CN108868920A - 一种适用于北方电厂的汽轮机冷端优化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适用于北方电厂的汽轮机冷端优化系统，包括带乏汽管和凝给水管的凝汽器，所述凝汽器的汽侧端管道连接有离心射流真空泵的抽气口端，所述离心射流真空泵连接有输入水源的工作水进水管，所述工作水进水管连接有提供水源的除盐水罐，所述离心射流真空泵和除盐水罐之间还连接有将混有不凝气体的工作水返回除盐水罐的工作水出水管，所述除盐水罐连接有输入水源的除盐水进口管和通向凝给水管的凝结水补水管，所述除盐水罐的顶部还设有不凝气口，本发明能更好地实现节能环保，并且提高经济收益。
Description
技术领域
本发明涉及汽轮机冷端技术领域，具体涉及一种适用于北方电厂的汽轮机冷端优化系统。
背景技术
对现有已建成的火电机组，汽轮机冷端优化是实行节能改造的最重要组成部分，如何实现汽轮机冷端运行优化，提高机组运行的经济性，对电厂来说具有十分重要的意义。
目前火电冷端优化中，基本都以追求最小的循环水量达到火电机组最佳的背压为核心，南方沿海电厂主要研究内容包括换热管束强化传热技术、最佳循环水量研究等，北方内陆电厂主要研究冷却塔的技术改造，其改造的核心思想都是如何在现有技术方案基础上，提升冷凝器的冷凝效果为最终目的。缺少因地制宜适用于火电厂的最佳改造技术路径，特别是北方电厂(一般都是内陆电厂)，不像南方沿海电厂具备充足的循环冷却水，冷却塔的设计使得冷端节能改造中能采取的技术方案十分有限。值得注意的是，一座300MW的火电机组配置约160KW的水环式真空泵，抽真空过程损失了大量的能量，并直接排放到环境中，这部分抽真空能量是目前关注度较低方向；另一方面，北方地区天气寒冷，电厂存储的除盐水温度很低，无法直接向凝汽器进行补水，现有解决思路是采取汽轮机抽蒸汽作加热热源或采取电辅热的方式维持除盐水箱内温度在合适的范围，这部分能量在北方地区十分巨大，遗憾的是由于对象小众化，也常常被忽略。如果能通过某种技术手段，同时解决水环式真空泵抽真空耗能巨大的难题，也能解决电厂除盐水需辅助热源的技术瓶颈，是非常令人期待的汽轮机冷端优化解决方案，是北方火电行业最优的冷端优化方案之一。
专利号为ZL201310040062.0的一篇专利公开了一种离心式真空泵，是一种利用电动机驱动的水力局部喷射式涡轮机，其提供的脉冲式抽真空技术大大提高了汽轮机冷端抽真空能力，具有取代现有水环式真空系统潜力。专利号为ZL201710208649.6的一篇专利公开了一种用于火电厂节能改造的射流真空系统及真空维持方案，针对水资源紧缺地区提供了一种火电节改造的技术方案，用于解决水环式真空泵以水为工作介质时真空泵的汽蚀和能耗双重难题。然而，其改造的本质却仅限于提高冷凝器真空度，缺少更深层次的技术革新，如何将节能改造发挥到极致是本专利需要解决的核心技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明之目的在于提供一种适用于北方电厂的汽轮机冷端优化系统，能更好地实现节能环保，并且提高经济收益。
为实现上述目的，本发明之一种适用于北方电厂的汽轮机冷端优化系统，包括带乏汽管和凝给水管的凝汽器，所述凝汽器的汽侧端管道连接有离心射流真空泵的抽气口端，所述离心射流真空泵连接有输入水源的工作水进水管，所述工作水进水管连接有提供水源的除盐水罐，所述离心射流真空泵和除盐水罐之间还连接有将混有不凝气体的工作水返回除盐水罐的工作水出水管，所述除盐水罐连接有输入水源的除盐水进口管和通向凝给水管的凝结水补水管，所述除盐水罐的顶部还设有不凝气口。
优选地，所述离心射流真空泵包括泵体密封材料，所述泵体密封材料采用机械密封方式。
优选地，所述离心射流真空泵与除盐水罐之间的距离在 0.3～1米之间。
优选地，所述除盐水罐旁设有过冷换热器。
优选地，所述工作水出水管内设有过滤器。
优选地，所述凝汽器与离心射流真空泵之间的管道外包覆有第一保温层。
优选地，所述工作水出水管外包覆有第二保温层。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：
利用向凝汽器补水的除盐水罐作为离心射流真空泵的水源供应，利用除盐水作为离心射流真空泵的工作水，离心射流真空泵的运转电力大部分以热量形式直接被工作水带走，返回到除盐水罐，将这部分热量用于预热北方电站除盐水系统，取代现有采取蒸汽加热除盐水的技术路径，取得出乎意料的经济收益，实现射流真空泵和除盐水罐的协同工作，双向优化，提升北方电厂整体热效率。
针对北方电厂冷端优化这一特定技术问题提供了新的完整方案，具备较大的集成创新性，取得了意料不到的技术效果。打破典型冷端优化技术单一追求冷凝强化的目的，采取离心射流真空泵和除盐水罐相结合的集成工艺，耦合协同：一方面利用除盐水作为离心射流真空泵的工作水保证离心射流真空泵的清洁，减少叶片磨损腐蚀，另一方面除盐水在离心射流真空泵内部机械力做功下水温升高，可直接用于向凝汽器补水，减少了除盐水加热的工作环节，更好地实现了节能环保。
由于离心射流泵特殊的工作原理，工作水在离心泵作用下转换成高压高速脉冲流体，抽吸凝汽器中混有部分水蒸汽的不凝气体，在射流部件中水蒸汽、不凝气体和工作水混合，工作水温度升高，升温后的工作水沿着出水管返回至除盐水罐中。
采用离心射流真空泵抽真空系统对原抽真空系统进行节能降耗改造，取代现有水环式真空泵方案能够提高机组安全运行的可靠性，特别是通过与北方电厂的除盐水罐耦合，技术上实现最优的双向优化，每年可产生经济效益80万元以上，且每年受益。同时，可以减少二氧化碳排放，离心射流真空泵结构简单，大大减轻工厂维修工作量，可以节省相关费用。
附图说明
图1是本发明一种适用于北方电厂的汽轮机冷端优化系统的原理示意图；
图2是本发明一种适用于北方电厂的汽轮机冷端优化系统的三维结构示意图。
图中：1、离心射流真空泵；2、除盐水罐；3、凝汽器；4、不凝气口；5、工作水进水管；6、工作水出水管；7、凝结水补水管；8、除盐水进口管；9、凝给水管；10、乏汽管。
具体实施方式
为详细说明本发明之技术内容、构造特征、所达成目的及功效，以下兹例举实施例并配合附图详予说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
本发明提供一种适用于北方电厂的汽轮机冷端优化系统，包括带乏汽管10和凝给水管9的凝汽器3，所述凝汽器3的汽侧端管道连接有离心射流真空泵1的抽气口端，所述离心射流真空泵1连接有输入水源的工作水进水管5，所述工作水进水管5连接有提供水源的除盐水罐2，所述离心射流真空泵1和除盐水罐 2之间还连接有将混有不凝气体的工作水返回除盐水罐2的工作水出水管6，所述除盐水罐2连接有输入水源的除盐水进口管8 和通向凝给水管9的凝结水补水管7，所述除盐水罐2的顶部还设有不凝气口4。
通过采用上述技术方案，离心射流真空泵1是一种利用脉冲射流惯性力提升射流泵工作性能的抽真空设备，利用向凝汽器3 补水的除盐水罐2作为离心射流真空泵1的水源供应，利用除盐水作为离心射流真空泵1的工作水，离心射流真空泵1的运转电力大部分以热量形式直接被工作水带走，返回到除盐水罐2，将这部分热量用于预热北方电站除盐水系统，取代现有采取蒸汽加热除盐水的技术路径，取得出乎意料的经济收益，实现射流真空泵和除盐水罐2的协同工作，双向优化，提升北方电厂整体热效率；
针对北方电厂冷端优化这一特定技术问题提供了新的完整方案，具备较大的集成创新性，取得了意料不到的技术效果。打破典型冷端优化技术单一追求冷凝强化的目的，采取离心射流真空泵1和除盐水罐2相结合的集成工艺，耦合协同：一方面利用除盐水作为离心射流真空泵1的工作水保证离心射流真空泵1的清洁，减少叶片磨损腐蚀，另一方面除盐水在离心射流真空泵1 内部机械力做功下水温升高，可直接用于向凝汽器3补水，减少了除盐水加热的工作环节，更好地实现了节能环保；
由于离心射流泵特殊的工作原理，工作水在离心泵作用下转换成高压高速脉冲流体，抽吸凝汽器3中混有部分水蒸汽的不凝气体，在射流部件中水蒸汽、不凝气体和工作水混合，工作水温度升高，升温后的工作水沿着出水管返回至除盐水罐2中；
采用离心射流真空泵1抽真空系统对原抽真空系统进行节能降耗改造，取代现有水环式真空泵方案能够提高机组安全运行的可靠性，特别是通过与北方电厂的除盐水罐2耦合，技术上实现最优的双向优化，每年可产生经济效益80万元以上，且每年受益。同时，可以减少二氧化碳排放，离心射流真空泵1结构简单，大大减轻工厂维修工作量，可以节省相关费用。
优选地，所述离心射流真空泵1包括泵体密封材料，所述泵体密封材料采用机械密封方式。
通过采用上述技术方案，机械密封是指由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力(或磁力)的作用下以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。可以保证除盐水水质不受密封填料污染。密封可靠，在长周期的运行中，密封状态很稳定，泄漏量很小，按粗略统计，其泄漏量一般仅为软填料密封的1/100；使用寿命长，在油、水类介质中一般可达1～2年或更长时间，在化工介质中通常也能达半年以上；摩擦功率消耗小，机械密封的摩擦功率仅为软填料密封的10％～50％；轴或轴套基本上不受磨损；维修周期长端面磨损后可自动补偿，一般情况下，毋需经常性的维修；抗振性好，对旋转轴的振动、偏摆以及轴对密封腔的偏斜不敏感；适用范围广，机械密封能用于低温、高温、真空、高压、不同转速，以及各种腐蚀性介质和含磨粒介质等的密封。
优选地，所述离心射流真空泵1与除盐水罐2之间的距离在 0.3～1米之间。
通过采用上述技术方案，距离尽可能小有利于减少工作水沿程压损，进而保证离心射流泵工作性能。
优选地，所述除盐水罐2旁设有过冷换热器。
通过采用上述技术方案，除盐水罐2温度超过凝给水补水温度要求时，过冷换热器有利于降低除盐水罐2温度。
优选地，所述工作水出水管6内设有过滤器。
通过采用上述技术方案，过滤器有利于防止异物流入除盐水罐2中。
优选地，所述凝汽器3与离心射流真空泵1之间的管道外包覆有第一保温层。
通过采用上述技术方案，第一保温层可以采用诸如软瓷保温材料或硅酸铝保温材料，有利于降低温度损耗，节能环保。
优选地，所述工作水出水管6外包覆有第二保温层。
通过采用上述技术方案，第二保温层可以采用诸如酚醛泡沫材料或聚氨酯保温材料，有利于降低温度损耗，节能环保。
综上所述，仅为本发明之较佳实施例，不以此限定本发明的保护范围，凡依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆为本发明专利涵盖的范围之内。
Claims (7)
1.一种适用于北方电厂的汽轮机冷端优化系统，包括带乏汽管和凝给水管的凝汽器，其特征在于：所述凝汽器的汽侧端管道连接有离心射流真空泵的抽气口端，所述离心射流真空泵连接有输入水源的工作水进水管，所述工作水进水管连接有提供水源的除盐水罐，所述离心射流真空泵和除盐水罐之间还连接有将混有不凝气体的工作水返回除盐水罐的工作水出水管，所述除盐水罐连接有输入水源的除盐水进口管和通向凝给水管的凝结水补水管，所述除盐水罐的顶部还设有不凝气口。
2.如权利要求1所述的一种适用于北方电厂的汽轮机冷端优化系统，其特征在于：所述离心射流真空泵包括泵体密封材料，所述泵体密封材料采用机械密封方式。
3.如权利要求2所述的一种适用于北方电厂的汽轮机冷端优化系统，其特征在于：所述离心射流真空泵与除盐水罐之间的距离在0.3～1米之间。
4.如权利要求3所述的一种适用于北方电厂的汽轮机冷端优化系统，其特征在于：所述除盐水罐旁设有过冷换热器。
5.如权利要求4所述的一种适用于北方电厂的汽轮机冷端优化系统，其特征在于：所述工作水出水管内设有过滤器。
6.如权利要求5所述的一种适用于北方电厂的汽轮机冷端优化系统，其特征在于：所述凝汽器与离心射流真空泵之间的管道外包覆有第一保温层。
7.如权利要求6所述的一种适用于北方电厂的汽轮机冷端优化系统，其特征在于：所述工作水出水管外包覆有第二保温层。
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