凝汽式電站凝汽器汽室抽真空系統的製作方法
2023-05-19 10:45:51
凝汽式電站凝汽器汽室抽真空系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種凝汽式電站凝汽器汽室抽真空系統，包括水環真空泵組、氣液分離器以及存儲有除鹽水的凝補水箱或除鹽水箱；水環真空泵組的進氣口與凝汽器汽室的空氣抽出口連接，出氣口與氣液分離器的輸入端連接，氣液分離器的液輸出端與水環真空泵組的進液口連接，凝補水箱或除鹽水箱的輸出端也與水環真空泵組的進液口連接，還包括用於調節氣液分離器的液輸出量與凝補水箱或除鹽水箱輸出量之比例進而將工作液調整到最佳水環真空泵組工作溫度的第一調節閥，氣液分離器的液輸出端與凝汽器汽室的熱井連接。本發明提供的凝汽式電站凝汽器汽室抽真空系統結構簡單、改造成本低、維護工作量小、能夠維持凝汽器在最佳設計壓力下運行。
【專利說明】凝汽式電站凝汽器汽室抽真空系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種凝汽式電站凝汽器汽室抽真空系統。
【背景技術】
[0002]凝汽器內形成穩定的真空需要凝汽器和水環真空泵的聯合工作。通常可以認為，凝汽器真空是由凝汽器建立，水環真空泵抽氣來維持。大量蒸汽在凝汽器內受循環水冷卻凝結，比容降低，體積縮小，原來被蒸汽充滿的空間壓力降低而形成一定的真空；由於蒸汽凝結時，要不斷的釋放出非凝結氣體，外界還不斷地向真空系統漏入空氣，所以要依靠水環真空泵將這些非凝結氣體不斷抽出，才能保持凝汽器內的負壓值。凝汽器內壓力的建立是一個動態平衡過程，不管循環水溫度的高低，抽氣器的抽吸壓力必須低於凝汽器的壓力，才能把凝汽器內的不凝結氣體抽走。因此凝汽器的壓力實際上受兩個瓶頸的限制，一是循環水溫度；二是抽氣器的抽吸壓力。
[0003]水環真空泵抽吸溫度:
[0004]HEI ((STANDARDS FOR STEAM SURFACE CONDENSERS)) 1th 6.3 設計吸入溫度中規定:設計吸入溫度即抽吸的汽氣混合物溫度應為抽氣設備設計壓力相對應的飽和蒸汽溫度tvs減去0.25 (ts-twl)或4.16°C中的較大值，式中:ts為凝汽器壓力對應的飽和溫度，twl為凝汽器冷卻水入口溫度。對於國內電站機組，抽氣設備設計吸入溫度與凝汽器壓力對應的飽和溫度之間的過冷度通常取4.2°C。
[0005]對於直流循環冷卻電站機組，凝汽器循環水溫升通常在7?8V，端差在3?4°C，因此，水環真空泵工作液溫度與凝汽器循環水溫之差應控制在7°C以內，即水環真空泵換熱器冷卻水溫升與換熱器端差之和小於7V。
[0006]對於再循環循環冷卻電站機組，凝汽器循環水溫升通常在8?10°C，端差在3?40C，因此，水環真空泵工作液溫度與凝汽器循環水溫之差應控制在8°C以內，即水環真空泵換熱器冷卻水溫升與換熱器端差之和小於8°C。
[0007]傳統的凝汽器汽室抽真空系統包括水環真空泵泵體、電機、熱交換器、汽水分離器及閥門管道等，系統流程圖如圖1所示。
[0008]由凝汽器抽吸來的氣體經氣體吸入口、氣動蝶閥進入真空泵，該泵由電動機通過聯軸器驅動。由真空泵排出的氣體經管道進入汽水分離器，分離後的氣體經止回閥從氣體排出口排向大氣。分離出來的水與通過水位調節器的補充水(補充水通常為凝汽器的凝結水)一起進入冷凝器。冷卻後的工作水，一路經噴嘴噴入真空泵進口，使即將抽入真空泵內的汽、氣混合物體中的大部分水蒸氣凝結，以提高真空泵的抽吸能力；另一路直接進入泵體，維持真空泵的水環和降低水環的溫度。冷卻器冷卻水一般可直接取自凝汽器冷卻水進水，冷卻器出水接入凝汽器冷卻水出水。
[0009]傳統凝汽器汽室抽真空系統有如下缺點:1、水環真空泵工作液採用凝結水為補充水，而凝結水通常與凝汽器壓力對應的飽和溫度相等，水溫相對較高。2、水環真空泵組中換熱器由於長期運行出現結垢、堵管、側漏等因素，很難達到設計換熱能力，且水環工作液要承擔部分汽氣混合物中水蒸氣釋放的潛熱，造成工作液水溫甚至高於凝汽器壓力對應的飽和溫度，產生真空泵出力「不足」的現象，同時產生水環真空泵葉片汽蝕的發生。3、當機組負荷降低時，若凝汽器循環水量不變，則循環水溫升隨之降低；若凝汽器循環水量減少，則水環真空泵工作液冷卻水也隨之減少。因此，現有水環式真空系統就更加難以滿足水環真空泵設計吸入溫度的要求，同樣產生水環真空泵出力「不足」的現象及葉片汽蝕現象。
【發明內容】
[0010]為了克服上述現有技術的不足，本發明的首要目的是提供一種結構簡單、改造成本低、維護工作量小、能夠維持凝汽器在最佳設計壓力下運行的凝汽式電站凝汽器汽室抽真空系統，為實現上述目的本發明的具體方案如下:(略，同權利要求書)
[0011]本發明提供的凝汽式電站凝汽器汽室抽真空系統充分利用了來自除鹽水系統(或凝補水箱)的除鹽水溫度較低的特性，其作為水環真空泵工作用水，不但降低了水環真空泵工作液的溫度，而且避免了由於汽蝕產生的真空泵出力「不足」的現象，從而保證了凝汽器在最佳壓力下運行。
[0012]除鹽水與水環真空泵抽吸的汽氣混合物冷凝後的冷凝水通過調節閥按比例混合後，然後作為水環真空泵工作液，其溫度能夠達到水環真空泵最佳工作水溫，既能避免溫度過高產生汽蝕，同時也能避免工作液溫度過低造成真空泵耗功增加的現象，對節能降耗意義巨大。
[0013]除鹽水經真空泵吸收了氣液混合物中水蒸氣的潛熱提高的自身溫度後排入凝汽器熱井，從而提高凝汽器補水溫度，降低了熱力系統能量損失。同時，由凝汽器抽出的水蒸氣經冷凝後能夠全部返回凝汽器，有效的降低了熱力系統用水損失。
[0014]本發明較傳統方案取消了水環真空泵組中的換熱器，節省了設備初投資，降低了設備維護工作量。
[0015]本發明技術方案帶來的有益效果:
[0016]國內凝汽式發電機組都存在水環真空泵汽蝕的問題，通常2?3年就要更換水環泵葉輪，每次更換材料費及人工費在10萬元左右，按照每臺機組兩臺真空泵計，每年可節省真空泵葉輪更換費約10萬元。
[0017]國內電廠都存在由於水環真空泵出力不足導致非凝結性氣體不能及時抽出的問題，對凝汽器壓力影響在0.3?1.2kPa，按照平均對背壓影響在0.6 kPa計，按照IkPa背壓對煤耗影響為2g/kWh計算，對於60(MW機組，年發電利用小時數為5500小時，則可節省標煤3960噸/年，按照標煤價格800元/噸計，年可節約316.8萬元。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，並不構成對本發明的不當限定，在附圖中:
[0019]圖1為傳統凝汽式發電機組凝汽器抽真空系統流程圖；
[0020]圖2為本發明實施例1抽凝(供熱)機組凝汽器抽真空系統流程圖；
[0021]圖3為本發明實施例2純凝機組凝汽器抽真空系統流程圖；
[0022]圖4為本發明實施例3凝汽器抽真空系統流程圖。
【具體實施方式】
[0023]下面將結合附圖以及具體實施例來詳細說明本發明，在此本發明的示意性實施例以及說明用來解釋本發明，但並不作為對本發明的限定。
[0024]本發明主要針對凝汽式發電機組凝汽器汽側抽真空系統而設計，其主要特點是採用電廠除鹽水代替或補充真空泵工作液用水，來達到降低工作液溫度的目的。對於直流循環冷卻機組，其水溫與凝汽器冷卻水溫基本一致，對於再循環冷卻機組，其水溫要遠低於凝汽器冷卻水水溫。
[0025]實施例1
[0026]對於抽凝(供熱)機組:其抽真空系統流程圖見圖2所示:一種凝汽式電站凝汽器汽室抽真空系統，包括水環真空泵組1、氣液分離器2以及存儲有除鹽水的凝補水箱或除鹽水箱3 ;所述水環真空泵組I的進氣口與凝汽式電站凝汽器100汽室的空氣抽出口連接，出氣口與所述氣液分離器2的輸入端連接，所述氣液分離器2的液輸出端經換熱器4換熱後與所述水環真空泵組I的進液口連接，分離後的非凝結性氣體經由排氣口排出，所述凝補水箱或除鹽水箱3的輸出端與所述水環真空泵組I的進液口連接，還包括用於調節所述氣液分離器2的冷凝水輸出量與所述凝補水箱或除鹽水箱3輸出量之比例的第一調節閥10，所述氣液分離器2的液輸出端與凝汽式電站凝汽器100汽室的熱井連接。抽凝(供熱)機組的特點為排入凝汽器100的熱負荷較純凝機組要小得多，因此，其運行背壓也會稍低，循環水溫升也會較純凝機組低。另外，大部分抽凝(供熱)機組由於供熱半徑較大，其供熱回水比例很小甚至為零，因此，機組補水率較高。根據以上特點，抽凝(供熱)機組水環工作液主要來源來自於除鹽水系統工作液；由第一調節閥10控制工作液與氣液分離器2原工作液比例，達到適合於凝汽器100當前壓力下水環真空泵最佳工作水溫。來自除鹽水系統的工作液，還可直接作為真空泵入口的減溫用水，來降低入口汽氣混合物比容，增加水環泵的出力。多餘工作液可直接排入凝汽器100熱井作為機組補充用水，此外，水環真空泵的出液口也與凝汽器100熱井連接，多餘工作液可直接排入凝汽器100熱井作為機組補充用水。
[0027]實施例2
[0028]對於純凝機組:其抽真空系統流程圖見圖3所示:一種凝汽式電站凝汽器汽室抽真空系統，包括水環真空泵組1、氣液分離器2以及存儲有除鹽水的凝補水箱或除鹽水箱3 ；所述水環真空泵組I的進氣口與凝汽式電站凝汽器100汽室的空氣抽出口連接，出氣口與所述氣液分離器2的輸入端連接，所述氣液分離器2的液輸出端經換熱器4換熱後與所述水環真空泵組I的進液口連接，所述凝補水箱或除鹽水箱3的輸出端與所述水環真空泵組I的進液口連接，還包括用於調節所述氣液分離器2的冷凝水輸出量與所述凝補水箱或除鹽水箱3輸出量之比例的第一調節閥10，本實施例中所述第一調節閥10設於所述凝補水箱或除鹽水箱3的輸出端，所述氣液分離器2的液輸出端與凝汽式電站凝汽器100汽室的熱井連接。所述凝補水箱或除鹽水箱3的輸出端還與用於對所述水環真空泵組I的進氣口進行降溫的噴水減溫裝置連接，所述氣液分離器2的液輸出端還通過第二調節閥11與所述凝補水箱或除鹽水箱3的輸入端連接。水環工作液主要來源為兩路:一路是傳統水環真空泵儲存於氣液分離器2中的工作液，其冷源為開式冷卻水；另一路為直接來自於除鹽水系統的工作液；當機組滿負荷運行時，兩路工作液在換熱器4後進行混合，由第一調節閥10控制兩路水比例，達到適合於凝汽器100當前壓力下水環真空泵最佳工作水溫。來自除鹽水系統的低溫工作液，還可直接作為真空泵入口的減溫用水，來降低入口汽氣混合物比容，增加水環泵的出力。氣液分離器2後多餘的工作液可通過第三調節閥12或其它管路排入凝汽器100熱井，作為機組補水，此外，水環真空泵的出液口也與凝汽器100熱井連接，多餘工作液可直接排入凝汽器100熱井作為機組補充用水。當發電機組部分負荷運行時，機組補水率下降，那麼多餘工作液可部分排入凝汽器100作為補水，另一路可通過閘閥3調節返回除鹽水系統或者凝補水箱。從而達到節水目的。
[0029]實施例3
[0030]作為上述實施例方案的部分改進:其抽真空系統流程圖見圖4所示:一種凝汽式電站凝汽器汽室抽真空系統，包括水環真空泵組1、氣液分離器2、工作液儲罐5以及存儲有除鹽水的凝補水箱或除鹽水箱3 ;所述水環真空泵組I的進氣口與凝汽式電站凝汽器100汽室的空氣抽出口連接，出氣口與所述氣液分離器2的輸入端連接，所述氣液分離器2的液輸出端經第四調節閥13與所述工作液儲罐5連接，且所述凝補水箱或除鹽水箱3的輸出端通過第一調節閥10與該工作液儲罐5連接，工作液儲罐5的輸出端則連接於所述水環真空泵組I的進液口，氣液分離器2分離後的凝結水其中一路與來自凝補水箱或除鹽水箱3的除鹽水按比例混合於工作液儲罐作為水環真空泵的工作液，除鹽水與汽氣混合物冷凝後的冷凝水通過調節閥按比例混合後的工作液，其溫度能夠達到水環真空泵最佳工作水溫，既能避免溫度過高產生汽蝕，同時也能避免工作液溫度過低造成真空泵耗功增加的現象，所述氣液分離器2的液輸出端通過還第五調節閥14與凝汽式電站凝汽器100的熱井連接。所述凝補水箱或除鹽水箱3的輸出端還與用於對所述水環真空泵組I的進氣口進行降溫的噴水減溫裝置連接，所述氣液分離器2的液輸出端還通過第二調節閥11與所述凝補水箱或除鹽水箱3的輸入端連接。水環工作液主要來源為兩路:一路是傳統水環真空泵儲存於氣液分離器2中的工作液，其冷源為開式冷卻水；另一路為直接來自於除鹽水系統的工作液；當機組滿負荷運行時，兩路工作液在工作液儲罐5進行混合，由第一調節閥10及第四調節閥13控制兩路水比例，達到適合於凝汽器100當前壓力下水環真空泵最佳工作水溫。來自除鹽水系統的工作液，還可直接作為真空泵入口的減溫用水，來降低入口汽氣混合物比容，增加水環泵的出力。氣液分離器2後多餘的工作液可通過第五調節閥14或其它管路排入凝汽器100熱井，作為機組補水，此外，水環真空泵的出液口也與凝汽器100熱井連接，多餘工作液可直接排入凝汽器100熱井作為機組補充用水。當發電機組部分負荷運行時，機組補水率下降，那麼多餘工作液可部分排入凝汽器100作為補水，另一路可通過第二調節閥11調節返回除鹽水系統或者凝補水箱。從而達到節水目的。
[0031]上述實施例方案中，所述凝汽式電站凝汽器汽室的凝汽器100為單背壓凝汽器或多背壓凝汽器。
[0032]上述實施例方案中，所述凝汽器100為每個殼體單獨設空氣抽出口或所有凝汽器100殼體並聯母管制設立凝汽器抽真空系統。
[0033]上述實施例方案中，所述水環真空泵組I包括一臺或一臺以上水環真空泵。
[0034]作為上述實施例方案的優選方案，所述第一調節閥10為電動調節閥或氣動調節閥。
[0035]綜上，無論是純凝發電機組及抽凝(供熱)機組，採用本發明方案，其水環真空泵工作液水溫與凝汽器100壓力對應的飽和溫度溫差至少在10°C以上，因此，可有效避免水環真空泵發生汽蝕的現象。同時，通過對水環真空泵工作液最佳工作水溫的調節，可使真空泵運行在最佳工況點，有效降低真空泵運行功率。
[0036]以上對本發明實施例所提供的技術方案進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明實施例的原理以及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只適用於幫助理解本發明實施例的原理；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明實施例，在【具體實施方式】以及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
【權利要求】
1.一種凝汽式電站凝汽器汽室抽真空系統，其特徵在於: 包括水環真空泵組、氣液分離器以及存儲有除鹽水的凝補水箱或除鹽水箱； 所述水環真空泵組的進氣口與凝汽器汽室的空氣抽出口連接，出氣口與所述氣液分離器的輸入端連接，所述氣液分離器的液輸出端與所述水環真空泵組的進液口連接，所述凝補水箱或除鹽水箱的輸出端也與所述水環真空泵組的進液口連接，還包括用於調節所述氣液分離器的冷凝水輸出量與所述凝補水箱或除鹽水箱輸出量之比例進而將工作液調整到最佳水環真空泵組工作溫度的第一調節閥，所述氣液分離器的液輸出端與凝汽器汽室的熱井連接。
2.如權利要求1所述的凝汽式電站凝汽器汽室抽真空系統，其特徵在於: 所述凝補水箱或除鹽水箱的輸出端經換熱器換熱後與所述水環真空泵組的進液口連接，所述第一調節閥設於所述凝補水箱或除鹽水箱的輸出端。
3.如權利要求1所述的凝汽式電站凝汽器汽室抽真空系統，其特徵在於: 還包括工作液儲罐，所述凝補水箱或除鹽水箱的輸出端通過所述第一調節閥與所述工作液儲罐連接，所述氣液分離器的液輸出端通過第四調節閥與所述工作液儲罐連接，所述工作液儲罐的輸出端連接於所述水環真空泵組的進液口。
4.如權利要求1所述的凝汽式電站凝汽器汽室抽真空系統，其特徵在於: 所述凝補水箱或除鹽水箱的輸出端還與用於對所述水環真空泵組的進氣口進行降溫的噴水減溫裝置連接。
5.如權利要求1所述的凝汽式電站凝汽器汽室抽真空系統，其特徵在於: 所述氣液分離器的液輸出端還與所述凝補水箱或除鹽水箱的輸入端連接。
6.如權利要求1所述的凝汽式電站凝汽器汽室抽真空系統，其特徵在於: 所述凝汽器汽室的凝汽器為單背壓凝汽器或多背壓凝汽器。
7.如權利要求4所述的凝汽式電站凝汽器汽室抽真空系統，其特徵在於: 所述凝汽器為每個殼體單獨設空氣抽出口或所有凝汽器殼體並聯母管制設立凝汽器抽真空系統。
8.如權利要求1所述的凝汽式電站凝汽器汽室抽真空系統，其特徵在於: 所述水環真空泵組包括一臺或一臺以上水環真空泵。
9.如權利要求1所述的凝汽式電站凝汽器汽室抽真空系統，其特徵在於: 所述第一調節閥為電動調節閥或氣動調節閥。
10.如權利要求1所述的凝汽式電站凝汽器汽室抽真空系統，其特徵在於: 所述水環真空泵的出液口也與凝汽器熱井連接。
【文檔編號】F28B9/10GK104296554SQ201410531840
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月10日 優先權日:2014年10月10日
【發明者】張邵波 申請人:張邵波