XX电厂#4、#5机组高效抽真空装置技术方案.doc

发电厂有限公司#4、#5机高效抽真空系统装置技术方案二零一五年七月目 录一、项目概述3二、工作原理5三、系统特点10四、主要的技术指标10五、系统实施内容13六、设备监造（检验）和性能验收19七、安装及调试管理21一、 项目概述1、项目概况发电厂发电有限公司（以下简称电厂）#4、#5机组汽轮机是由上海汽轮机厂设计生产，为亚临界、单轴、一次中间再热、双排汽、凝汽式汽轮机，型号为N300-16.7/538/538，额定功率300MW，主蒸汽阀前压力16.7MPa.a，阀前温度538，额定排气压力6KPa.a，设计冷却水温24.2，设计最高冷却水温33。凝汽器抽真空系统配两台佶缔纳士水环式真空泵，机组启动时投入2台运行，正常运行时1台运行，1台备用；真空泵2台启动至凝汽器建立额定真空时间不大于40分钟；真空泵极限真空：不大于3.3kPa。采用M6-FM型板式换热器维持真空泵工作液温度，板换采用我厂开式循环水作为冷却水源。#4、#5机组凝汽器真空为-92-91KPa（VWO）左右，低于设计值。为了提高凝汽器真空，节约厂用电，实现良好的节能环保效益和社会效益，本项目拟采用“JZJQ2B600-2高效抽真空系统”技术，在现有抽真空系统的基础上，与水环真空泵TC11E并联安装，其抽气入口与现有的凝汽器抽空气母管相连接，其目的为维持机组运行时的凝汽器真空度，并且全系统自动化保护逻辑强，可实现系统可控、在控、编程控制和在线工作状态显示等一系列自动化功能。通过提高真空度和降低系统运行功率来达到节能的目的。2、本报告编制原则、依据、范围（1）编制总则结合机组运行现状，包括机组容量、凝汽器运行状况、真空泵的特性等，充分考虑高效抽真空系统改造工程的建设条件，对高效抽真空系统改造的技术方案进行有针对性的研究；（2）主要技术原则1）高效抽真空系统改造工程的设计节能效果应在不影响机组安全运行的基础上达到最大化；2）所提出的高效抽真空系统方案，应完全满足凝汽器抽真空系统两台水环式真空泵安全运行条件，不对凝汽器真空的安全、稳定造成隐患；同时应能满足真空泵的正常运行与启停；3）方案中所涉及的部分计算（制冷量、汽化潜热值、扬程）由电厂根据系统设备、管道布置进行的设计计算，并根据真空泵工作液水质提出了制冷设备所使用的材质，同时提出了罗茨泵、水环泵及控制柜布置方案。（3）主要技术原则编制依据所有设计文件、供货的材料和设备应符合相关的中国标准、规定、规范及法律，设备安装、设备制造和材料遵循及参照下列标准和规定的最新版本的要求：GB151-1999管壳式换热器GB150-1998钢制压力容器HG20584-1998钢制化工容器制造技术要求JB/T4712-1992鞍式支座JB/T 4701-2000招标方型平焊法兰JB/T4746-2002钢制压力容器用封头JB/T4709-2007钢制压力容器焊接规程DL/T5047-1995电力建设施工及验收技术规范（汽机机组篇）DL5031-1994电力建设施工及验收技术规范（管道篇）DL/T869-2004火力发电厂焊接技术规程DL/T884-2004火电厂金相检验与评定技术导则DL/T821-2002钢制承压管道对接焊接接头射线检验技术规范DL/T820-2002管道焊接接头超声波检验技术规程DL/T5190.5-2004电力建设施工及验收技术规范（第5 部分：热工自动化篇）DL438-2000火力发电厂金属技术监督规程DL/T868-2004焊接工艺评定规程DL/T869-2004焊接技术规程建质1996111 号火电施工质量检验及评定标准（焊接篇）DL/T5054-1996火力发电厂汽水管道设计技术规定GB/T19001-2000 质量管理体系要求建标2000241 号工程建设标准强制性标准条文（电力工程部分）国电发2000589 号防止电力生产重大事故的25 条重点要求（4）技术方案编制内容包括：1）高效抽真空系统工作原理2）本工程的总平面布置、安装示意图、电气、热控、土建等工程方案3）本工程建设周期及进度计划二、 工作原理1、 TC11E与JZJQ2B600-2泵的性能对比分析JZJQ2B600-2高效抽真空系统主要由罗茨真空泵+水环真空泵组成，对被抽气体中含有的灰尘和水蒸气不敏感。特殊设计的级间冷凝器迅速冷凝了吸入的大部分水蒸气，在机组高真空工作段时，其抽气能力比现有水环真空泵TC11E强，其性能曲线对照图如右图所示。罗茨泵是一种无内压缩的真空泵，通常压缩比很低，极限压力4102Pa。从特征曲线可以看出当达到极限真空时，通过泵入口的正向气流量为零，既泵的实际抽速为零，式： Pc和Pr事实就是前级泵和罗茨真空泵的极限压力达到极限真空时几乎为分子流状态，将其导通能力带入式中： P0罗茨真空泵的极限压力P0前级真空泵的极限压力综上，选择不同的前级泵可以获得不同的极限真空。理论上，在凝汽器高真空段会提高凝汽器真空度。另外，系统运行功率较原设计抽真空系统功率低，可使抽真空系统节约用电70以上。2、 系统示意图JZJQ2B600-2高效抽真空系统是和现有水环真空泵TC11E并联安装，其抽气入口与现有的凝汽器抽空气母管相连接，其目的均为维持机组运行时的凝汽器真空度，系统示意图如下：水环真空泵TC11E并联JZJQ2B600-2高效抽真空系统示意图JZJQ2B600-2高效抽真空系统主要包括ZJQ600气冷罗茨泵、级间冷凝器及水环真空泵。当#5机启动时，首先开启现有的水环真空泵TC11E，当凝汽器真空度达到机组运行所要求的真空度后，自动切换到JZJQ2B600-2系统，之后关停TC11E。系统正常工作中如遇故障停机，抽真空系统会自动切换到原有的水环真空泵TC11E抽真空系统，以确保机组的凝汽器真空度不受影响。3、 系统原理 JZJQ2B600-2系统自带气冷罗茨泵、水环真空泵及列管式冷凝器，需要外接冷却水源及400V电源。冷却水量7000 kg/h，取自机组开式冷却水来水，冷却设备后，回冷却塔。当达到设置条件后，JZJQ2B600-2系统会通过自动控制系统启动。先开前级水环泵，待被抽系统中的压力被前级水环泵抽到气冷罗茨真空泵允许入口压力时，罗茨真空泵开始工作。罗茨泵的一对叶形转子的不断旋转，被抽气体从进气口吸入到转子与泵壳之间的空间v0内，再经排气口排出。由于吸气后v0空间是全封闭状态，所以，在泵腔内气体没有压缩和膨胀。 但当转子顶部转过排气口边缘，v0空间与排气侧相通时，由于排气侧气体压强较高，则有一部分气体返冲到空间v0中去，使气体压强突然增高。当转子继续转动时，气体排出泵外。罗茨泵在泵腔内，有二个“8”字形的转子相互垂直地安装在一对平行轴上，由传动比为1的一对齿轮带动作彼此反向的同步旋转运动。在转子之间，转子与泵壳内壁之间，保持有一定的间隙，可以实现高转速运行，吸入气体通过气冷罗茨泵压缩进入级间列管冷凝器，气体迅速冷凝体积缩小后进入水环真空泵排大气。4、 控制、电气部分（1）系统控制流程说明JZJQ2B600-2系统投运前检查准备工作：1） 确认该系统及其设备无任何检修工作，周围清洁无杂物，设备系统完好。2） 按阀门检查卡对系统进行全面的检查，确认各阀门状态正确。3） 确定开始循环水系统运行正常，确保系统补水管路畅通无相关阀门关闭。JZJQ2B600-2系统启动及故障停机流程图：（2）电气设计说明设计有总电源控制柜（不锈钢材质、防护等级为IP54），电厂提供电压等级为380V（单相220V）一处电源引接点。尽可能的利用主厂房内现有电缆桥架和电缆沟进行电缆敷设，不足部分根据实际情况增设电缆桥架或保护管。三、 系统特点1. 在较低的入口压力时有较大的抽速，这是系统的最大优点。尤其是在凝汽器高真空段时的抽气能力远远大于TC11E，因此，在高真空时，理论上能进一步提高凝汽器的真空度。2. 驱动功率小，机械摩擦损失小。机组设计抽真空系统主要在机组启动时用作汽轮机启动初期的快速建立真空，30分钟内达到机组启动要求。实际运行中，无需那么大的需求。因此，机组在高真空时通过采用低功率的高效抽真空装置代替原有的抽真空系统，达到节约厂用电的目的。3. 系统启动快，能立即工作。4. 罗茨泵的转子不必润滑，泵腔内无油，因此维护量小、检修费用低。真空泵的转子与转子之间、转子与泵壳之间互不接触，间隙在0.8-1mm。5. 系统结构紧凑，占地面积小，方便改造。四、 主要的技术指标1、 JZJQ2B600-2系统配置及运行参数序号名称数据单位备注1ZJQ600气冷罗茨泵600L/s2气冷罗茨泵电机功率15kW3气冷罗茨泵压差200hPa42BE1 202水环真空泵12.8m3/min5水环真空泵电机功率18.5kW6级间列管冷凝器面积16m27级间冷凝器冷却水量8600kg/h8水环真空泵工作水量3000kg/h9热交换器冷却水量7000kg/h10板式热交换器面积5m211后置立式气水分离器0.45m312真空机组外形mmL3360W1980H239613真空机组重量4300kg14噪音(离设备1米处)83dB(A)15凝汽器最低运行背压下抽吸压力6.0kPa(a)吸入口抽吸压力16凝汽器最低运行背压下机组出力76kg/h抽出的干空气量17凝汽器运行背压下抽吸压力11.8kPa(a)吸入口抽吸压力18凝汽器运行背压下机组出力49kg/h抽出的干空气量2、 JZJQ2B600-2系统加装前后对比项目加装前加装后备注系统配套TC11E两台TC11E两台+JZJQ2B600-2一台原来的TC11E不用做任何改动只需并上JZJQ2B600-2系统启动工况两台TC11E运行两台TC11E运行30min快速建立真空维持真空一台TC11E运行一台JZJQ2B600-2运行当JZJQ2B600-2出现故障时，可自动切换至TC11E运行功率约110kW轴功率约32kW节电率70%。节电78kW5500小时47.3万度，折算人民币约21.84万元/年3、 节能及效益分析（1）经济效益评价原则根据国家发展改革委、建设部发改投资20061325 号文颁布实施的建设项目经济评价方法与参数（第三版）以及国家现行的财务、税收法规进行评价。本方案评价内容为#4、#5机组高效抽真空系统改造后的增加的收益及成本。其中改造后，每年可减少设备用电量及对机组真空带来的提高，整体降低机组的供电煤耗，提高机组的经济性。（2）主要原始数据1）#4、#5机组年利用小时数为5500 小时； 2）上网电价0.4612元/KWh（不含税）。（3）评价结果1）机组原有抽真空系统运行功率110KWh，改造后的高效抽真空装置运行功率约33.5 KWh，直接节电76.5 KWh。直接经济效益=76.5 KWh5500小时42.08万度，折算人民币约19.4万元/年。2）改造后，完全消除了水环式真空泵的气蚀，避免因气蚀给真空泵叶片带来的损坏，可以有效的降低真空泵叶片检修费用。电厂每四年返厂检修，约30万元，改造后，可有效延长真空泵检修时间，间接带来的经济效益为15万元/年。综上所述，#4、#5机组抽真空系统改造后，带来的经济效益约53.8万元/年。4、 经济性分析项目投资回报率项目单位方案备注投资万元节电量 kWh42.08万折算节约厂用电费万元19.4节约维修费万元15利用小时数h 5500 改造年收益万元53.8#4、#5机组投资回收期年3年以内本项目具备较好的经济效益，项目投资收益较好，年平均收益在53.8万以上；项目投资回报期较短项目投资收益率远远高于基准收益率，本项目投资风险较小，同时本项目节能减排效益较大，建议早日投资开工建设。五、 系统实施内容1、 实施的内容1）本次工程建设规模为电厂#4、#5机组真空泵加装JZJQ2B600-2高效抽真空装置。 2）设备安装JZJQ2B600-2系统主要设备为底座集成式方式，需在安装位置做混凝土基础固定系统。3）冷却水系统连接厂用冷却循环水来水端连接至JZJQ2B600-2级间列管冷凝器入口，级间列管冷凝器出口连接至冷却循环水回水端。4）系统抽气母管连接JZJQ2B600-2系统抽气进口与凝汽器抽空气母管连接，中间加有手动闸阀和气动蝶阀与原有系统隔离。 5）电气、热工安装要求现场水泵电机、电磁阀及测量仪表线管按照规范要求焊接固定，现场设备接线按照电气和热工的指定地点敷设线缆及接线。设计有总电源控制柜（不锈钢材质、防护等级为IP54），电厂提供电压等级为380V（单相220V）一处电源引接点。尽可能的利用主厂房内现有电缆桥架和电缆沟进行电缆敷设，不足部分根据实际情况增设电缆桥架或保护管。2、 供货清单本承包工程范围内的设备表，设备品牌及型号本着与现场统一的原则。单台机组设备供货清单表如下：序号名称规格型号单位数量产地生产厂家备注1气冷罗茨泵ZJQ600台1浙江浙江真空2电动机YX3180L-4,15kW台1安徽皖南电机3水环式真空泵2BE1 202-0E台1武汉武汉大泵4电动机YX3200L2-6,18.5kW台1安徽皖南电机5级间冷凝器列管，16m2台1武汉武汉大泵6板式热交换器V13，5 m2台1吉林维克斯公司7汽水分离器DN600，0.45 m3台2武汉武汉大泵8系统阀门气动蝶阀DN200套1美国KEYSTONE含ASCO电磁阀，进口进气口截止阀DN200台1国产沈高阀门补水电磁阀DN15件1美国REDHAT进口排气逆止阀DN125台1美国KEYSTONE进口9各种连接件内部工艺管路DN200，DN32球阀工作液及补水Y型过滤器套1武汉武汉大泵包括吸、排气管路、工作液管路、补充水管路及排污管路10控制系统元件控制柜JZJDQ-1套1武汉武汉大泵现场控制总电源电缆ZRC-YJV22-0.6/1.0KV-3X50+1X25米待定扬州扬州上蓓现场动力配电屏至JZJQ2B600-2系统动力电缆ZRC-YJV22-0.6/1.0KV-3X35米20扬州扬州上蓓现场控制柜至水泵电机控制电缆ZRC-KVVP2-0.45/0.75KV（A）-3X1.5米120扬州扬州上蓓现场电磁阀及仪表至控制柜控制电缆ZRC-KVVP2-0.45/0.75KV（A）-3X1.5米待定扬州扬州上蓓控制柜至#5电子间压力变送器3051CA3A套2美国罗斯蒙特进口低液位开关WU-1001套1美国Magnetrol公司进口磁翻板液位计L=300mm套1国产上海天敏11各种表计真空表YB150-A套1上海上仪压力表YB150-A套2上海上仪双金属温度表WSS-402套1上海上仪12其它底座及地脚螺栓32701620160mm套2武汉武汉联轴器和护罩22kW-6套1武汉武汉进气口滤网DN200套1武汉武汉配对法兰套1武汉武汉无缝钢管21910米15武汉无缝钢管654.5米10武汉不锈钢管162米20武汉镀锌管1米20天津镀锌管2米10天津桥架200100米12武汉13辅材批1武汉3、 实施进度计划序号工作阶段序号工序名称工期（天）备注一前期准备工作流程1主体设备制造45主体设备需要定制2所需材料、阀门、设备均到货13检验施工器材及阀门、管件及电缆合格14参照施工图纸现场勘测1二实施工作流程1办理入厂安全培训手续2各项工序施工时间有同时交错施工现象，总工期为25天2设备基础制作（罗茨泵、水泵及电机等）103设备安装找正、二次灌浆104系统管路（抽气、冷却水、压缩空气）安装35电气热工控制柜安装、电缆敷设、电气接线56单机试运转、系统调试、消缺77系统保温、地面恢复7三其它利用停机机会进行抽气系统管路、冷却水管路、压缩空气管路开口工作。接口做完后，系统剩余部分的施工不影响机组正常运行。4、 设备结构图六、 设备监造（检验）和性能验收1、 设计制造标准（1）凡按引进技术设计制造的设备，须按引进技术相应的标准和相应的引进公司标准规范进行设计、制造、检验。（2）以国内技术设计制造的产品，按相应的国家标准、行业标准或企业标准进行设计、制造、检验。（3）在按以上技术标准设计制造的同时，还必须满足最新版的电力行业(包括原水电部、原能源部)相应规范标准，当两者有矛盾时，以电力行业标准为准。（4）在按相应技术标准设计制造的同时，还必须满足有关安全、环保及其它方面最新版的国家强制性标准和规程(规定)的要求。（5）如果本报告书中存在某些要求高于上述标准，则以本报告的要求为准。（6）在与上述标准不相矛盾的情况下，供货商设备应符合下列标准的规定。标 准 代 号名 称GB1220-84不锈钢棒GB2100-80不锈耐酸钢铸件技术条件GB3077-88合金结构钢技术条件GB3216-89离心泵、混流泵、轴流泵和旋涡泵试验方法GB3323-87钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级GB7233-87铸钢件超声探伤及质量评级方法GB9113-88整体钢制管法兰GB9115-88对焊钢制法兰GB9439-88灰铸铁件JB/T8097-95泵的振动测量与评价方法JB/T8098-95泵的噪声测量与评价方法GB11352-89一般工业用铸造碳钢件ZBJ04005-87渗透探伤方法GB/T13384-92机电产品包装通用技术条件GB755旋转电机基本技术要求GB997电机结构及安装型式代号GB1993旋转电机冷却方法GB4942电机外壳保护等级参照执行的标准为：PNEUROP 6612/11984（7）除上述标准外，供货方设计制造的设备还应满足下列最新版本规程 (但不低于)的有关规定(合同及其附件中另有规定的除外)：电力部火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程 (1996版) 电力部电力建设施工及验收技术规范(汽轮机组篇)电力部火电工程启动调试工作规定电力部火力发电厂设计技术规程 2、 质量保证（1）供货方要有严格的质量保证体系，从原材料的采购及部分外购零部件的选用等方面确保产品质量。（2）技术文件及图纸要清晰、正确、完整，能满足真空泵启、停及正常运行和维护的要求。（3）供货方应具备有效方法，控制所有外协、外购件的质量和服务，使其符合本协议的要求。（4）供货方应保证提供高效抽真空系统满足报告书中提出的性能要求，如不能达到，供货方有义务进行改进。如因设备改进延误工程工期，供货方负有完全责任，按合同条款解决。（5）设备的质量保证期为设备投运后12个月，在此期间由于设备的设计、制造原因发生的质量问题，供货方负有全部责任。（6）在安装和设备保质期间发现部件缺陷、损坏情况时，供货方应首先提供更换的零部件，在证明为设计和制造原因时，供货方免费更换，在确认为业主方责任时，业主方负责更换零部件的费用。（7）在设备质量保证期后，供货方仍有义务对设备的完好和正常运行提供技术支持。当设备出现故障时，供货方仍应积极配合招标方解决技术问题。3、 检验、性能验收（1）检验的范围包括原材料和元器件的进厂、部件的加工、组装的全过程，通过全过程检验以确认产品整体满足产品质量要求。（2） 性能试验范围包括原材料的物化性能、零部件的性能，直至产品整体运转性能的试验，通过性能试验以验证产品能够满足本规范书的性能要求。（3） 供货方应提供材料及零件的质量检验、设备整体及零部件的性能试验报告，作为交货时质量证明文件的组成部分。七、 安装及调试管理1、 施工安装（1）本安装说明以业主在机械安装方面的要求及相关设计、安装规范与标准为依据。（2）机械安装要求如下：合同签订后30 天厂商提供设备及配套清单，工艺流程图，单线立体管线安装图，并经业主认可