提高凝汽器真空的研究

2023-02-05 03:48:01 字數 3997 閱讀 6309

一凝汽器記憶體留氣體體積比例分析

凝汽器真空是靠汽輪機低壓缸排汽在凝汽器內凝結後體積縮小而形成的,此後是靠真空幫浦把漏入凝汽器的空氣和排汽中不能凝結的蒸汽抽吸公升壓排入大氣而維持的。凝汽器在設計製造時,不管是夏天(高負荷)還是冬天(低負荷)都要考慮低壓缸排汽在凝汽器內完全凝結,同時,設計製造的真空幫浦在額定負荷時完全能維持凝汽器的設計真空。既然夏天(高負荷)和冬天(低負荷)低壓缸排汽在凝汽器內都能完全凝結,那為什麼汽輪發電機凝汽器的真空冬天(低負荷)總比夏天(高負荷)好呢?

實際上,效能再好的真空幫浦也不能將凝汽器內的氣體完全抽吸公升壓排出,凝汽器的真空只能接近真空幫浦的極限真空,永遠不能達到理論真空,這說明凝汽器內總是有一部分氣體存在,這部分氣體受環境溫度的影響特別大。根據氣體狀態方程序,冬天凝汽器冷卻水溫度較低,使得凝汽器汽側存留的氣體溫度也低,其體積縮小,凝汽器容積又不變,於是凝汽器真空相對就好,反之凝汽器真空相對就差。

同理,低負荷時由於低壓缸排汽量減少,凝汽器冷卻水量不變,凝汽器冷卻水出水溫度就會下降,使得凝汽器汽側存留的氣體溫度也下降,其體積縮小,凝汽器容積又不變,於是凝汽器真空相對就好,反之凝汽器真空相對就差。

同樣,高負荷時凝汽器排汽溫度公升高,於是凝汽器記憶體留的氣體容積就會受熱膨脹,占去了凝汽器部分空間,最終使得凝汽器真空有所下降。同理,真空幫浦的抽吸能力也受到影響,即當凝汽器排汽溫度公升高,真空幫浦的入口氣溫也會公升高,真空幫浦的入口真空也下降,最終凝汽器的真空會維持在乙個新的較低水平,這就是高負荷比低負荷真空低的真實原因所在。

經以上分析可知,在夏天或高負荷時,只要對存留在凝汽器內的氣體進行降溫,即可提高凝汽器的真空,或者降低真空幫浦入口的氣體溫度,也可以提高凝汽器的真空。前者雖然採取凝汽器內設計抽氣空冷區,但因空冷區處於凝汽器內,抽氣冷卻不樂觀,只有外接冷卻器降低真空幫浦入口的氣體溫度是完全能實現的,即在真空幫浦入氣門前設定冷卻器,只要維持冷卻器後的氣體溫度為15℃左右,凝汽器真空就有可能接近真空幫浦冬天(冷卻水溫度15℃)的極限真空(入口絕對壓力為3.4kpa)。

根據夏天(冷卻水溫度33℃)真空幫浦的極限真空(入口絕對壓力為11.8kpa)和冬天(冷卻水溫度15℃)真空幫浦的極限真空(入口絕對壓力為3.4kpa),可以計算出夏天真空幫浦入氣門前設定冷卻器後凝汽器真空可提高11.

8-3.4=8.4(kpa),這是理論計算結果,在實現過程中可能比8.

4kpa要小些。以上分析是為解決夏天真空幫浦的抽吸能力問題,從而保證凝汽器真空更高,而提出的一種有效提高凝汽器真空的方法。

二提高凝汽器真空採取的技術方案

1.在凝汽器至真空幫浦之間的管道上設定冷卻器在真空幫浦入氣門前安裝冷卻器,投入執行後可得出以下結論:

(1)當冷卻器後的氣體溫度下降,抽入真空幫浦內氣體的可凝結部分就會提前在冷卻器內凝結,提高了真空幫浦的抽吸能力。

(2)當冷卻器後的氣體溫度下降,抽入真空幫浦內的氣體密度增大,同樣提高了真空幫浦的抽吸能力。

(3)當冷卻器後的氣體溫度下降,根據氣體狀態方程可知,冷卻器容積不變,冷卻器內的壓力就會降低,有利於凝汽器內不能凝結的蒸汽和漏入的空氣排向冷卻器。安裝冷卻器就是基於以上3種作用使凝汽器真空進一步得到提高的機理而設想的 2.真空幫浦入氣門前安裝冷卻器投入執行後還有以下作用:

(1)由於真空幫浦入氣溫度設計為15℃左右,冷卻器對射水式真空幫浦射水池水溫起冷卻作用,因此,射水池只要保持正常水位即可;同理,冷卻器對水環式真空幫浦內的工作水也是起冷卻作用,因此,對水環式真空幫浦內的工作水不用設計冷卻器對其進行冷卻。

(2)由於抽入真空幫浦內氣體的可凝結部分會提前在冷卻器內凝結,通過**,可節約部分工質。

(3)由於真空幫浦入氣溫度設計為15℃,保證了真空幫浦有乙個良好的工作環境,延長了真空幫浦的使用壽命。在真空幫浦入氣門前安裝冷卻器可以進一步提高凝汽器內的真空而不消耗額外的功率。冷卻器用的**空調水與開式水是發電廠本身就配套的冷卻介質,足夠供給所有使用者,因此,用它作為冷卻器的冷卻介質是可以的,消耗的功率可以忽略不計。

如果**空調水量不能正常供給,可以用製冷空調的冷卻器形式,即直接用製冷劑(氟利昂)冷卻真空幫浦入口氣體,所消耗的功率可以用**的工質成本抵消一部分。根據電廠**空調水壓力及溫度(10℃)、冷卻器進口(氣側)溫度(46℃左右)及真空幫浦抽氣量、冷卻器出口(氣側)溫度(15℃)來設計冷卻器。

三經濟效益與社會效益

1.經濟效益

在凝汽器至真空幫浦之間的管道上設定冷卻器,只要能維持其冷卻器出口溫度(氣側)在15℃左右,凝汽器真空就有可能接近真空幫浦(水環式真空幫浦)的極限真空(水環式真空幫浦入口絕對壓力3.4kpa)。

(1)夏天在凝汽器至真空幫浦之間的管道上設定冷卻器的經濟效益

在夏天(冷卻水溫度33℃,大氣壓力99kpa)以600mw機組額定負荷執行時,凝汽器真空89kpa,即背壓等於10kpa(大氣壓力99kpa減真空89kpa),真空幫浦入口氣溫略等於低壓缸排汽溫度46℃,安裝冷卻器投入執行後,真空幫浦入口氣溫下降至15℃,即下降了31℃.根據蓋-呂薩克定律(體積不變時,一定量的氣體的壓力和溫度成正比,即溫度每公升高或降低1℃,其壓力也隨之增加或減少其0℃時壓力的1/273)計算得出,安裝冷卻器並投入執行後,凝汽器真空提高1.5kpa左右(真空度1.

6%)。根據凝汽器真空度提高1%,煤耗降低1.97g/(kwh),1臺600mw機組年平均發電5000h計算,可節約煤炭9456t/年,按500元/t計算,節約發電成本472800元/年。

(2)冬天在凝汽器至真空幫浦之間的管道上設定冷卻器的經濟效益

在冬天(冷卻水溫度15℃,大氣壓力103kpa)以600mw機組額定負荷執行時,凝汽器真空98kpa,即背壓等於(大氣壓力103kpa減真空98kpa)5kpa,真空幫浦入口氣溫略等於低壓缸排汽溫度30℃,安裝冷卻器投入執行後,真空幫浦入口氣溫下降至15℃,即下降了15?.根據蓋-呂薩克定律計算得出,安裝冷卻器並投入執行後,凝汽器真空提高0.55kpa(真空度0.

57%)左右。根據凝汽器真空度提高1%,煤耗降低1.97g/(kwh),1臺600mw機組年平均發電5000h計算,可節約煤3368.

7t/年,按500元/t計算,節約發電成本1684350元/年。

(3)凝汽器真空度的計算

夏天,冷卻器投入執行前的真空度為89.8%,冷卻器投入執行後的真空度為91.4%,冷卻器投入執行後的真空度提高1.

6%.冬天,冷卻器投入執行前的真空度為95.1%,冷卻器投入執行後的真空度為95.

6%,冷卻器投入執行後的真空度提高量為0.57%.此計算是按照流經冷卻器的氣體部分(1/3)計算所得,如果再把流經冷卻器的氣體部分(2/3)考慮進去,計算結果會更好,流經冷卻器的氣體部分和汽體部分的比例是80kg/180kg,因此,以上是保守計算的結果。

(4)工質**成本機

組600mw額定功率執行時,冷卻器投入執行可以**工質180kg/h,1年按照5000h計算,可以**工質900,t按20元/t計算,合1.8萬元。如果冷卻器採用製冷劑(氟利昂),所消耗的成本就可以用這筆工質成本部分抵消。

(5)空調功率的計算

因為1kj=0.000278kwh,冷卻器冷卻抽水蒸氣量180kg/h(絕對壓力10kpa,乾度0.5的水蒸氣溫度為46℃,其焓值是1292+96=1388(kj/kg),46℃飽和水,焓值為192kj/kg,15℃的飽和水,其焓值為62kj/kg),180kg/h的水蒸氣從46℃降低至10℃的飽和水,其釋放的熱量是(1388-192-62)×180=204120(kj/h);46℃空氣的焓值是46kj/kg,10℃空氣的焓值是10kj/kg,冷卻器冷卻抽乾空氣量80kg的焓值是(46-10)×80=2880(kj)。

空調(製冷量)為(204120+2880)×0.000278=57.54(kw),空調功率p=57.

54/4=14.4(kw)。採用空調製冷劑(氟利昂)的冷卻器所消耗的功率按14.

4kw計算,5000h消耗72000kwh,按0.5元/(kwh),合3.6萬元。

以上計算引數是根據南方某電廠600mw超臨界火力發電機組獲取,其他電廠可根據機組引數採用類似方法計算。

2.社會效益

1臺600mw機組年平均節約煤炭9456,t換算成標煤是6754,t減少二氧化碳排放16818t.如果全國發電企業都推廣,根據2023年火電廠全年發電量21228億kwh計算,每年可節約煤炭8363822,t換算成標煤是5974158.6,t每年可減少二氧化碳排放14875654.

8t。四結論經過分析計算可知,夏天在真空幫浦入氣門前安裝冷卻器是可行的,能有效提高凝汽器真空度2%左右,對於凝汽式燃煤發電機組,經濟效益和社會效益顯著。

提高凝汽器真空的措施

3.2 在負荷為500mw 450mw時,迴圈水進口溫度開始下降的情況下 仍比上幾個班的溫度高 凝汽器壓力降低到了0.007mpa 0.00662mpa 的水平,真空比平時高了1 2kpa。4 總結 汽輪機真空值是影響機組經濟性的主要因素,汽輪機真空度下降1 供電煤耗將上公升3 左右。為此,我班將從...

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