高效节能真空装置
技术来源
在国家大力推行节能减排的背景下,结合近些年来电厂气冷罗茨泵的出现、发展、技术上的不断成熟及我司罗茨水环真空机组十几年来在石油化工行业中验证了其稳定可靠性,故将高效率、运行可靠的罗茨水环真空机组在电厂中推广,并取得了非常好的应用效果。
技术特点
由于水环真空泵用水作为工作液,比较适合运用在凝汽器含水量较高的场合。而且水环真空泵作为容积式泵,抽气能力能与凝汽器背压同步变化,在凝汽器漏气量增大引起背压升高时,水环真空泵出力迅速增加,能很好的抑制凝汽器压力进一步升高,保证发电机组有最佳的出力。所以火力发电厂机组凝汽器真空系统大部分都采用水环真空泵。目前国内电厂凝汽器真空系统所用真空泵主要是水环真空泵,水环真空泵的特点是真空度越高,抽气量越小,同时其抽气性能受水温的影响也较大,水温越高,其抽气量也越小。另外,在高真空阶段,水环真空泵容易汽蚀而导致振动加剧、噪音变大、叶轮容易损坏。
电厂凝汽器抽真空过程分为两个阶段:一个是启动真空阶段,一个是维持真空阶段。在启动真空阶段,由于要将凝汽器由大气压预抽至机组可以投入运行的真空,该阶段机组还没有发电的,所以需要的时间越短越好,需要抽真空系统的抽气量较大,一般需要采用两台或多台水环真空泵并联抽气。而到了维持真空阶段,由于此时真空泵所抽的主要是凝汽器漏入的空气,真空泵需要的抽气量较小,所以往往只需运行一台水环真空泵维持真空即可。
由于在电厂凝汽器维持真空的时间占80%以上,因此如果要进行节能改造,一般从该环节入手,主要思路就是提高水环真空泵在高真空的抽气量,进而提高凝汽器的真空度,从而达到提高发电效率,降低能耗的目的。国内电厂一般采用的有串联大气喷射器、串联蒸汽喷射泵、降低水环真空泵工作水温度等方式来进行该项工作,也取得了一定的成果。但由于仍然是在原有的水环真空泵上进行改造,虽然提高了凝汽器的真空度,但水环真空泵本身的能耗并没有降低。
随着真空技术的发展,一种新型真空泵——气冷罗茨泵逐渐发展、成熟。气冷罗茨泵属于干式泵的一种,具有真空度越高,气量越大的特点,并且其工作效率极高,一般在80%以上。而水环真空泵在高真空的效率一般只有15%左右,即使串联了大气喷射器,效率也只能提高到20%左右。如果能将气冷罗茨泵取代水环真空泵,效率可以提高70%左右。
水环真空泵入口压力维持在130mbar左右,避开汽蚀区域,运行更平稳;在液环泵入口处设有自动破真空阀及逆止阀,罗茨泵的入口处设有逆止阀,多重防护,防止水、气体倒灌系统;罗茨水环真空机组不仅提升凝汽器的真空度,进而提高了发电效率,而且相比之前运行的机组有75%以上的节电效果、50%以上的节水能力;
采用的是气冷罗茨真空泵,罗茨真空泵的材质为普材,过流部件镀镍磷,轴封采用机械密封,完全满足用于抽腐蚀性或易燃易爆的气体。
技术优势
采用改进型的2BE1 水环真空泵配套,性能更稳定,运行更可靠。
改进型2BE1系列液环真空泵是我公司在引进德国西门子2BE1系列真空泵的基础上依靠三十多年生产液环真空泵的丰富经验和强大的研发能力,运用先进的CFD航空设计软件和三维CAD软件,对其进行二次开发及不断的结构改进而推出的具有世界先进技术水准的真空泵。
湖北省28圈泵业2BW5成套装置中的真空泵,采用全过程控制的整体铸造叶轮,经很多电厂在同台位的对比运行,湖北省28圈泵业提供的真空泵不但运行可靠,而且降低了凝汽器的背压,大大提高了电站火电机组的运行效益。
柔性阀板排气口开度在全性能范围内自动调节
罗茨水环真空机组配置的真空泵是平面结构形式,独有的柔性排气口(见下图),能根据被抽系统中所处的不同真空,利用压力平衡的原理,自动调节排气角,与刚性排气口、压缩比固定的双级真空泵比较,具有如下的优势:
1~1:33的压缩比范围内均能高效运行(请参考相关真空泵性能曲线);
在启动汽轮机之前,与双级泵比,平面泵能以最短的时间抽到预定真空;
在凝汽器真空维持期间,无论是机组处于夏季、冬季或调峰工况下运行,自动调节压缩比的真空泵都能应付自如。使发电机组获得最佳出力;
当出现有空气过量泄漏进入凝汽器的意外发生时,带有柔性排气口的真空泵控制凝汽器背压上升的能力明显优于刚性排气口的真空泵。
真空泵装有防汽蚀阀,通过防汽蚀阀中的阀球两侧产生的压差,在气泡的破裂区自动补入相适量的气体,及时填充气泡破裂产生的“空间”。防止气泡破裂造成的汽蚀对零件表面的损坏。
节能,众所周知,液环真空泵尚存在着能耗高、效率低等问题,现有小规格液环泵的效率一般为30%-45%,大规格的泵也只能达到50%或略高。造成液环真空泵效率低的主要原因是泵内气液两相流动产生了较大的水力损失,而泵行业对液环真空泵内气液两相流动状况、损失机理缺乏认识。无论是定量结果或是定性分析,无论是数值计算或是流场显示,国内外至今尚未能给出某型号液环真空泵内气液两相流场的具体分布情况。另一方面,现有液环泵流动理论及分析手段未能准确有效的描述泵内非稳态气液两相流动,因此建立在现有液环泵流动理论基础上的常规设计方法自然难以设计出高效的液环真空泵产品。
此次所投标真空泵的配套功率为22KW,罗茨泵配套功率为18.5KW。
我公司为专业生产电厂水环式真空泵的厂家, 罗茨水环真空机组产品的重要零部件均采用数控加工和3D检测,水环真空泵试验台将使机组的检测设备的水平国内领先。
水环真空泵转子:整体铸造,采用树脂砂铸造工艺,避免传统煤粉砂铸造所造成的夹砂、气孔隐性裂纹等铸造缺陷的出现。铸件进行固熔处理,消除应力.确保铸件的刚性.对铸件进行探伤。
叶轮机械半精加工(组合数控机床),叶轮平衡实验(平衡机),叶轮与轴装配,叶轮与轴采用过盈配合,精加工,叶轮与泵轴一体进行机械精加工。
罗茨真空泵转子
三叶渐开线型线结构和高精度机械加工确保产品运转平稳安静。
机组设计可靠性
罗茨水环真空机组故障或停机切换设置两道保障:一是进口设置止回阀(关闭时间0.5S)快速有效起到密封作用,二是气动蝶阀(关闭时间3-5S)快速有效的起到保障密封作用,两道屏障一旦真空泵机组出现故障立即将系统与真空泵机组切断,
气冷罗茨泵可以做到五点机械密封,轴封、转子与齿轮油箱之间的四个动密封也采用机械密封(国内其它厂家采用骨架密封)。罗茨泵故障率最高的就是润滑油乳化,失去润滑作用,由于电厂抽吸的是饱和空气,所以五点机械密封非常重要,有效的防止润滑油乳化,减少了故障率,同时减少了维护量。
气动蝶阀严密性等级Ⅵ级,一旦失去气源,气动蝶阀留在原位,保证真空泵的正常工作。
罗茨泵因为叶轮和外壳的间隙及叶轮间的间隙与水环真空泵比都很小,所抽吸的气体含有大量的水蒸气,所以材质选择普材镀镍磷工艺,多年使用经验该材质防止锈蚀效果很好。
我公司有近30年的真空泵制造历史;
液环真空泵采用引进西门子技术。
压力变送器带铸铝防水型接线盒,现场液晶显示;
采用高压美国ASCO电磁阀,可保证补水电磁阀的使用寿命,并无需减压阀;
机组内部管路用焊接管路法兰联接(而非采用螺纹联接);
罗茨水环真空机组在罗茨泵与水环真空之间的设置手动破真空阀,当真空泵机组故障或停机切换时打开,防止水环真空泵的工作液进入罗茨泵;
罗茨水环真空机组设有溢流阀,将真空泵多余的水排出,从而保证液位的平衡;
罗茨水环真空机组入口气动蝶阀按电厂配置安装压力开关,在罗茨水环真空机组与凝汽器压力相当时再打开入口气动蝶阀,保证气流不反流。
水环真空泵换热器采用换热效率高板式换热器,可拆洗,方便维护、地脚安装(而钎焊结构,不可拆洗,悬空安装,靠管路联接来固定)。
水环真空泵在侧面有观察孔,只要拧下螺栓就可以从观察孔检查转子,并可以轻松的更换阀片。(如果没有该观察孔则要拆泵)
罗茨真空泵
1)泵的主轴外密封采用了多弹簧平衡式机械密封,使产品的动密封比传统的骨架密封产品的使用寿命提高二倍以上(经调研多家电厂原最先使用节能罗茨泵厂家,漏油及电泵联问题较多)而且避免了老产品易漏油的缺陷。不仅增加产品的使用寿命,拆装也非常方便,一体式安装。
2)端盖以及泵体密封全部改为O型圈密封,可以反复拆卸,维修维护起来方便简单。
3)放大了油窗视镜,油箱内使用情况可更加清晰可见,方便维护。
4)气冷罗茨泵的泵轴采用了加粗设计,泵轴变形更小,运行时振动也比较小,轴承寿命会更久。