火电厂真空泵节能技术研究
1.在国家节能减排大气候下,各行各业通过实施各种节能技术进行节能工作。对拖动设备的节能技术主要有变频技术,对机械设备的性能改造技术也大行其道。火电厂不但是二次能源的加工厂,同时又是电能消耗的大户,平均5%以上的电能产品被作为厂用电消耗掉,所以,火电厂有很大节能前景。经过深入挖潜后,火电厂的辅机节能降耗的空间已很小了,所以,节能技术转向了发电机组凝汽器冷端节能研究。
目前,火电厂的转动设备的节能技术主要有变频技术和泵与风机及其系统的性能改造,唯独火电厂真空泵既不能通过变频降速或对泵进行性能改造来达到节能目的,目前还未有任何节能技术可应用在真空泵系统,真空泵领域的节能技术一片空白!
.火电厂抽真空设备的作用、设计及效率在火电厂生产中,抽真空设备的主要作用是在机组启动初期建立真空,即是对凝汽器及其相联接的管道系统进行抽真空;其次是当机组并网正常运行后不断将漏入凝汽器的不凝结气体抽出真空系统,以维持凝汽器在高真空状态。所述抽真空设备是指射水抽气、射汽抽气器及水环真空泵等,使用最广的是水环真容。
火电厂真空泵设计与选型发电机组在启动运行阶段,真空泵的作用主要是在汽轮机启动前抽吸凝汽器内的空气,以便启动汽轮机,所以,满足电站的预定抽真空时间,是本阶段选择真空泵的主要依据。抽真空时间一般在30分钟之内,根据机组容量大小及真空系统容积大小可选择不同容量的真空泵。
抽气时间可按下式计算
t——抽气时间 min
V——真空系统的容积 m3
Q——真空泵的抽气速率 m3/min
P1——真空系统初始压力
P2——真空系统抽气终了的压力
表述真空泵的主要性能指标除了抽气时间外,还有抽气速率Q,但是随着真空的提高,空气流量越来越少,其抽气速率也越小,达到抽气目标值所需的时间也越长,如硬性规定抽真空时间较短,抽速率会被选得很大,则配置的真空泵功率越大,真空泵耗电量也随之增大,所以,常规真空泵是按照抽气负荷设计的。但实际上真空泵功率的配置并没有与机组容量的大小成正比。
真空泵实际运行状况
火电厂发电机组正常运行时,凝汽器处于高度真空状态,此时凝汽器的真空状况并不是真空泵抽成的,这体现在做真空严密性试验时,即使将真空泵停运一段时间,凝汽器的真空也不会快速下降,而是缓慢的下降,这是因为,此时的真空是大量水蒸汽在凝汽器内部凝结成水后,体积缩小28000倍形成了高度真空,由于凝汽器系统的不严密性,导致一些不凝结气体(主要是空气)漏入并积聚在凝汽器内,形成水蒸汽凝结放热的热阻,降低了蒸汽凝结速度,导致真空缓慢下降,就出现真空泵停运后凝汽器真空值缓慢下降的现象,为了维持凝汽器在高真空状态,必需把不凝结气体不断的抽出,所以,发电机组正常运行中真空泵的作用主要是抽出漏入并积聚在凝汽器内的空气。但是,正常运行中,漏入凝汽器内的空气量远少于真空泵设计的抽气量,所以,正常运行中用大功率真空泵来抽取少量的空气量存在很大的电能浪费,真空泵存在较大的节能空间。
真空泵的运行效率火电厂一般使用水环真空泵或射水抽气器来维持凝汽器的真空。真空泵(射水抽气器)的运行效率是指真空泵(射水抽气器)抽气作功所消耗的轴功率与电机输入的电功率之比。
液环真空泵总效率η=ηιs×ηω×ηm
Ηιs——等温指示效率0.92~0.95,它反映实际压缩过程与等温压缩过程的偏差。
Ηω——0.5~0.7,它反映叶轮搅动液体流动的损失。
Ηm——0.98~0.99,液环压缩机中的机械效率。
所以,水环真空的效率可低至45%,实际上水环真空泵的效率更低至30%。
上述表明,在火电厂应用的真空泵存在选型大,而在正常运行中效率低的矛盾,存在较大的节能空间,通过应用合适的节能技术可以实现真空泵节能降耗。
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