CN110645809B - 一种直接空冷机组超低背压运行的抽真空系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直接空冷机组超低背压运行的抽真空系统，包括空冷岛和水环真空泵组，空冷岛的抽真空管路包括立管、水平管和直通母管，水环真空泵组与直通母管相连通，直通母管上设有直通电动蝶阀，直通母管与水环真空泵组之间还设置旁路连通管，旁路连通管上依次设有入口手动阀、入口电动蝶阀、罗茨真空泵、冷却器和出口手动阀，旁路连通管上还设有与入口电动蝶阀及罗茨真空泵相并联的旁通电动蝶阀。本发明安全可靠，其辅助抽真空系统便于检修及维护，其大大增强了空冷系统的抽真空能力，有效提升了空冷散热器的防冻能力及降低了系统的背压，提高了机组的安全经济运行水平及机组的运行灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及火力发电领域直接空冷机组在中、低环境气温条件下，超低背压运行抽真空系统改造技术，特别适用于直接空冷供热机组，通过降低运行背压，减小低压缸最小冷却流量，提高抽汽供热能力的低压缸微出力供热改造。该发明在有效降低机组运行背压的同时，可显著提高空冷机组的供热能力和空冷系统的防冻性能。
背景技术
目前大容量直接空冷机组抽真空系统普遍应用水环真空泵。直接空冷机组抽真空系统的不凝结气体由于水环真空泵的极限背压一般在3KPa以上，考虑一定的抽气量及直接空冷系统的排汽管道、空冷凝汽器及抽真空系统的阻力，机组运行实际能达到的最小运行背压一般超过6KPa。在机组冬季运行背压较低时，空冷凝结器会出现明显的过冷现象，表现为抽气温度下降、凝结水过冷度增加，严重时空冷凝结器出现冻结损坏现象。实际运行中，为解决防冻问题，往往空冷系统需要退列运行，而退列运行减少抽真空口后，会进一步增加抽真空系统的阻力，通过这种调节方式，直接空冷系统需维持到更高的运行背压，出现环境温度降低，运行背压反而升高的现象。而对于抽汽供热机组，低压缸排汽热量减小，空冷系统防冻压力增加，直接空冷机组需维持更高背压运行，而背压升高，低压缸最小冷却流量增加，又进而限制了机组的抽汽供热能力。以300MW机组为例，直接空冷机组在供热期间一般在8～10KPa左右运行，低压缸冷却流量在200～250t/h左右。要有效降低机组的运行背压，首先应解决水环真空泵的极限抽真空能力，同时采取降低抽真空系统阻力的措施，而当机组运行背压下降后，其蒸汽饱和温度下降，使蒸汽与空气的换热温差下降，从而进一步减小了空冷系统的最小防冻流量，可保证空冷系统小流量超低背压安全运行。
因此，直接空冷机组在汽轮机低压缸小进汽流量条件下，超低背压运行时，增强直接空冷系统的抽真空能力是有必要的，减小逆流抽汽口处的最小压力，可有效降低机组运行背压和解决空冷系统防冻问题。目前抽真空系统的改造措施，在增加抽真空能力的同时，电耗也会上升很多，并不经济。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种直接空冷机组超低背压运行的抽真空系统。
一种直接空冷机组超低背压运行的抽真空系统，包括空冷岛抽真空管路和水环真空泵组，所述空冷岛抽真空管路包括相连通的立管、水平管和直通母管，水环真空泵组与所述直通母管相连通，所述直通母管上设有直通电动蝶阀，所述水平管与水环真空泵组之间还设置旁路连通管，所述旁路连通管上依次设有入口手动阀、入口电动蝶阀、罗茨真空泵、冷却器和出口手动阀，所述旁路连通管上还设有与所述入口电动蝶阀及罗茨真空泵相并联的旁通电动蝶阀。增设旁路后，水环真空泵组前的入口压力为4～5KPa。
本发明进一步的设计方案中，上述入口手动阀的出口侧设有测压表。
本发明进一步的设计方案中，上述出口手动阀的出口侧设有测压表。
本发明进一步的设计方案中，上述入口手动阀的出口侧设有测温表。
本发明进一步的设计方案中，上述出口手动阀的出口侧设有测温表。
本发明进一步的设计方案中，上述空冷岛抽真空管路的管道内管径要求为使管道内阻力低于0.3 Kpa。
本发明进一步的设计方案中，上述空冷岛抽真空管路的水平母管的通流面积一致，这克服了一般设计中，抽真空管道呈渐缩阶梯式，两端的阻力较大，不均衡的缺点。
本发明进一步的设计方案中，上述抽真空管路立管间增加连通管。
本发明进一步的设计方案中，上述连通管的管径与所述水平管的规格一致。
本发明进一步的设计方案中，上述罗茨真空泵罗茨真空泵的容积流量为水环真空泵机组中的水环真空泵的容积流量的2～3倍。
本发明具有以下突出的有益效果：
本发明增设辅助抽真空系统，组成水环泵—罗茨泵联合抽真空机组，从而提高逆流区出口抽空气管处的真空度，汽轮机低压缸小进汽流量条件下，逆流出口处背压降至约1.5Kpa，。在极少增加电耗的前提下，大大增强了空冷系统的抽真空能力，在有效提升空冷散热器防冻能力的同时有效降低系统的背压，从而提高机组的安全经济运行水平，也有效提升了机组的运行灵活性。本发明安全可靠，其辅助抽真空系统也便于检修及维护。
附图说明
图1是实施例中直接空冷机组超低背压运行的抽真空系统改造结构示意图；
图中， 1-水环真空泵机组，2-抽真空管路水平母管，3-连通管，4-直通管，5-旁路连通管，6-直通电动蝶阀，7-入口手动阀，8-入口电动蝶阀，9-罗茨真空泵，10-冷却器，11-出口手动阀，12-旁通电动蝶阀，13-疏水阀门，14-立管。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
参照附图1，一种直接空冷机组超低背压运行的抽真空系统，包括空冷岛抽真空管路和水环真空泵机组1，空冷岛的抽真空管路包括立管14、水平管2和直通母管4，水环真空泵组1与直通母管4相连通，直通母管4上设有直通电动蝶阀6，水平管2与水环真空泵组1之间还设置旁路连通管5，旁路连通管5上依次设有入口手动阀7、入口电动蝶阀8、罗茨真空泵9、冷却器10和出口手动阀11，旁路连通管5上还设有与入口电动蝶阀8及罗茨真空泵9相并联的旁通电动蝶阀12。入口手动阀7和出口手动阀11的出口侧分别设有测压表和测温表。水环真空泵组1由相并联的水环泵A、水环泵B和水环泵C组成。
空冷岛抽真空管路的水平管3的通流面积一致，立管14间增加连通管4，从而能够克服原先呈渐缩阶梯式的抽真空管路的两端的阻力较大、不均衡的缺点，连通管与改造后抽真空管路水平管的规格一致。通过将抽真空管路的通流面积整体扩大为原管路的3-4倍的技术手段，才能使得空冷岛抽真空管路内的阻力低于0.3 KPa。罗茨真空泵10的容积流量为水环真空泵组2中的水环真空泵的容积流量的2～3倍，原水环真空泵的容积流量根据机组容量不同约为5000～7000m3/h。
以某300MW直接空冷机组抽真空管路改造为例，抽真空系统在超低背压运行时，一般设计情况下抽真空管路六列立管14管道规格为DN100mm，水平管呈渐扩、阶梯式，管径分别为DN100mm，DN200mm，DN300mm，直通母管管径为DN350mm，通流面积较小，管道阻力较大，将六列立管14更换成DN200mm的管道，同时，立管14上的隔离阀也相应进行更换，水平管统一更换成DN300mm的管道，直通母管更换为DN400mm的管道。
旁路连通管5上的罗茨真空泵9投入运行时，直通电动蝶阀6和旁通电动蝶阀12关闭，抽出的空气经连通管3、入口手动阀7、入口电动蝶阀8、罗茨真空泵9、冷却器10和出口手动阀11进入水环真空泵机组1，空气经辅助罗茨真空泵9后，出口手动阀11处抽真空管路内压力降低。冷却器10可降低抽空气温度，提高水环抽真空泵机组的效率，使运行安全、可靠。
抽真空系统的启动过程如下：
旁路连通管5上的辅助抽真空装置在水环泵A/B/C都停止的时候不可运行；原有水环泵A/B/C三台中有一台运行，且罗茨泵入口压力低于10kPa时，辅助抽真空装置方可启动，启动方式为手动启动。首先，水环真空泵机组1启动运行稳定后，缓慢开启罗茨真空泵9及冷却器10的疏水阀门13，对辅助抽真空装置进行预抽真空。待罗茨真空泵9入口压力变送器真空值稳定后，缓慢打开辅助抽真空装置入口手动阀8和出口手动阀11。然后，打开罗茨真空泵9旁通电动蝶阀12。罗茨真空泵9入口压力低于绝压10Kpa时，启动罗茨真空泵9。罗茨真空泵9收到入口电动蝶阀8已开信号后，缓慢给定罗茨真空泵9频率信号至最大50Hz。待罗茨真空泵9转速反馈至最大后，依次关闭旁通电动蝶阀12和直通电动蝶阀6。整个罗茨真空泵9组投运。辅助抽真空装置罗茨泵故障时联锁关闭入口电动蝶阀8，开启旁通电动蝶阀12；入口电动蝶阀8、旁通电动蝶阀12都为关闭状态时，联锁开启直通电动蝶阀6。
本发明的有效提高直接空冷系统防冻能力的抽真空系统，系统简单、投资少，可靠性高，该技术可使机组在低气温条件下的运行背压下降至2kPa左右，在机组高背压运行时，可有效降低原有抽真空系统的电耗，显著提高空冷散热器逆流区抽空气能力，并且有助于改善直接空冷机组空冷散热器的防冻压力。达到降低机组运行背压、提高机组运行灵活性和安全性的目的。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种直接空冷机组超低背压运行的抽真空系统，包括空冷岛抽真空管路和水环真空泵组（1），所述空冷岛抽真空管路包括相连通的立管（14）、水平管（2）和直通母管（4），水环真空泵组（1）与所述直通母管（4）相连通，所述直通母管（4）上设有直通电动蝶阀（6），其特征在于，所述水平管（2）与水环真空泵组（1）之间还设置旁路连通管（5），所述旁路连通管（5）上依次设有入口手动阀（7）、入口电动蝶阀（8）、罗茨真空泵（9）、冷却器（10）和出口手动阀（11），所述旁路连通管（5）上还设有与所述入口电动蝶阀（8）及罗茨真空泵（9）相并联的旁通电动蝶阀（12）, 所述空冷岛抽真空管路的水平母管（2）的通流面积一致，所述空冷岛抽真空管路的管道内管径要求为使管道内阻力低于0.3 Kpa，所述罗茨真空泵（9）的容积流量为水环真空泵组（1）中的水环真空泵的容积流量的2～3倍。
2.根据权利要求1所述的直接空冷机组超低背压运行的抽真空系统，其特征在于，所述入口手动阀（7）的出口侧设有测压表。
3.根据权利要求1所述的直接空冷机组超低背压运行的抽真空系统，其特征在于，所述出口手动阀（11）的出口侧设有测压表。
4.根据权利要求1所述的直接空冷机组超低背压运行的抽真空系统，其特征在于，所述入口手动阀（7）的出口侧设有测温表。
5.根据权利要求1所述的直接空冷机组超低背压运行的抽真空系统，其特征在于，所述出口手动阀（11）的出口侧设有测温表。
6.根据权利要求1所述的直接空冷机组超低背压运行的抽真空系统，其特征在于，所述抽真空管路立管（14）间增加连通管（3）。
7.根据权利要求6所述的直接空冷机组超低背压运行的抽真空系统，其特征在于，所述连通管（3）的管径与所述水平管（2）的规格一致。
8.根据权利要求1所述的直接空冷机组超低背压运行的抽真空系统，其特征在于，该抽真空系统的启动方法的具体步骤为：
1）缓慢开启疏水阀门(13)，对辅助抽真空装置进行预抽真空；
2）缓慢打开辅助抽真空装置入口手动阀(7)和出口手动阀(11)；
3）打开旁通电动蝶阀(12)，罗茨真空泵(9)入口压力低于绝压10Kpa时，启动罗茨真空泵(9)；
4）罗茨真空泵(9)收到入口电动蝶阀(8)已开信号后，缓慢给定罗茨真空泵(9)频率信号至最大50Hz；
5）待罗茨真空泵(9)转速反馈至最大后，依次关闭旁通电动蝶阀(12)和直通电动蝶阀(6)；
6）辅助抽真空装置罗茨真空泵(9)故障时联锁关闭入口电动蝶阀(8)，开启旁通电动蝶阀(12)；入口电动蝶阀(8)、旁通电动蝶阀(12)都为关闭状态时，联锁开启直通电动蝶阀(6)。
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