XX电厂#4#5机组高效抽真空装置技术方案资料.docx
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XX电厂#4#5机组高效抽真空装置技术方案资料
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
1
一、项目概述3
二、工作原理5
三、系统特点8
四、主要的技术指标8
五、系统实施内容11
六、设备监造（检验）和性能验收16
七、安装及调试管理18
2
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
3
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/T4701-2000《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[1996]111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[2000]241号《工程建设标准强制性标准条文》（电力工程部分）国电发[2000]589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
4
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
≤4×102Pa。
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
P0φ—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。
5
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。
6
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7000kg/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
7
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
1
ZJQ600气冷罗茨泵
600
L/s
2
气冷罗茨泵电机功率
15
kW
3
气冷罗茨泵压差
200
hPa
4
2BE1202水环真空泵
12.8m3/min
5
水环真空泵电机功率
18.5
kW
8
6
级间列管冷凝器面积
16
m2
7
级间冷凝器冷却水量
8600
kg/h
8
水环真空泵工作水量
3000
kg/h
9
热交换器冷却水量
7000
kg/h
10
板式热交换器面积
5
m2
11
后置立式气水分离器
0.45
m3
12
真空机组外形
mm
L3360×W1980×H2396
13
真空机组重量
4300
kg
14
噪音（离设备1米处）
83
dB（A）
15
凝汽器最低运行背压下抽吸压力
6.0
kPa（a）
吸入口抽吸压力
16
凝汽器最低运行背压下机组出力
76
kg/h
抽出的干空气量
17
凝汽器运行背压下抽吸压力
11.8
kPa（a）
吸入口抽吸压力
18
凝汽器运行背压下机组出力
49
kg/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
原来的TC11E不用做任何
系统配套
TC11E两台
TC11E两台+
改动
JZJQ2B600-2
一台
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
当JZJQ2B600-2出现故障
一台JZJQ2B600-2
维持真空一台TC11E运行时，可自动切换至TC11E运行
运行
9
项目
加装前
加装后
备注
节电率70%。
功率约110kW
节电78kW×5500小时≈
轴功率约32kW
万度，折算人民币约
47.3
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[2006]1325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76.5KWh。
直接经济效益=76.5KWh×5500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。
10
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
kW·h
42.08万
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
11
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
名称
号
1气冷罗茨泵
2电动机
3水环式真空泵
4电动机
5级间冷凝器
6板式热交换器
7汽水分离器
系气动蝶阀
统
8阀进气口截止
门
阀
补水电磁阀
规格型号
ZJQ600
YX3180L-4,
15kW
2BE1
202-0E
YX3200L2-6,
18.5kW
列管，16m2V13，5m2
DN600，0.45
m3
DN200
DN200
DN15
单
数
产地
生产厂家
备注
位
量
台
1
浙江
浙江真空
台
1
安徽
皖南电机
台
1
武汉
武汉大泵
台
1
安徽
皖南电机
台
1
武汉
武汉大泵
台
1
吉林
维克斯公司
台
2
武汉
武汉大泵
含ASCO
套
1
美国
KEYSTONE电磁阀，
进口
台
1
国产
沈高阀门
件
1
美国
REDHAT
进口
12
各种
9连接
件
控制
10系统
元件
各种
11
表计
排气逆止阀
内部工艺管
路
控制柜
总电源电缆
动力电缆
控制电缆
控制电缆
压力变送器
低液位开关
磁翻板液位
计
真空表
压力表
DN125
DN200，DN32球阀工作液及补水Y型过滤器
JZJDQ-1
ZRC-YJV22-0.6/1.0KV-3X50+1X25
ZRC-YJV22-0.6/1.0KV-3X35
ZRC-KVVP2-0.45/0.75K（VA）-3X1.5
ZRC-KVVP2-0.45/0.75K（VA）-3X1.5
3051CA3A
WU-1001
L=300mm
YB150-A
YB150-A
台
1
美国
KEYSTONE
进口
包括吸、
排气管
路、工作
套
1
武汉
武汉大泵
液管路、
补充水
管路及
排污管
路
套
1
武汉
武汉大泵
现场控
制
现场动
力配电
米
待
扬州
扬州上蓓
屏至
定
JZJQ2B6
00-2系
统
现场控
米
20
扬州
扬州上蓓
制柜至
水泵电
机
现场电
米
12
扬州
扬州上蓓
磁阀及
0
仪表至
控制柜
待
控制柜
米
扬州
扬州上蓓
至#5电
定
子间
套
2
美国
罗斯蒙特
进口
套
1
美国
Magnetrol
进口
公司
套
1
国产
上海天敏
套
1
上海
上仪
套
2
上海
上仪
13
双金属温度
WSS-402
套
1
上海
上仪
表
底座及地脚
3270×1620
套
2
武汉
武汉
螺栓
×160mm
联轴器和护
22kW-6
套
1
武汉
武汉
罩
进气口滤网
DN200
套
1
武汉
武汉
配对法兰
套
1
武汉
武汉
12
其它
无缝钢管
Φ219×10
米
15
武汉
无缝钢管
Φ65×4.5
米
10
武汉
不锈钢管
Φ16×2
米
20
武汉
镀锌管
1′
米
20
天津
镀锌管
2′
米
10
天津
桥架
200×100
米
12
武汉
13
辅材
批
1
武汉
3、实施进度计划
序
工作阶
工序名称
工期（天）
备注
号
序号
段
1
主体设备制造
45
前期准
所需材料、阀门、设备均到货
1
主体设备
一
2
备工作
1
3
检验施工器材及阀门、管件及电缆合格
需要定制
流程
1
4
参照施工图纸现场勘测
1
办理入厂安全培训手续
2
2
设备基础制作（罗茨泵、水泵及电机等）
10
各项工序
二
实施工3
设备安装找正、二次灌浆
10
施工时间
作流程
系统管路（抽气、冷却水、压缩空气）
有同时交
3
4
安装
错施工现
5
电气热工控制柜安装、电缆敷设、电气
5
象，总工期
14
接线
为25天
6
单机试运转、系统调试、消缺
7
7
系统保温、地面恢复
7
三
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
其它
作。
接口做完后，系统剩余部分的施工不影响机组正常运行。
15
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
16
GB9439-88
灰铸铁件
JB/T8097-95
泵的振动测量与评价方法
J
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