萨拉齐电厂1机组基于凝汽器锥体真空系统技术的节能研究与应用改造项目

摘要： 本文详细阐述了萨拉齐电厂1机组真空泵系统的节能改造项目。通过对原平面圆盘式真空泵系统存在问题的分析，提出了采用锥体式水环真空泵系统及前端冷凝装置的改造方案，并介绍了项目实施过程和效果评估。结果表明，改造后机组的真空泵抽气能力显著提升，能耗降低，设备稳定性增强，冷凝水得以回收利用，为火电机组的节能降耗提供了有效途径和实践经验。

关键词：萨拉齐电厂；锥体真空系统；节能改造

引言

随着全球对能源和环境问题的关注增加，火力发电行业面临挑战和机遇。真空泵系统对电厂的经济性和可靠性至关重要。萨拉齐电厂1机组的旧真空泵系统存在诸多问题，需要技术改造以提高效率。本文将探讨该机组基于凝汽器锥体真空系统的节能改造项目。

一、萨拉齐电厂1机组概况

萨拉齐电厂位于内蒙古包头市附近，拥有2×300MW的空冷燃煤机组。汽轮机由上海汽轮机厂生产，型号为CZK300 16.7/0.4/538/538，自2011年起运行。尽管机组对当地电力供应有重要贡献，但设备老化和技术进步导致部分性能无法满足节能减排要求，特别是真空泵系统问题，影响了机组的经济性。

二、原真空泵系统存在问题及原因分析

（一）存在问题

原真空泵系统存在多个问题：能耗高，导致厂用电率上升，发电效率和经济效益降低，运营成本增加，影响电厂竞争力；叶轮故障频发，降低设备可靠性，增加维修成本和人力物力消耗，影响发电计划和可用率；工作液温度过高，影响真空泵性能和凝汽器真空效果，降低机组热循环效率；噪音超标，损害员工健康，引发居民投诉，增加社会压力；冷凝液浪费，不符合可持续发展，增加用水成本；系统真空度低，需启动备用真空泵，增加能耗和设备损耗，系统稳定性和可靠性不佳。

（二）原因分析

主要问题源于空冷系统排气温度高，导致真空泵吸入的乏汽温度升高，水的饱和分压增大。这使得真空泵需更多能量抽气，且高温乏汽对叶轮等部件冲击磨损加剧，易致叶轮断裂，工作液温度上升。同时，高温影响冷凝效果，产生更多冷凝液，原处理方式不当导致浪费。系统真空度低是由于真空泵抽气能力下降和真空系统设计及运行参数不合理等多因素所致。

三、锥体真空系统技术改造方案

（一）锥体式水环真空泵系统

采用新型的锥体式水环真空泵替代原有的平面圆盘式真空泵。锥体式真空泵在结构上具有独特的优势，其锥体形状能够使气体在泵内的流动更加顺畅，减少了气体的涡流和阻力，从而提高了抽气效率。同时，锥体式真空泵的叶轮和泵体采用了更加先进的材料和制造工艺，增强了设备的耐磨性和耐腐蚀性，提高了设备的使用寿命和可靠性。

（二）前端冷凝装置

1. 结构组成

前端冷凝装置主要由冷凝器和集水罐组成。冷凝器包括壳体和位于壳体内部的冷凝机构，壳体上设置有第一进气口、排气口和冷凝水出口。集水罐上设有冷凝进水口、冷凝排水口和第二进气口。第一进气口与空冷岛连通，排气口与锥体真空系统的进气端连通，冷凝水出口与冷凝进水口通过管道连接，并在冷凝进水口、冷凝排水口和第二进气口处分别设置有第一阀门组、第二阀门组和第三阀门组。

2. 工作原理

工作时，自空冷岛排出的不凝气携带水蒸气从第一进气口进入冷凝器壳体，在壳体内经过冷凝机构的冷却作用，水蒸气被冷凝成液态水，温度降低后的气体从排气口排出进入真空系统。而冷凝产生的水则从冷凝水出口排出，经第一阀门组进入集水罐。当集水罐内的水位达到一定高度时，液位传感器发出信号，关闭第一阀门组，打开第二阀门组和第三阀门组，使集水罐内的冷凝水在重力作用下从冷凝排水口排出。排净后，关闭第二阀门组和第三阀门组，打开第一阀门组，继续进行乏气的除湿冷却过程。

3. 关键部件及技术特点

冷凝器设有循环进水口和排水口，采用列管式结构，两端与列管相连。循环冷水在列管内流动，提高了冷凝效率。第一阀门组包括第一自动阀门，第二阀门组包括第二自动阀门，第三阀门组包括第三自动阀门，并且集水罐上的液位传感器与这些自动阀门电连接，实现了冷凝水排放的自动控制，提高了系统的自动化程度和运行可靠性。同时，为了防止自动阀门出现故障，各阀门组还配备了手动阀门作为备用，确保在任何情况下系统都能正常运行。

四、改造项目的实施过程

（一）前期准备

1. 对真空泵系统进行性能测试，测量关键参数如抽气速率、极限真空度等，并检查叶轮磨损和设备振动，为改造方案提供数据支持。2. 基于测试结果和需求，制定改造方案，涵盖设备选型、布局、管道连接和控制系统设计，并进行技术与经济分析，确保方案的可行性和经济性。3. 采购符合技术标准和质量要求的设备和材料，进行严格检验和验收，确保质量满足设计要求，避免影响工程进度和质量。4. 对施工人员进行技术和安全培训，提高其技术水平和安全意识，确保改造工程安全顺利进行。

（二）设备安装与调试

首先，拆除旧的真空泵和附属设备，保管好部件以便后续评估。拆除后清理安装现场，确保基础符合新设备要求。接着，安装锥体式水环真空泵和冷凝装置，遵循说明书和规范，确保安装准确、连接牢固。安装时保护设备表面，避免损坏。完成后，检查系统，包括外观、管道密封、电气接线和阀门灵活性。确认无安全隐患后，调试冷凝装置和真空泵，调整运行参数，监测真空度等，优化系统。

五、技术应用情况与效益评估

（一）技术应用情况

1. 电流降低：改造后，真空泵系统运行电流从原来的 220A 左右显著降低至 73A 左右，这表明新的锥体真空系统技术在能耗方面取得了巨大突破，大大降低了真空泵运行所需的电能消耗。2. 前置冷凝器作用：在真空母管增加前置冷凝器后，不仅有效减小了入口体积，而且实现了除盐水的回收利用。平均每小时可回收 2 吨除盐水，为水资源的节约做出了贡献。

（二）效益评估

1. 直接经济效益

节电效益：单台真空泵运行电流降低了约 147A，单泵全年运行约 8000h，按照蒙西电网 0.4 元/度的上网电价计算，全年节电费用约为 31 万元。这一数据直观地体现了节能改造后在电费支出上的大幅减少，显著提升了电厂的经济效益。除盐水回收效益：增加前置冷凝器后，每年约有 5000h 的除盐水回收时长，每小时回收 2 吨，每吨除盐水价值约 15 元，全年可节约费用约 15 万元。这不仅减少了水资源采购成本，还符合可持续发展理念，提高了资源利用效率。总直接经济效益：通过上述两项节约费用的累加，每台机组的直接经济效益总计达到 46 万元，这对于电厂的成本控制和盈利提升具有重要意义。

2. 间接经济效益

检修周期延长：改造前真空泵叶轮故障频发，需 1 - 2 年进行一次大修，而改造后检修工作量大幅减少，大修周期延长至 4 - 5 年，日常只需进行简单的维护保养工作。这不仅降低了设备维修成本，包括维修所需的人力、物力和零部件费用，还减少了因停机维修对发电计划的影响，提高了机组的可用率，从而进一步提升了电厂的整体经济效益和运行稳定性。

结语

萨拉齐电厂1机组节能改造显著，采用新系统解决原问题，提升经济性和可靠性，为火电节能提供经验。然而，节能之路仍在继续，电厂需关注行业动态，不断优化设备，提高能源效率，为可持续能源发展和环境保护努力，迎接挑战，开创美好能源前景。

参考文献

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