CN204388643U - 凝汽式电站凝汽器汽室抽真空系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种凝汽式电站凝汽器汽室抽真空系统，包括水环真空泵组、气液分离器以及存储有除盐水的凝补水箱或除盐水箱；水环真空泵组的进气口与凝汽器汽室的空气抽出口连接，出气口与气液分离器的输入端连接，气液分离器的液输出端与水环真空泵组的进液口连接，凝补水箱或除盐水箱的输出端也与水环真空泵组的进液口连接，还包括用于调节气液分离器的液输出量与凝补水箱或除盐水箱输出量之比例进而将工作液调整到最佳水环真空泵组工作温度的第一调节阀，气液分离器的液输出端与凝汽器汽室的热井连接。本实用新型提供的凝汽式电站凝汽器汽室抽真空系统结构简单、改造成本低、维护工作量小、能够维持凝汽器在最佳设计压力下运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种凝汽式电站凝汽器汽室抽真空系统。
背景技术
凝汽器内形成稳定的真空需要凝汽器和水环真空泵的联合工作。通常可以认为，凝汽器真空是由凝汽器建立，水环真空泵抽气来维持。大量蒸汽在凝汽器内受循环水冷却凝结，比容降低，体积缩小，原来被蒸汽充满的空间压力降低而形成一定的真空；由于蒸汽凝结时，要不断的释放出非凝结气体，外界还不断地向真空系统漏入空气，所以要依靠水环真空泵将这些非凝结气体不断抽出，才能保持凝汽器内的负压值。凝汽器内压力的建立是一个动态平衡过程，不管循环水温度的高低，抽气器的抽吸压力必须低于凝汽器的压力，才能把凝汽器内的不凝结气体抽走。因此凝汽器的压力实际上受两个瓶颈的限制，一是循环水温度；二是抽气器的抽吸压力。
水环真空泵抽吸温度：
HEI《STANDARDS FOR STEAM SURFACE CONDENSERS》10th 6.3设计吸入温度中规定：设计吸入温度即抽吸的汽气混合物温度应为抽气设备设计压力相对应的饱和蒸汽温度tvs减去0.25(ts-tw1)或4.16℃中的较大值，式中：ts为凝汽器压力对应的饱和温度，tw1为凝汽器冷却水入口温度。对于国内电站机组，抽气设备设计吸入温度与凝汽器压力对应的饱和温度之间的过冷度通常取4.2℃。
对于直流循环冷却电站机组，凝汽器循环水温升通常在7～8℃，端差在3～4℃，因此，水环真空泵工作液温度与凝汽器循环水温之差应控制在7℃以内，即水环真空泵换热器冷却水温升与换热器端差之和小于7℃。
对于再循环循环冷却电站机组，凝汽器循环水温升通常在8～10℃，端差在3～4℃，因此，水环真空泵工作液温度与凝汽器循环水温之差应控制在8℃ 以内，即水环真空泵换热器冷却水温升与换热器端差之和小于8℃。
传统的凝汽器汽室抽真空系统包括水环真空泵泵体、电机、热交换器、汽水分离器及阀门管道等，系统流程图如图1所示。
由凝汽器抽吸来的气体经气体吸入口、气动蝶阀进入真空泵，该泵由电动机通过联轴器驱动。由真空泵排出的气体经管道进入汽水分离器，分离后的气体经止回阀从气体排出口排向大气。分离出来的水与通过水位调节器的补充水(补充水通常为凝汽器的凝结水)一起进入冷凝器。冷却后的工作水，一路经喷嘴喷入真空泵进口，使即将抽入真空泵内的汽、气混合物体中的大部分水蒸气凝结，以提高真空泵的抽吸能力；另一路直接进入泵体，维持真空泵的水环和降低水环的温度。冷却器冷却水一般可直接取自凝汽器冷却水进水，冷却器出水接入凝汽器冷却水出水。
传统凝汽器汽室抽真空系统有如下缺点：1、水环真空泵工作液采用凝结水为补充水，而凝结水通常与凝汽器压力对应的饱和温度相等，水温相对较高。2、水环真空泵组中换热器由于长期运行出现结垢、堵管、侧漏等因素，很难达到设计换热能力，且水环工作液要承担部分汽气混合物中水蒸气释放的潜热，造成工作液水温甚至高于凝汽器压力对应的饱和温度，产生真空泵出力“不足”的现象，同时产生水环真空泵叶片汽蚀的发生。3、当机组负荷降低时，若凝汽器循环水量不变，则循环水温升随之降低；若凝汽器循环水量减少，则水环真空泵工作液冷却水也随之减少。因此，现有水环式真空系统就更加难以满足水环真空泵设计吸入温度的要求，同样产生水环真空泵出力“不足”的现象及叶片汽蚀现象。
实用新型内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的首要目的是提供一种结构简单、改造成本低、维护工作量小、能够维持凝汽器在最佳设计压力下运行的凝汽式电站凝汽器汽室抽真空系统，为实现上述目的本实用新型的具体方案如下：
一种凝汽式电站凝汽器汽室抽真空系统，包括水环真空泵组、气液分离器以及存储有除盐水的凝补水箱或除盐水箱；
所述水环真空泵组的进气口与凝汽器汽室的空气抽出口连接，出气口与所述气液分离器的输入端连接，所述气液分离器的液输出端与所述水环真空泵组的进液口连接，所述凝补水箱或除盐水箱的输出端也与所述水环真空泵组的进液口连接，还包括用于调节所述气液分离器的冷凝水输出量与所述凝补水箱或除盐水箱输出量之比例进而将工作液调整到最佳水环真空泵组工作温度的第一调节阀，所述气液分离器的液输出端与凝汽器汽室的热井连接。
优选的，所述凝补水箱或除盐水箱的输出端经换热器换热后与所述水环真空泵组的进液口连接，所述第一调节阀设于所述凝补水箱或除盐水箱的输出端。
优选的，还包括工作液储罐，所述凝补水箱或除盐水箱的输出端通过所述第一调节阀与所述工作液储罐连接，所述气液分离器的液输出端通过第四调节阀与所述工作液储罐连接，所述工作液储罐的输出端连接于所述水环真空泵组的进液口。
优选的，所述凝补水箱或除盐水箱的输出端还与用于对所述水环真空泵组的进气口进行降温的喷水减温装置连接。
优选的，所述气液分离器的液输出端还与所述凝补水箱或除盐水箱的输入端连接。
优选的，所述凝汽器汽室的凝汽器为单背压凝汽器或多背压凝汽器。
优选的，所述凝汽器为每个壳体单独设空气抽出口或所有凝汽器壳体并联母管制设立凝汽器抽真空系统。
优选的，所述水环真空泵组包括一台或一台以上水环真空泵。
优选的，所述第一调节阀为电动调节阀或气动调节阀。
优选的，所述水环真空泵的出液口也与凝汽器热井连接。
本实用新型提供的凝汽式电站凝汽器汽室抽真空系统充分利用了来自除盐水系统(或凝补水箱)的除盐水温度较低的特性，其作为水环真空泵工作 用水，不但降低了水环真空泵工作液的温度，而且避免了由于汽蚀产生的真空泵出力“不足”的现象，从而保证了凝汽器在最佳压力下运行。
除盐水与水环真空泵抽吸的汽气混合物冷凝后的冷凝水通过调节阀按比例混合后，然后作为水环真空泵工作液，其温度能够达到水环真空泵最佳工作水温，既能避免温度过高产生汽蚀，同时也能避免工作液温度过低造成真空泵耗功增加的现象，对节能降耗意义巨大。
除盐水经真空泵吸收了气液混合物中水蒸气的潜热提高的自身温度后排入凝汽器热井，从而提高凝汽器补水温度，降低了热力系统能量损失。同时，由凝汽器抽出的水蒸气经冷凝后能够全部返回凝汽器，有效的降低了热力系统用水损失。
本实用新型较传统方案取消了水环真空泵组中的换热器，节省了设备初投资，降低了设备维护工作量。
本实用新型技术方案带来的有益效果：
国内凝汽式发电机组都存在水环真空泵汽蚀的问题，通常2～3年就要更换水环泵叶轮，每次更换材料费及人工费在10万元左右，按照每台机组两台真空泵计，每年可节省真空泵叶轮更换费约10万元。
国内电厂都存在由于水环真空泵出力不足导致非凝结性气体不能及时抽出的问题，对凝汽器压力影响在0.3～1.2kPa，按照平均对背压影响在0.6kPa计，按照1kPa背压对煤耗影响为2g/kWh计算，对于600MW机组，年发电利用小时数为5500小时，则可节省标煤3960吨/年，按照标煤价格800元/吨计，年可节约316.8万元。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：
图1为传统凝汽式发电机组凝汽器抽真空系统流程图；
图2为本实用新型实施例1抽凝(供热)机组凝汽器抽真空系统流程图；
图3为本实用新型实施例2纯凝机组凝汽器抽真空系统流程图；
图4为本实用新型实施例3凝汽器抽真空系统流程图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
本实用新型主要针对凝汽式发电机组凝汽器汽侧抽真空系统而设计，其主要特点是采用电厂除盐水代替或补充真空泵工作液用水，来达到降低工作液温度的目的。对于直流循环冷却机组，其水温与凝汽器冷却水温基本一致，对于再循环冷却机组，其水温要远低于凝汽器冷却水水温。
实施例1
对于抽凝(供热)机组：其抽真空系统流程图见图2所示：一种凝汽式电站凝汽器汽室抽真空系统，包括水环真空泵组1、气液分离器2以及存储有除盐水的凝补水箱或除盐水箱3；所述水环真空泵组1的进气口与凝汽式电站凝汽器100汽室的空气抽出口连接，出气口与所述气液分离器2的输入端连接，所述气液分离器2的液输出端经换热器4换热后与所述水环真空泵组1的进液口连接，分离后的非凝结性气体经由排气口排出，所述凝补水箱或除盐水箱3的输出端与所述水环真空泵组1的进液口连接，还包括用于调节所述气液分离器2的冷凝水输出量与所述凝补水箱或除盐水箱3输出量之比例的第一调节阀10，所述气液分离器2的液输出端与凝汽式电站凝汽器100汽室的热井连接。抽凝(供热)机组的特点为排入凝汽器100的热负荷较纯凝机组要小得多，因此，其运行背压也会稍低，循环水温升也会较纯凝机组低。另外，大部分抽凝(供热)机组由于供热半径较大，其供热回水比例很小甚至为零，因此，机组补水率较高。根据以上特点，抽凝(供热)机组水环工作液主要来源来自于除盐水系统工作液；由第一调节阀10控制工作液与气液分离器2原工作液比例，达到适合于凝汽器100当前压力下水环真空泵最佳 工作水温。来自除盐水系统的工作液，还可直接作为真空泵入口的减温用水，来降低入口汽气混合物比容，增加水环泵的出力。多余工作液可直接排入凝汽器100热井作为机组补充用水，此外，水环真空泵的出液口也与凝汽器100热井连接，多余工作液可直接排入凝汽器100热井作为机组补充用水。
实施例2
对于纯凝机组：其抽真空系统流程图见图3所示：一种凝汽式电站凝汽器汽室抽真空系统，包括水环真空泵组1、气液分离器2以及存储有除盐水的凝补水箱或除盐水箱3；所述水环真空泵组1的进气口与凝汽式电站凝汽器100汽室的空气抽出口连接，出气口与所述气液分离器2的输入端连接，所述气液分离器2的液输出端经换热器4换热后与所述水环真空泵组1的进液口连接，所述凝补水箱或除盐水箱3的输出端与所述水环真空泵组1的进液口连接，还包括用于调节所述气液分离器2的冷凝水输出量与所述凝补水箱或除盐水箱3输出量之比例的第一调节阀10，本实施例中所述第一调节阀10设于所述凝补水箱或除盐水箱3的输出端，所述气液分离器2的液输出端与凝汽式电站凝汽器100汽室的热井连接。所述凝补水箱或除盐水箱3的输出端还与用于对所述水环真空泵组1的进气口进行降温的喷水减温装置连接，所述气液分离器2的液输出端还通过第二调节阀11与所述凝补水箱或除盐水箱3的输入端连接。水环工作液主要来源为两路：一路是传统水环真空泵储存于气液分离器2中的工作液，其冷源为开式冷却水；另一路为直接来自于除盐水系统的工作液；当机组满负荷运行时，两路工作液在换热器4后进行混合，由第一调节阀10控制两路水比例，达到适合于凝汽器100当前压力下水环真空泵最佳工作水温。来自除盐水系统的低温工作液，还可直接作为真空泵入口的减温用水，来降低入口汽气混合物比容，增加水环泵的出力。气液分离器2后多余的工作液可通过第三调节阀12或其它管路排入凝汽器100热井，作为机组补水，此外，水环真空泵的出液口也与凝汽器100热井连接，多余工作液可直接排入凝汽器100热井作为机组补充用水。当发电机组部分负荷运行时，机组补水率下降，那么多余工作液可部分排入凝汽器100作为补水， 另一路可通过闸阀3调节返回除盐水系统或者凝补水箱。从而达到节水目的。
实施例3
作为上述实施例方案的部分改进：其抽真空系统流程图见图4所示：一种凝汽式电站凝汽器汽室抽真空系统，包括水环真空泵组1、气液分离器2、工作液储罐5以及存储有除盐水的凝补水箱或除盐水箱3；所述水环真空泵组1的进气口与凝汽式电站凝汽器100汽室的空气抽出口连接，出气口与所述气液分离器2的输入端连接，所述气液分离器2的液输出端经第四调节阀13与所述工作液储罐5连接，且所述凝补水箱或除盐水箱3的输出端通过第一调节阀10与该工作液储罐5连接，工作液储罐5的输出端则连接于所述水环真空泵组1的进液口，气液分离器2分离后的凝结水其中一路与来自凝补水箱或除盐水箱3的除盐水按比例混合于工作液储罐作为水环真空泵的工作液，除盐水与汽气混合物冷凝后的冷凝水通过调节阀按比例混合后的工作液，其温度能够达到水环真空泵最佳工作水温，既能避免温度过高产生汽蚀，同时也能避免工作液温度过低造成真空泵耗功增加的现象，所述气液分离器2的液输出端通过还第五调节阀14与凝汽式电站凝汽器100的热井连接。所述凝补水箱或除盐水箱3的输出端还与用于对所述水环真空泵组1的进气口进行降温的喷水减温装置连接，所述气液分离器2的液输出端还通过第二调节阀11与所述凝补水箱或除盐水箱3的输入端连接。水环工作液主要来源为两路：一路是传统水环真空泵储存于气液分离器2中的工作液，其冷源为开式冷却水；另一路为直接来自于除盐水系统的工作液；当机组满负荷运行时，两路工作液在工作液储罐5进行混合，由第一调节阀10及第四调节阀13控制两路水比例，达到适合于凝汽器100当前压力下水环真空泵最佳工作水温。来自除盐水系统的工作液，还可直接作为真空泵入口的减温用水，来降低入口汽气混合物比容，增加水环泵的出力。气液分离器2后多余的工作液可通过第五调节阀14或其它管路排入凝汽器100热井，作为机组补水，此外，水环真空泵的出液口也与凝汽器100热井连接，多余工作液可直接排入凝汽器100热井作为机组补充用水。当发电机组部分负荷运行时，机组补水率下降，那 么多余工作液可部分排入凝汽器100作为补水，另一路可通过第二调节阀11调节返回除盐水系统或者凝补水箱。从而达到节水目的。
上述实施例方案中，所述凝汽式电站凝汽器汽室的凝汽器100为单背压凝汽器或多背压凝汽器。
上述实施例方案中，所述凝汽器100为每个壳体单独设空气抽出口或所有凝汽器100壳体并联母管制设立凝汽器抽真空系统。
上述实施例方案中，所述水环真空泵组1包括一台或一台以上水环真空泵。
作为上述实施例方案的优选方案，所述第一调节阀10为电动调节阀或气动调节阀。
综上，无论是纯凝发电机组及抽凝(供热)机组，采用本实用新型方案，其水环真空泵工作液水温与凝汽器100压力对应的饱和温度温差至少在10℃以上，因此，可有效避免水环真空泵发生汽蚀的现象。同时，通过对水环真空泵工作液最佳工作水温的调节，可使真空泵运行在最佳工况点，有效降低真空泵运行功率。
以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (10)
1.一种凝汽式电站凝汽器汽室抽真空系统，其特征在于：
包括水环真空泵组、气液分离器以及存储有除盐水的凝补水箱或除盐水箱；
所述水环真空泵组的进气口与凝汽器汽室的空气抽出口连接，出气口与所述气液分离器的输入端连接，所述气液分离器的液输出端与所述水环真空泵组的进液口连接，所述凝补水箱或除盐水箱的输出端也与所述水环真空泵组的进液口连接，还包括用于调节所述气液分离器的冷凝水输出量与所述凝补水箱或除盐水箱输出量之比例进而将工作液调整到最佳水环真空泵组工作温度的第一调节阀，所述气液分离器的液输出端与凝汽器汽室的热井连接。
2.如权利要求1所述的凝汽式电站凝汽器汽室抽真空系统，其特征在于：
所述凝补水箱或除盐水箱的输出端经换热器换热后与所述水环真空泵组的进液口连接，所述第一调节阀设于所述凝补水箱或除盐水箱的输出端。
3.如权利要求1所述的凝汽式电站凝汽器汽室抽真空系统，其特征在于：
还包括工作液储罐，所述凝补水箱或除盐水箱的输出端通过所述第一调节阀与所述工作液储罐连接，所述气液分离器的液输出端通过第四调节阀与所述工作液储罐连接，所述工作液储罐的输出端连接于所述水环真空泵组的进液口。
4.如权利要求1所述的凝汽式电站凝汽器汽室抽真空系统，其特征在于：
所述凝补水箱或除盐水箱的输出端还与用于对所述水环真空泵组的进气口进行降温的喷水减温装置连接。
5.如权利要求1所述的凝汽式电站凝汽器汽室抽真空系统，其特征在于：
所述气液分离器的液输出端还与所述凝补水箱或除盐水箱的输入端连接。
6.如权利要求1所述的凝汽式电站凝汽器汽室抽真空系统，其特征在于：
所述凝汽器汽室的凝汽器为单背压凝汽器或多背压凝汽器。
7.如权利要求4所述的凝汽式电站凝汽器汽室抽真空系统，其特征在于：
所述凝汽器为每个壳体单独设空气抽出口或所有凝汽器壳体并联母管制设立凝汽器抽真空系统。
8.如权利要求1所述的凝汽式电站凝汽器汽室抽真空系统，其特征在于：
所述水环真空泵组包括一台或一台以上水环真空泵。
9.如权利要求1所述的凝汽式电站凝汽器汽室抽真空系统，其特征在于：
所述第一调节阀为电动调节阀或气动调节阀。
10.如权利要求1所述的凝汽式电站凝汽器汽室抽真空系统，其特征在于：
所述水环真空泵的出液口也与凝汽器热井连接。
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