CN217462543U - 余热发电双真空系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种余热发电双真空系统，包括真空单元、气水分离器、离心泵、循环液冷却器，所述真空单元通过管道连接气水分离器，所述气水分离器通过管道连接离心泵，所述离心泵通过管道连接循环液冷却器；所述真空单元的输入端连接凝汽器；所述真空单元包括射水抽气器及至少一台水环式真空泵，所述射水抽气器及至少一台水环式真空泵分别与控制终端相连。本实用新型兼顾了两种原理的抽真空系统的优势，并形成互补。机组刚开机时需要从零开始快速建立真空，而传统的射水抽气器在这方面是强项；机组正常运行后希望以较低的电耗维持真空，高真空下高效率的水环式真空泵正合适应对此需求。

Description

余热发电双真空系统

技术领域

本实用新型涉及两种不同原理真空泵组成的系统，主要应用于200MW以下的汽轮发电机组的凝汽器真空系统，具体为一种余热发电双真空系统。

背景技术

目前，余热发电工段使用的旧真空系统共配置一台射水抽气器，两台射水泵并列布置。该方案在实际运行中存在很多问题：1、耗能高；2、用水量大；3、真空度高的情況下抽汽效率低；4、真空低，发电经济性差。

为解决余热发电效率低、利用率不高的问题，公开号CN203531988U的中国专利于2014年4月9日公开了一种余热发电机热水供应系统，利用该系统进行锅炉烟气余热发电及热水供应时，蒸汽锅炉与汽轮机、除氧给水装置、换热器连接，凝汽器与凝汽射水泵、凝汽水泵、凝汽器射水抽气器通过管道连接，凝汽水泵通过管道与除氧器的除氧头连接，除氧器的空气管与凝汽器通过管道连接以通过凝汽器的负压状态将除氧器中的氧气抽出，并通过凝汽器射水抽气器排出，换热器的换热管设置在烟气通过壳体内，且换热管具有冷水进水口、热水出水口，烟气通过壳体的进烟口与蒸汽锅炉的排烟口连通，如此换热器将蒸汽锅炉排出的尾部烟气的余热传递给换热管中流过的冷水，以使冷水温度升高到100度左右。

又如，公开号CN203531989U的中国专利于2014年4月9日公开了一种余热发电系统，利用该系统进行锅炉烟气余热发电时，凝汽器与凝汽射水泵、凝汽水泵、凝汽器射水抽气器通过管道连接，凝汽水泵通过管道与除氧器的除氧头连接，除氧器的空气管与凝汽器通过管道连接以通过凝汽器的负压状态将除氧器中的氧气抽出，并通过凝汽器射水抽气器排出，该系统不需要使用除氧器真空循环泵，从而通过降低电能损耗来提高系统的发电效率。

上述专利虽然提高了余热发电效率或者提高了余热利用率，但是其需要配置新的余热发电系统，造成旧设备闲置或浪费，不利于降低成本。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种余热发电双真空系统，通过引入水环式真空泵，来解决上述至少一个技术问题。

本实用新型是通过以下技术方案予以实现的：

余热发电双真空系统，包括真空单元、气水分离器、离心泵、循环液冷却器，所述真空单元通过管道连接气水分离器，所述气水分离器通过管道连接离心泵，所述离心泵通过管道连接循环液冷却器；所述真空单元的输入端连接凝汽器；所述真空单元包括射水抽气器及至少一台水环式真空泵，所述射水抽气器及至少一台水环式真空泵分别与控制终端相连。

上述技术方案通过真空单元建立真空并以较低的电耗维持真空，以便将凝汽器内的不凝结气体和部分蒸汽进行真空抽吸，并通过气水分离器进行气水分离，然后通过离心泵将气水分离器底部的循环液抽出，进入冷却器散热，经循环液冷却器散热后的水注入真空泵轴端两侧，降低轴端机械密封温度，同时对真空泵内水环进行补充，维持真空泵抽吸能力。

上述技术方案兼顾了两种原理的抽真空系统的优势，并形成互补。机组刚开机时需要从零开始快速建立真空，而传统的射水抽气器在这方面是强项；机组正常运行后希望以较低的电耗维持真空，高真空下高效率的水环式真空泵正合适应对此需求。

作为进一步的技术方案，所述真空单元包括一台射水抽气器和两台水环式真空泵，所述射水抽气器和水环式真空泵分别与控制终端相连，由控制终端控制启动或关闭。

上述技术方案在兼顾两种原理抽真空系统优势的基础上，可在凝汽器漏气时，同时开启所有真空泵组，相比原系统增加了一倍抽吸容量，在被迫停机之前争取更多时间排查故障点。

作为进一步的技术方案，所述控制终端为DCS控制系统。通过DCS控制系统实现集中控制。当机组已启动并通过传统射水抽气器建立了真空后，通过DCS控制系统启动水环式真空泵，待水环式真空泵运行正常后，关闭射水抽气器，实现以较低的电耗维持真空。

作为进一步的技术方案，所述射水抽气器和两台水环式真空泵并列布置，三者互为备用。当其中一个模块出问题时，可快速切换到备用泵或不同原理的真空泵，保证系统的整体可靠性。

作为进一步的技术方案，所述水环式真空泵的抽吸入口设有抽吸入口电磁阀，所述抽吸入口电磁阀为失电常闭阀且带有机械指示。

真空泵抽吸入口电磁阀为失电常闭阀，防止停电后空气倒窜入凝汽器。该电磁阀必须带机械指示，方便巡检现场观察是否动作到位。

作为进一步的技术方案，所述抽吸入口电磁阀的前后各布置有压力传感器，所述压力传感器与显示终端相连。值班员可根据远程的压力传感器数据判断真空泵未工作时电磁阀关闭是否严密；也可以判断运行时真空泵进口真空是否正常，从而确保系统的正常工作，提高系统可靠性。

作为进一步的技术方案，所述气水分离器的注水口设有注水电磁阀，所述注水电磁阀之前设有补水总手动阀。通过增设补水总手动阀可方便检修时隔离，比如在注水泵电磁阀停电或者故障时，通过该补水总手动阀进行检修隔离。

作为进一步的技术方案，所述注水电磁阀配置有旁路手动阀。这样设置的目的是防止电磁阀卡涩不动作。

作为进一步的技术方案，所述循环液冷却器为板式冷却器。

作为进一步的技术方案，所述气水分离器的液位在1/4---3/4量程范围内。气水分离器液位超过量程的3/4位置以上时，对应位置的溢流管自动排水；气水分离器液位低于量程1/4时，注水电磁阀打开，自动注水，以保证气水分离器液位稳定。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型通过真空单元建立真空并以较低的电耗维持真空，以便将凝汽器内的不凝结气体和部分蒸汽进行真空抽吸，并通过气水分离器进行气水分离，然后通过离心泵将气水分离器底部的循环液抽出，进入冷却器散热，经循环液冷却器散热后的水注入真空泵轴端两侧，降低轴端机械密封温度，同时对真空泵内水环进行补充，维持真空泵抽吸能力。

(2)本实用新型兼顾了两种原理的抽真空系统的优势，并形成互补。机组刚开机时需要从零开始快速建立真空，而传统的射水抽气器在这方面是强项；机组正常运行后希望以较低的电耗维持真空，高真空下高效率的水环式真空泵正合适应对此需求。

(3)本实用新型采用水环式真空泵与传统射水抽气器组合配置的方式，水环式真空泵相对于传统的射水抽气器而言取消了射水池，大幅度降低了水资源的浪费，在机组正常工作时采用水环式真空泵，节约了循环水，特别适用于水资源匮乏及零排放的企业。

附图说明

图1为根据本实用新型实施例的余热发电双真空系统的示意图。

图2为根据本实用新型实施例的真空单元布置示意图。

图3为根据本实用新型实施例的水环式真空泵示意图。

图中：1、气水分离器；2、真空单元；201、水环式真空泵；202、射水抽气器；3、离心泵；4、循环液冷却器；5、注水电磁阀；6、旁路手动阀；7、补水总手动阀；8、抽吸入口电磁阀；9、压力传感器；10、凝汽器；11、排气口；12、泵体；13、吸气口；14、叶轮；15、水环。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述发实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本实用新型针对现有旧真空系统的缺陷，提供一种余热发电双真空系统，保留原射水抽气器202开机建立真空快、可靠性高、维修方便的优势，同时大幅降低电耗，降低水资源的消耗，夏季气温高时维持高真空，整体上提升机组的经济性。

如图1所示的余热发电双真空系统，包括真空单元2、气水分离器1、离心泵3、循环液冷却器4，所述真空单元2通过管道连接气水分离器1，所述气水分离器1通过管道连接离心泵3，所述离心泵3通过管道连接循环液冷却器4；所述真空单元2的输入端连接凝汽器10。所述真空单元2包括射水抽气器202及两台水环式真空泵201，所述射水抽气器202及水环式真空泵201分别与控制终端相连。

图1中仅示出了一台真空泵，但现场实际布置为2台水环式真空泵201和1台射水抽水器，如图2所示，三者并列布置且互为备用。

每台射水抽水器配置2台水泵。每台水环式真空泵201配置1台电机，所述水泵及电机分别与控制终端相连，接收控制终端的启动或关闭的信号。

如图3所示，所述水环式真空泵201包括泵体12，所述泵体12内设有叶轮14、排气口11和吸气口13，泵体12内还装有矢量的水作为工作液。当叶轮14按图中指示的方向顺时针旋转时，水被叶轮14抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环15的上部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环15的下部内表面刚好与叶片顶端接触(实际上叶片在水环内有一定的插入深度)。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的上部0°为起点，那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。

本实用新型中，气水分离器1的液位需保持在1/4---3/4量程范围内，当超过量程的3/4位置以上时，对应位置的溢流管自动排水；当低于量程1/4时，注水电磁阀5打开，自动注水，以保证气水分离器1液位稳定。

正常启动水环式真空泵201以前，需现场肉眼确认气水分离器1液位，必须在1/4---3/4量程范围内，不在则手动开启注水旁路阀。

在气水分离器1液位满足要求后，先启动离心泵3，对水环式真空泵201注水后启动水环式真空泵201，最后开启抽气电磁阀，即水环式真空泵201的抽吸入口电磁阀8。

真空泵抽吸入口电磁阀8为失电常闭阀，防止停电后空气倒窜入凝汽器10；此电磁阀必须带机械指示，方便巡检现场观察是否动作到位。

考虑真空泵注水电磁阀5AS002可能停电或者故障，建议在其之前增加一个补水总手动阀7，方便检修时隔离；同时电磁阀加一路旁路手动阀6，防止电磁阀卡涩不动作。考虑电磁阀的相对可靠性，未发生故障时总手动阀全开，旁路手动阀6全关。

抽吸入口电磁阀8前后各布置一个压力传感器9，值班员可根据远程传感器数据判断真空泵未工作时电磁阀关闭是否严密；也可以判断运行时真空泵进口真空是否正常。

考虑两侧液体的压力差(离心泵3出口循环液参考压力0.19MPa，开式水压力0.14Mpa)建议选用板式冷却器，换热面积不小于10㎡。

停运水环式真空系统的顺序与启动相反。先关闭抽气电磁阀DP001，停运水环式真空泵201，最后停运离心泵3。

考虑发电机组的定期轮换试验制度，正常运行时单台水环式真空泵201运行即可。每半月进行两台射水泵的试运行，每台运行5分钟，正常后停运；每半月水环式真空泵201进行切换。

机组长时间停运(超过1个月)，应对真空泵系统整体断电，关闭注水总阀，手动开启所有疏水阀门放尽真空泵、换热器和气水分离器1的存水，防止腐蚀。

本实用新型系统在工作时，从凝汽器10抽吸出来的不凝结气体和部分蒸汽经过电磁阀进入真空泵；气体排出泵外，进入气水分离器1分离后，绝大部分排入大气，气体中少量水蒸气凝结成水，与循环冷却液一起停留在气水分离器1底部。经过上述不断连续的工作保证凝汽器10内的不凝结气体抽出，从而保证凝汽器10的真空稳定。

在工作过程中离心泵3将气分离器底部循环液抽出，进入冷却器散热后，注入真空泵轴端两侧，降低轴端机械密封温度，对真空泵内水环进行补充，同时保持较低的水环温度，维持真空抽吸能力。

本实用新型可大幅度降低电耗。老式的射水抽汽器电机实际功耗为25KW，水环式真空抽气设备功率可降低到11KW。

本实用新型取消了射水池，大幅度降低水资源的浪费、大量节约循环水。射水抽气器202夏季水箱补水一般不低于10t/h，这些水基本都被排放浪费掉了，水环式真空装置为闭路循环，因此对于水资源匮乏及零排放的企业特别适用。

本实用新型不受气温影响，效率稳定。射水抽气器202在夏季循环水温升高，汽轮机的排气压力降低，进入射水抽气器202的混合气体中蒸汽量增加，蒸汽在抽气器和工作水混合，放出热量，水温升高，射水抽气器202抽吸能力下降，进而引起凝汽器10真空降低。水环式真空泵201自备冷却系统，可以将内部冷却水温常年控制在35℃以下，抽吸能力随气温影响较小。

在凝汽器10漏气时，可同时开启所有真空泵组，相比原系统增加了一倍抽吸容量，在被迫停机之前争取更多时间排查故障点。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案。

Claims (10)

1.余热发电双真空系统，其特征在于，包括真空单元、气水分离器、离心泵、循环液冷却器，所述真空单元通过管道连接气水分离器，所述气水分离器通过管道连接离心泵，所述离心泵通过管道连接循环液冷却器；所述真空单元的输入端连接凝汽器；所述真空单元包括射水抽气器及至少一台水环式真空泵，所述射水抽气器及至少一台水环式真空泵分别与控制终端相连。

2.根据权利要求1所述余热发电双真空系统，其特征在于，所述真空单元包括一台射水抽气器和两台水环式真空泵，所述射水抽气器和水环式真空泵分别与控制终端相连，由控制终端控制启动或关闭。

3.根据权利要求2所述余热发电双真空系统，其特征在于，所述控制终端为DCS控制系统。

4.根据权利要求2所述余热发电双真空系统，其特征在于，所述射水抽气器和两台水环式真空泵并列布置，三者互为备用。

5.根据权利要求1所述余热发电双真空系统，其特征在于，所述水环式真空泵的抽吸入口设有抽吸入口电磁阀，所述抽吸入口电磁阀为失电常闭阀且带有机械指示。

6.根据权利要求5所述余热发电双真空系统，其特征在于，所述抽吸入口电磁阀的前后各布置有压力传感器，所述压力传感器与显示终端相连。

7.根据权利要求1所述余热发电双真空系统，其特征在于，所述气水分离器的注水口设有注水电磁阀，所述注水电磁阀之前设有补水总手动阀。

8.根据权利要求7所述余热发电双真空系统，其特征在于，所述注水电磁阀配置有旁路手动阀。

9.根据权利要求1所述余热发电双真空系统，其特征在于，所述循环液冷却器为板式冷却器。

10.根据权利要求1所述余热发电双真空系统，其特征在于，所述气水分离器的液位在1/4---3/4量程范围内。

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