凝汽器抽真空系统改造项目可行性研究报告.doc

凝汽器抽真空系统改造项目一、前言：（一）项目名称；凝汽器抽真空系统改造（二）项目性质；（三）可研编制人；（四）项目负责部门；（五）项目负责人。二、项目提出的背景及改造的必要性：（一）承担可行性研究的单位；普瑞森能源科技（北京）有限公司（二）项目提出的背景；一期3#、4#机组，真空泵是纳西姆泵厂生产的 2BE1 353，每台机组配3台泵，通常2用1备。真空泵冷却水源来自用开式循环水，每年约有4个月真空泵工作水温高于30。根据2013年的统计数据显示2013-07-01到2013-10-26真空泵工作液温度都在30C以上，最高温度超过了36C，此时真空泵长期运行会产生叶轮汽蚀等安全性问题，严重影响了机组的经济性和安全运行。另外，凝汽器的真空严密性较差，真空泵的出力无法满足的抽真空能力。不能维持凝汽器最低背压。附图为现运行的真空泵2BW4 353 0MK4（三）进行技术改造的必要性；1.凝汽器因为真空泵夏季工作液温度较高，工作量大量汽化，影响真空泵的出力，无法维持凝汽器最高真空。2.一期3#、4#凝汽器的真空严密性较二期差很多（二期平均100Pa/min,一期平均200Pa/min以上），凝汽器的漏气量增大，原有的真空泵的出力不能满足，需要更换一套出力更大的抽真空设备来保持凝汽器的最低背压。3.真空泵耗能较高，正常运行需要运行2台160KW的真空泵，厂用电消耗大。4.由于真空泵设备长期受汽蚀的影响，叶轮出现裂纹易断裂，3#、4#曾经更换了2台真空泵的叶轮。直接影响凝汽器的安全运行，更加凸显出系统改造的必要性。（四）调查研究的主要依据、过程及结论；根据3#4#机组真空泵的现状，推荐采用德国科尔庭-汉诺威股份公司的蒸汽喷射器抽真空系统Koerting STE 透平蒸汽喷射器系统，可以使凝汽器一直保持在相应工况下的设计最低背压，即凝汽器的真空保持在最高状态，从而达到节能效果，而不受真空泵工作液温度过高问题导致的抽吸能力下降的限制，同时还能很好的解决真空泵的噪音和叶轮断裂问题。目前Koerting STE透平蒸汽喷射器系统在欧洲的众多火电厂中得到了广泛的应用，在机组不同的真空严密性下，能保持不同工况下凝汽器的最佳设计背压状态，使到机组得以最经济的运行，在欧洲被称之为“被遗忘的系统”，得到电厂用户的一致好评。Koerting STE透平蒸汽喷射器抽真空系统相比双级锥体液环泵TC11的优势1）出力更高：蒸汽喷射器以高压蒸汽（0.3MPa左右）为动力，出力大。在凝汽器严密性400Pa/min以上时，仍能维持凝汽器的最高真空。它的出力是双级锥体液环泵TC11的23倍。2）极限真空高：蒸汽喷射器的极限压力可达1kPa以下。而液环真空泵受工作液水温的影响，双级锥体液环泵TC11的极限压力只有2.7Kpa，无法满足凝汽器系统最低背压的要求。3）节能高效：蒸发喷射器的动力蒸汽全部被冷却器冷凝，按照本项目的设计，第二级真空泵可采用小功率的真空泵45KW即可。而双级锥体液环泵TC11要运行两台160KW。4）极大提高系统可靠性：蒸汽喷射器本身无任何转动部件，结构简单，工作介质为低压蒸汽，无检修工作，在欧洲被称为“被遗忘的系统”。同时它又提升下游真空泵的入口压力至1215KPa,使真空泵工作在“大出力，无汽蚀”的区间，全面提升了系统可靠性。（五）原系统或设备的基本情况：1拟进行改造的系统或设备的基本情况说明；3#、4#机组，真空泵是纳西姆泵厂生产的 2BW4 353 0MK4，每台机组配3台泵，通常2用1备。真空泵冷却水源来自用开式循环水,电机功率为160KW。 由于夏季工作水温较高，真空泵容易汽蚀，曾经更换过2套真空泵的叶轮。2系统或设备简述；凝汽器配套3台真空泵2BW4 353 0MK4，启动阶段3台同时运行抽到15kPa后，运行2台真空泵。正常运行2用1备。此真空泵为容积式泵，通过电机的驱动叶轮搅动工作水形成液环，液环与叶轮叶片构成一个容积变化的空间，通过容积的变化形成压力的变化来不断的进行抽吸工作。水环泵有如下优点：结构简单，制造精度要求不高，容易加工，结构紧凑。水环泵也有其缺点：效率低，一般在30%左右，较好的可达50%。真空度低，这不仅是因为受到结构上的限制，更重要的是受工作液饱和蒸气压的限制。用水作工作液，极限压强只能达到2.74 kPa。3铭牌；型号：2BW4 353 0MK4 电机功率 160KW 转速 590RPM 4制造商；纳西姆工业（中国）有限公司5投产日期；2006年6月6技术状况及其他有关技术参数；极限压力3.4kPa, 出力能力：入口压力5.2kPa，冷却水温20C时为72kg/h7运行简历；自投运以来运行稳定，但是夏季水温高时汽蚀现象严重，噪音较高。曾经更换过2台叶轮。8主要历史状况等。（六）存在的主要问题：1缺陷情况的历史记录和叙述；曾经在*年*月更换过真空泵叶轮2影响人身和设备安全的问题；真空泵叶轮汽蚀后，汽蚀后的叶片容易脱落，在高速旋转的条件下，很容易破坏真空泵本体。3影响设备可靠性的问题；真空泵受汽蚀的影响的出力下降，无法维持凝汽器的最佳真空。4系统配置与偏差；5环境保护的问题；6节能降耗、提高经济性；现真空泵需要两台运行，且运行电流较高都在220A以上。7改善劳动环境和条件等。（七）需要通过技术改造解决哪些问题。1.夏季水温高时，真空泵容易发生汽蚀的问题。2.真空泵出力较低，无法维持凝汽器最佳真空的问题。3.两台真空泵运行，厂用电较高的问题。三、方案论证：（一）改造方案描述；根据大唐国际宁德发电厂机组的真空系统及真空泵的运行情况，原有的真空泵拆除一台作为备件,剩余2台。本项目推荐采用德国科尔庭Koerting STE-PU透平蒸汽喷射器抽真空系统，并在拆除的真空泵基础上新增一台55KW的小真空泵作为STE-PU系统的排大气设备，这套新增系统作为凝汽器抽真空的主系统。原有的2台大泵作为备用系统。1. 大唐国际宁德发电厂凝汽器抽真空系统节能改造方案描述大唐国际宁德发电厂凝汽器真空泵系统节能改造方案系统流程图如下：流程图说明：原系统的3台真空泵，在系统启动阶段预抽系统真空。 凝汽器高、低压侧分别设置1台Koerting STE-PU前级蒸汽喷射器，对两侧凝汽器分别抽吸，抽吸的不可凝结气体和相应的水蒸气分别进入同1台Koerting STE列管式冷凝器。水蒸气冷凝成水，经U形管回收凝汽器热井。不可凝结气体和少量水蒸气，由原来的1台水环真空泵抽走。 正常工况下2台Koerting STE-PU前级蒸汽喷射器带1台液环真空泵运行，即可满足工况要求。Koerting STE-PU前级喷射器的动力蒸汽通过动力喷嘴以超音速射流，产生真空来抽吸凝汽器里的不凝气体。动力蒸汽可以采用高压辅机联箱里的0.3Mpa以上的蒸汽。凝汽器中抽吸出的不可凝结气体和水蒸气的混合气体，经喷射器后，从STE冷凝器进入真空泵，此时混合气体压力设计为1015kPaA, 此压力下水环真空泵内工作液的汽化温度在49.5左右，根据现场收集到的真空泵的最高的工作液温度在45，所以工作液不会发生汽化，从而，从根本上解决了水环真空泵的汽蚀噪音和转子断裂等安全性问题。2. 德国科尔庭Koerting STE-PU抽真空系统的运行说明运行说明1） 在机组启机阶段，机组原抽真空系统的3台水环真空泵全部启动，来预抽机组真空到20kPa左右。 2） 机组真空20kPa后，启动Koerting STE-PU蒸汽喷射器抽真空系统，此时原有的真空泵系统进入备用状态。 3） Koerting STE-PU蒸汽喷射器抽真空系统的投切，由DCS控制相应的阀门开启来实现。原系统的3台真空泵，在系统启动阶段预抽系统真空。正常运行采用STE蒸汽喷射器带一台液环泵运行；系统通过阀门的开关来达到系统的投入和退出。控制信号接入DCS系统，也可就地控制。3. 德国科尔庭Koerting STE-PU抽真空系统的安装场地安装空间，需要现场6000mm x 1000mm x 1500mm(长x宽x高)的空间。 根据现场勘查，系统可设置在电厂凝汽器6米层对面的平台空间。（二）改造后预期达到的效果；1确保凝汽器保持最高真空状态，不受机组严密性和真空泵性能的影响，保证经济节能运行；改造后，夏季真空泵工作液温度大于30度时，凝汽器真空平均提高 0.5kPa以上。由此产生的节煤效益将非常明显。 2解决真空泵因汽蚀产生的噪音大和叶轮裂纹甚至断裂等安全问题，从而节省真空泵的维护、转子更换费用。3降低了抽真空系统的厂用电。原先2台160KW真空泵运行，改成1台55KW小真空泵（新增）运行，降低厂用电260KW。（三）应从全部可能的设计方案中，提出23个最适合的可选方案(或建议方案)；建议方案为：德国科尔庭Koerting 蒸汽喷射器抽真空系统（四）施工方案、过渡方案；大唐宁德电厂#3、#4 机600MW机组凝汽器抽真空系统，2015年5月份小修时，安装一套德国Koerting STE蒸汽喷射器抽真空系统，旨在提高原有的真空泵抽真空系统的抽真空能力和安全性问题，保证机组的经济性和安全运行。德国Koerting STE蒸汽喷射器抽真空系统由蒸汽喷射器、冷凝器、汽水分离器及各阀门等机务设备，以及相关的热控系统组成。系统安装位置，在#3#4机厂房6.8米层。附图为安装位置德国Koerting STE蒸汽喷射器抽真空系统机务部分：1、蒸汽喷射器的凝汽器来气侧：从高压侧凝汽器抽气母管上引出一DN200管子，按顺序安装一个DN200手动蝶阀和DN200气动蝶阀，接到高压侧蒸汽喷射器的吸入口。从低压侧凝汽器抽气母管上引出一DN200管子，按顺序安装一个DN200手动蝶阀和DN200气动蝶阀，接到低压侧蒸汽喷射器的吸入口。附图为高低压侧的两根抽气母管2、蒸汽喷射器的动力蒸汽侧：从4段抽气用DN80管子，引出600kg/h的0.40.7MPa（绝压）蒸汽作为蒸汽喷射器的动力蒸汽。DN80管子上，先后安装一个DN80手动球阀、DN80气动球阀、DN80调节阀和汽水分离器后分别接入高压侧蒸汽喷射器和低压侧蒸汽喷射器的动力蒸汽口。汽水分离器上安装一压力变送器和压力表，用于调节压力。附图为蒸汽来源，四段抽气：3、高压侧蒸汽喷射器和低压侧蒸汽喷射器的排气口通过两个DN200管子和弯头分别与冷凝器的两个入口连接。4、冷凝器气侧出口：用DN200管子，经一个DN200气动蝶阀，接入凝汽器抽气母管。5、冷凝器疏水侧出口：用一DN80管子，经过一个U型管和一个DN80气动蝶阀和DN80手动截止阀，接入凝汽器水井气侧。U 型管底部安装一个DN25手动排空阀。6、冷凝器冷却水采用开式循环水（夏季最高温度30），进出口各安装一个DN150手动截止阀。附图为0米层开式循环水的接管：德国Koerting STE蒸汽喷射器抽真空系统热控部分：每台机组的蒸汽喷射器系统中5个气动阀、1个调节阀、1个压力变送器、1个液位开关，需接入DCS系统，控制点数如下：1气动阀（开关型）：5台。DO点10个，DI点10个；2气动调节阀：1台。AI点1个，AO点1个；3压力变送器：1台。AI点1个4液位开关：1台。AI点1个，AO点1个；总计：DO点10个，DI点10个；AI点3个，AO点2个每台机组安装辅材清单：电缆：4*1.5屏蔽电缆 2000米，整卷。德国Koerting STE蒸汽喷射器抽真空系统各个接口描述：动力蒸汽来源： 引入位置：4段抽气蒸汽管管径：DN80蒸汽压力（表压）蒸 汽 量： 534kg/h动力蒸汽压力：0.4MPa（最低）0.8MPa（最高）动力蒸汽温度：310（最低）335（最高）冷凝器冷却水来源： 引入位置：0米层循环水母管管径：DN150 水 量： 80t/h冷却水夏季最高温度：30冷凝器疏水排放点： 接入位置：-1米层凝汽器水箱气侧管径：DN80 水 量： 约650kg/hU型管长度：1.25米（需现场复核）（五）是否需要停机停炉或结合机组大、小修等；在小修时预留接口并设置阀门，正常运行阶段成套安装即可。施工期约18天。（六）从技术、经济、效果等方面论证其实施可行性、合理性、存在问题和解决办法；大唐国际宁德发电厂#3、#4机,按照机组平均真空严密性在200Pa/min，凝汽器抽真空系统加装德国科尔庭Koerting STE-PU透平蒸汽喷射器抽真空系统后，夏季在真空泵工作水温度为30以上时，机组真空平均提高0.5 kPa，600MW机组真空每提高1kPa节约煤耗2.36 g/(KW.H)，机组真空提高后煤耗下降1.18g/kW.h。蒸汽喷射装置需消耗动力蒸汽，由于每消耗1吨0.4MPa的动力蒸汽影响煤耗增加0.17g/kW.h，消耗0.6t/h的动力蒸汽将会影响机组煤耗增加0.102g/kW.h。夏季蒸汽喷射装置改造后综合煤耗下降1.078 g/kW.h。（七）要求定量、准确地对其性能指标、投资费用、效益、投资回报作出综合比较；按照标煤单价700元/吨，电价0.4元/度电真空泵工作液温30以上运行时间4个月（2880h），#3、4#机组夏季经济收益：1）机组真空提高带来的节能收益：(600103)2880(0.52.3610-6)700 = 142.73万元 2）节约厂用电成本核算：系统改造后正常运行时真空泵由原来的2用1备变1用2备，每台泵年平均轴功率104 kW，系统运行小时数2880h，厂用电单价按0.4元/千瓦时计算，104 2880 0.4 = 11.98万元 3）动力蒸汽成本核算： 已经在第一项计算系统节煤量时减去蒸汽消耗所造成的煤耗增量。#3、#4机凝汽器抽真空系统改造后每年经济收益为: 142.7311.98 =154.71万元考虑到目前机组可利用小时数下降，按照0.8的系数折扣，年度的收益也应该在120万以上。注：1.改造后，在春秋季节凝汽器真空能够提高0.10.2kPa，此工况的经济收益未计算在内。2.由于真空泵不再出现汽蚀、叶轮裂纹断裂等安全问题而节省的维护、更换费用没有计算在内。3、目前电网平均利用小时数下降明显，当机组出力在7080%时，由于上游来的蒸汽数量减少，凝汽器的热负荷降低、真空制造能力增强。而此时真空泵的工况并未改变，导致真空泵拖后腿现象更加明显。此时，蒸汽喷射器提高系统真空的空间更大。（八）提出推荐方案。推荐采用德国科尔庭Koerting蒸汽喷射器系统四、项目规模和主要内容：（一）项目方案及内容综述（不超过40个字）；采用德国科尔庭Koerting蒸汽喷射器抽真空系统，凝汽器高、低压侧分别设置1台Koerting STE-PU前级蒸汽喷射器，对两侧凝汽器分别抽吸，抽吸的不可凝结气体和相应的水蒸气分别进入同1台Koerting STE列管式冷凝器。水蒸气冷凝成水，经U形管回收凝汽器热井。不可凝结气体和少量水蒸气，由原来的1台水环真空泵抽走。 （二）工程计划开竣工时间；机组小修开式后的20天内完成。（三）项目范围；凝汽器的抽真空系统进行改造（四）项目的主要设备材料构成；德国科尔庭Koerting STE-PU抽真空系统的设备组成如下：1） 德国Koerting STE-PU透平蒸汽喷射器 2套2） 德国Koerting STE表面式冷凝器 1台3） 阀门、仪表、变送器等安装附件 1套（五）地址选择及地理位置、路径及方案；设置在6米层凝汽器对面（六）改造后系统布置的变化；增设的德国Koerting蒸汽喷射器系统与原真空泵系统并联。正常运行时，运行蒸汽喷射器系统加一台真空泵即可。（七）性能和有关参数及必要的图纸；冬季工况：循环冷却水温在15C时，低压侧吸气压力为3.4kPa蒸汽喷射器的出力为60kg/h; 高压侧吸气压力为4.2kPa蒸汽喷射器的出力为80kg/h。总的抽干空气量为140kg/h。夏季工况：循环冷却水温在30C时，低压侧吸气压力为7.2kPa蒸汽喷射器的出力为80kg/h; 高压侧吸气压力为9.2kPa蒸汽喷射器的出力为110kg/h。总的抽干空气量为190kg/h。（八）环境保护措施、治理方案和回收情况，对环境保护的评价；（九）对劳动定员和技术水平的要求及培训情况；（十）主要设备制造（订货）周期；德国Koerting蒸汽喷射器为进口设备，订货周期为4个月。（十一）调研、可研、初设、设计、招标、订货、开工、工程各施工步骤(包括拆除、土建、安装等) 、试验、调试、试运行、竣工验收等整个项目的时间进程计划安排；（十二