器抽真空系统改造项目 一、前言： （一）项目名称；凝汽器抽真空系统改造 （二）项目性质； （三）可研编制人； （四）项目负责部门； （五）项目负责人。 二、项目提出的背景及改造的必要性： （一）承担可行性研究的单位； 普瑞森能源科技（北京）有限公司 （二）项目提出的背景； 一期 3#、 4#机组 ，真空泵是 纳西姆 泵厂生产的 253，每台机组配 3 台泵，通常 2用 1 备。真空泵冷却水源来自用 开式 循环 水 ，每年 约 有 4 个月真空泵工作水温高于 30 。 根据2013 年的统计数据显示 2013 2013空泵 工作液温度 都在 30 C 以上，最高温度超过了 36 C， 此时真空泵长期运行会产生叶轮汽蚀等安全性问题， 严重影响了机组的经济性和安全运行。 另外，凝汽器的真空严密性较差，真空泵的出力无法满足的抽真空能力。不能维持凝汽器最低背压。 附图为现运行的真空泵 253 02 （三）进行技术改造的必要性； 空泵夏季工作液温度较高 ， 工作量大量汽化，影响真空泵的出力， 无法维持 凝汽器 最高真空 。 #、 4#凝汽器的真空严密性较二期差很多（二期平均 100Pa/期平均 200Pa/凝汽器的漏气量增大，原有的真空泵的出力不能满足，需要更换一套出力更大的抽真空设备来保持凝汽器的最低背压。 能较高 ，正常运行需要运行 2 台 160真空泵，厂用电消耗大。 空泵设备长期受汽蚀的影响 ， 叶轮出现裂纹易断裂 ， 3#、 4#曾经更换了 2 台真空泵的叶轮。直接影响 凝汽器 的安全运行 ，更加凸显出系统改造的必要性。 （四）调查研究的主要依据、过程及结论； 根据 3#4#机组真空泵的现状，推荐采用 德国科尔庭 平蒸汽 喷射器系统，可以使凝汽器一直保持在相应工况下的设计最低背压，即凝汽器的真空保持在最高状态，从而达到节能效果，而不受真空泵工作液温度过高问题 3 导致的抽吸能力下降的限制，同时还能很好的解决真空泵的噪音和叶轮断裂问题。目前 平蒸汽喷射器系统在欧洲的众多火电厂中得到了广泛的应用，在机组不同的真空严密性下，能保持不同工况下凝汽器的最佳设计背压状态，使到机组得以最经济的运行，在欧洲被称之为 “被遗忘的系统 ”，得到电厂用户的一致好评。 平蒸汽喷射器 抽真空系统相比双级锥体液环泵 优势 1）出力更高：蒸汽喷射器以高压蒸汽（ 右）为动力，出力大。在凝汽器严密性400Pa/上时，仍能维持凝汽器的最高真空。它的出力是双级锥体液环泵 23 倍。 2）极限真空高：蒸汽喷射器的极限压力可达 1下。而液环真空泵受工作液水温的影响，双级锥体液环泵 极限压力只有 法满足凝汽器系统最低背压的要求。 3）节能高效：蒸发喷射器的动力蒸汽全部被冷却器冷凝，按照本项目的设计，第二级真空泵可采用小功率的真空泵 45可。而双级锥体液环泵 运行两台 160 4）极大提高系统可靠性：蒸汽喷射器本身无任何转动部件，结构简单，工作介质为低压蒸汽，无检修工作，在欧洲被称为“被遗忘的系统”。同时它又提升下游真空泵的入口压力至1215真空泵工作在“大出力，无汽蚀”的区间，全面提升了系统可靠性。 （五）原系统或设备的基本情况： 1拟进行改造的系统或设备的基本情况说明； 3#、 4#机组 ，真空泵是 纳西姆 泵厂生产的 253 0台机组配 3 台泵，通常 2用 1 备。真空泵冷却水源来自用 开式 循环 水 ,电机功率为 160 由于夏季工作 水温较高，真空泵容易汽蚀，曾经更换过 2 套真空泵的叶轮。 2系统或设备简述； 凝汽器配套 3 台 真空泵 253 0动阶段 3 台同时运行抽到 15，运行 2台真空泵。正常运行 2 用 1 备。此真空泵为容积式泵，通过电机的驱动叶轮搅动工作水形成液环，液环与叶轮叶片构成一个容积变化的空间，通过容积的变化形成压力的变化来不断的进行 4 抽吸工作。 水环泵有如下优点： 结构简单，制造精度要求不高，容易加工 ， 结构紧凑 。 水环泵也有其缺点： 效率低，一般在 30%左右，较好的可达 50%。 真空度低，这不仅是因为受到结构 上的限制，更重要的是受工作液饱和蒸气压的限制。用水作工作液，极限压强只能达到 3铭牌； 型号： 253 0机功率 160速 5904制造商； 纳西姆工业（中国）有限公司 5投产日期； 2006 年 6 月 6技术状况及其他有关技术参数； 极限压力 出力能力：入口压力 却水温 20 C 时为 72kg/h 7运行简历； 自投运以来运行稳定，但是夏季水温高时汽蚀现象严重，噪音较高。曾经更换过 2 台叶轮。 8主要历史状况等。 （六） 存在的主要问题： 1 缺陷情况的历史记录和叙述； 曾经在 *年 *月更换过真空泵叶轮 2影响人身和设备安全的问题； 真空泵叶轮汽蚀后，汽蚀后的叶片容易脱落，在高速旋转的条件下，很容易破坏真空泵本体。 5 3影响设备可靠性的问题； 真空泵受汽蚀的影响的出力下降，无法维持凝汽器的最佳真空。 4系统配置与偏差； 5环境保护的问题； 6节能降耗、提高经济性； 现真空泵需要两台运行，且运行电流较高都在 220A 以上。 7改善劳动环境和条件等。 （七）需要通过技术改造解决哪些问题。 空泵 容易发生汽蚀的问题。 法维持凝汽器最佳真空的问题。 用电较高的问题。 三、方案论证： （一）改造方案描述； 根据 大唐国际宁德 发电厂机组的真空系统及真空泵的运行情况， 原有的真空泵拆除一台作为备件 ,剩余 2 台。 本项目推荐采用德国科尔庭 平蒸汽喷射器抽真空系统， 并在拆除的真空泵基础上新增 一台 55小 真空泵 作为 统的排大气设备，这套新增系统作为凝汽器抽真空的主系统。原有的 2 台大泵作为备用系统。 1. 大唐国际宁德发电厂 凝汽器 抽真 空系统 节能 改造方案描述 大唐国际宁德发电厂凝汽器真空泵系统节能改造方案 系统流程图如下： 6 大唐 国际福建宁德系统 简图业绩介绍31 2排大气排大气原有大泵1 6 0 K K 系统完全有备用。系统安全性得到提高。2 ）蒸汽喷射器的设备可靠性极高。系统可靠性增加；3 ）经济性明显。拆掉一台流程图说明： 原系统的 3 台真空泵，在系统启动阶段预抽系统真空。 凝汽器高、低压侧分别设置 1 台 级蒸汽喷射器，对两侧凝汽器分别抽吸，抽吸的不可凝结气体和相应的水蒸气分别进入同 1 台 管式冷凝器。水蒸气冷凝成水，经 U 形管回收凝汽器热井。不可凝结气体和少量水蒸气，由原来的 1 台水环真空泵抽走。 正常工况下 2 台 级蒸汽喷射器带 1 台液环真空泵运行，即可满足工况要求。 级喷射器的动力蒸汽通过动力喷嘴以超音速射流，产生真空来抽吸凝汽器里的不凝气体。动力蒸汽可以采用高压辅机联箱里的 上的蒸汽。凝汽器中抽吸出的不可凝结气体和水蒸气的混合气体，经喷射器后，从 凝器进入真空泵，此时混合气体压力设计为 1015此压力下水环真空泵内工作液的汽化温度在 右，根据现场 7 收集到的真空泵的最高的工作液温度在 45，所以工作液不会发生汽化，从 而，从根本上解决了水环真空泵的汽蚀噪音和转子断裂等安全性问题。 对压力 ) ( k g / c 强（ 103P)0 0 . 0 0 6 2 2 8 0 . 6 1 1 52 0 . 1 3 8 8 1 0 3 0 . 1 4 5 7 5 0 1 4 . 2 9 3 54 0 . 1 5 2 9 8 0 1 5 . 0 0 2 55 0 . 1 6 0 5 1 0 1 5 . 7 4 1 56 0 . 1 6 8 3 6 0 1 6 . 5 1 0 57 0 . 1 7 6 5 4 0 1 7 . 3 1 3 58 0 . 1 8 5 0 5 0 1 8 . 1 4 7 59 0 . 1 9 3 9 1 0 二级泵的根本性优化： 将真空泵的入口压力由 3 P a 提升到 1 3 KP a ; 真空泵工作点由 A 转到 B 点。（ 25 度水温时） 出力提 1 2 倍。可靠性极大提高。 对外界冷却水温度不再敏感。本工程方案2. 德国科尔庭 真空系统的运行说明 运行说明 1） 在机组启机阶段，机组原抽真空系统的 3 台水环真空泵全部启动，来预抽机组真空到20右。 2） 机组真空 20，启动 汽喷射器抽真空系统，此时原有的真空泵系统进入备用状态。 3） 汽喷射器抽真空系统的投切，由 制相应的阀门开启 来实现。原系统的 3 台真空泵，在系统启动阶段预抽系统真空。正常运行采用 汽喷射器带一台液环泵运行；系统通过阀门的开关来达到系统的投入和退出。控制信号接入 统，也可就地 8 控制。 3. 德国科尔庭 真空系统的安装场地 安装空间，需要现场 6000mm x 1000mm x 1500 x 宽 x 高 )的空间。 根据现场勘查，系统可设置在电厂凝汽器 6 米层对面的平台空间。 （二）改造后预期达到的效果； 1 确保凝汽器保持最高真空状态，不受机组严密性和真空泵性能的影响 ，保证经济节能运行；改造后，夏季真空泵工作液温度大于 30 度时，凝汽器真空平均提高 上。由此产生的节煤效益将非常明显。 2 解决真空泵因汽蚀产生的噪音大和叶轮裂纹甚至断裂等安全问题，从而节省真空泵的维护、转子更换费用。 3 降低了抽真空系统的厂用电。原先 2 台 160空泵运行，改成 1 台 55真空泵（新增） 运行 ，降低厂用电 260 9 （三）应从全部可能的设计方案中，提出 2 3 个最适合的可选方案 (或建议方案 )； 建议方案为：德国科尔庭 汽喷射器抽真空系统 （四）施工方案、过渡 方案； 大唐宁德电厂 #3、 #4 机 600组凝汽器抽真空系统， 2015 年 5 月份小修时 ，安装一套德国 汽喷射器抽真空系统，旨在提高原有的真空泵抽真空系统的抽真空能力和安全性问题，保证机组的经济性和安全运行。 德国 汽喷射器抽真空系统由蒸汽喷射器、冷凝器、汽水分离器及各阀门等机务设备，以及相关的热控系统组成。 系统安装位置，在 #3#4 机厂房 层。 附图为安装位置 德国 汽喷射器抽真空系统机务部分： 1、蒸汽喷射器的凝汽器来气侧 ：从高压侧凝汽器抽气母管上引出一 子，按顺序 10 安装一个 动蝶阀和 动蝶阀，接到高压侧蒸汽喷射器的吸入口。从低压侧凝汽器抽气母管上引出一 子，按顺序安装一个 动蝶阀和 动蝶阀，接到低压侧蒸汽喷射器的吸入口。 附图为高低压侧的两根抽气母管 2、蒸汽喷射器的动力蒸汽侧：从 4 段抽气用 子，引出 600kg/h 的 压）蒸汽作为蒸汽喷射器的动力蒸汽。 子上，先后安装一个 动球阀、 节阀和汽 水分离器后分别接入高压侧蒸汽喷射器和低压侧蒸汽喷射器的动力蒸汽口。汽水分离器上安装一压力变送器和压力表，用于调节压力。 附图为蒸汽来源，四段抽气： 11 3、高压侧蒸汽喷射器和低压侧蒸汽喷射器的排气口通过两个 子和弯头分别与冷凝器的两个入口连接。 4、冷凝器气侧出口：用 子，经一个 动蝶阀，接入凝汽器抽气母管。 5、冷凝器疏水侧出口：用一 子，经过一个 U 型管和一个 动蝶阀和 入凝汽器水井气侧。 U 型管底部安装一个 动排空阀。 6、冷凝器 冷却水采用开式循环水（夏季最高温度 30），进出口各安装一个 动截止阀。 附图为 0 米层开式循环水的接管： 12 德国 汽喷射器抽真空系统热控部分： 每台机组的蒸汽喷射器系统中 5 个气动阀、 1 个调节阀、 1 个压力变送器、 1 个液位开关，需接入 统，控制点数如下： 1 气动阀（开关型）： 5 台。 10 个， 10 个； 2 气动调节阀： 1 台。 1 个， 1 个； 3 压力变送器： 1 台。 1 个 4 液位开关： 1 台。 1 个， 1 个； 总计： 10 个， 10 个； 3 个， 2 个 每台机组安装辅材清单： 电缆： 4*蔽电缆 2000 米，整卷。 德国 汽喷射器抽真空系统各个接口描述： 13 动力蒸汽来源： 引入位置 ： 4 段抽气 蒸汽管管径 ： 汽压力（表压） 蒸 汽 量 ： 534kg/h 动力蒸汽压力 ： 低） 高） 动力蒸汽温度 ： 310（最低） 335（最高） 冷凝器冷却水来源 ： 引入位置 ： 0 米层循环水母管 管径 ： 水 量 ： 80t/h 冷却 水夏季最高温度 ： 30 冷凝器疏水排放点 ： 接入位置 ： 层凝汽器水箱气侧 管径 ： 水 量 ： 约 650kg/h U 型管长度 ： （需现场复核） （五）是否需要停机停炉或结合机组大、小修等； 在小修时预留接口并设置阀门，正常运行阶段成套安装即可。施工期约 18 天。 （六）从技术、经济、效果等方面论证其实施可行性、合理性、存在问题和解决办法； 大唐国际宁德发电厂 #3、 #4 机 ,按照机组平均真空严密性在 200Pa/汽器抽真空系统 加装德国科尔庭 平蒸汽喷射器抽真空系统 后，夏季 在真空泵工作水温度 14 为 30 以上 时，机组真空 平均 提高 0.5 600组真空每提高 1约煤耗 g/( 机组真空提高后煤耗下降 蒸汽喷射装置 需消耗动力蒸汽，由于每消耗 1 吨 动力 蒸汽 耗 h 的动力蒸汽将会影响机组煤耗增加 夏季 蒸汽喷射装置 改造后综合煤耗下降 g/ （七）要求定量、准确地对其性能指标、投资费用、效益、投资 回报作出综合比较； 按照 标煤单价 700 元 /吨， 电价 /度电 真空泵工作液温 30 以上运行时间 4 个月（ 2880h） ， #3、 4#机组 夏季经济收益 ： 1）机组真空提高带来的节能收益： (600 103) 2880 (10 700 = 元 2）节约厂用电 成本核算： 系统改造后正常运行时真空泵由原来的 2用 1备变 1用 2备，每台泵年平均轴功率 104 统运行小时数 2880h， 厂用电单价按 /千瓦时计算， 104 2880 元 3） 动力蒸汽成本核算： 已经在第一项计算系统节煤量时减去蒸汽消耗所造成的煤耗增量。 #3、 #4 机凝汽器抽真空系统改造后 每年 经济收益为 : 元 15 考虑到目前机组可利用小时数下降，按照 系数折扣，年度的收益也应该在 120 万以上。 注： 春秋季节凝汽器真空能够提高 工况的经济收益未计算在内。 轮裂纹断裂等安全问题而节省的维护、更换费用没有计算在 内。 3、目前电网平均利用小时数下降明显 ，当机组出力在 7080%时，由于上游来的蒸汽数量减少，凝汽器的热负荷降低、真空制造能力增强。而此时真空泵的工况并未改变，导致真空泵拖后腿现象更加明显。此时，蒸汽喷射器提高系统真空的空间更大。 （八）提出推荐方案。 推荐采用 德国科尔庭 汽喷射器系统 四、项目规模和主要内容： （一）项目方案及内容综述（不超过 40 个字）； 采用 德国科尔庭 汽喷射器抽真空系统，凝汽器高、低压侧分别设置 1 台 级蒸汽喷射器，对两侧凝汽器分别抽吸，抽吸的不可凝结气体和相应 的水蒸气分别进入同 1 台 管式冷凝器。水蒸气冷凝成水，经 U 形管回收凝汽器热井。不可凝结气体和少量水蒸气，由原来的 1 台水环真空泵抽走。 （二）工程计划开竣工时间； 机组小修开式后的 20 天内完成。 （三）项目范围； 凝汽器的抽真空系统进行改造 16 （四）项目的主要设备材料构成； 德国科尔庭 真空系统的设备组成如下 ： 1） 德国 平蒸汽喷射器 2 套 2） 德国 面式冷凝器 1 台 3） 阀门、仪表、变送器 等 安装 附件 1 套 （五）地址选择及地理位置、路径及方案； 设置在 6 米层凝汽器对面（六）改造后系统布置的变化； 增设的 德国 汽喷射器系统与原真空泵系统并联。正常运行时，运行蒸汽喷射器系统加一台真空泵即可。 （七）性能和有关参数及必要的图纸； 冬季工况：循环冷却水温在 15 C 时，低压侧吸气压力为 汽喷射器的出力为60kg/h; 高压侧吸气压力为 汽喷射器的出力为 80kg/h。总的抽干空气量为 140kg/h。 夏季工况：循环冷却水温在 30 C 时，低 压侧吸气压力为 汽喷射器的出力为80kg/h; 高压侧吸气压力为 汽喷射器的出力为 110kg/h。总的抽干空气量为 190kg/h。 17 （八）环境保护措施、治理方案和回收情况，对环境保护的评价； （九）对劳动定员和技术水平的要求及培训情况； （十）主要设备制造（订货）周期； 德国 汽喷射器为进口设备，订货周期为 4 个月。 （十一）调研、可研、初设、设计、招标、订货、开工、工程各施工步骤 (包括拆除、土建、安装等 ) 、试验、调试、试运行、竣工验收等整个项目的时间进程 计划安排； （十二）对灰场工程、构筑物及一般土建工程，应注意气象、水文、地质、地形、地下物等资料的收集和叙述。 五、工程实施条件： （一）工程项目有关征地、占地、施工临时用