射水抽气器产品发电厂节能技术改造方案说明 

      射水抽气器产品发电厂节能技术改造方案说明，对国内目前所使用的三种形式的水环真空泵的性能作了较全面的比较，提出在射水抽气器技术改造前,应进行认真的可行性研究，采取个性化的改造方案。
      在汽轮机组启动和正常运行过程中，为了抽除凝汽器内不凝结的气体，以建立和保持凝汽器的真空，提高机组的经济性，就必须配备抽气设备。因此，由抽气器、动力泵和冷却器、汽水管道、阀门等组成的抽气设备是凝汽设备的重要组成部分。其中，抽气器是除气系统的核心设备，用于电站的抽气器主要有以下三种形式：射水抽气器、水环真空泵和射汽抽气器。其中射水抽气器因其具有系统简单、过载能力强、工作可靠和制造成本低等优点，已被国内火电厂的众多汽轮机组所采用。其缺点是所耗水量和功率均较大，运行成本高。
      随着我国电力工业的发展和发电技术的进步以及有偿使用水力资源的实施，各电厂已开始重视对射水除气设备实施结构性的技术改造，以实现节能、节水、降低运行成本和提高电厂经济性的目的。
      主要通过对三种形式抽气设备经济性能的比较，提出在射水除气设备的技术改造前期,应进行认真的可行性研究，对不同容量和型式机组及其机组真空系统的具体情况，应采取个性化的改造方案，以避免因选型或系统设计不当达不到预期的效果。
2抽气设备的型式及特点
      抽气设备是凝汽设备的重要组成部分，其任务是在汽轮机组启动时建立真空以及在运行中抽除从真空系统不严密处漏入的空气和未凝结的蒸汽，以维持凝汽器的真空度。现代汽轮机组使用的抽气设备一般有以下三种形式。
2.1射水抽气器
      它是利用高速水流以很高的速度从喷嘴喷射出来，在吸入室内形成真空，把压力较低的流体吸走。国产200MW及以下容量汽轮机组大多配备射水抽气器，其原因主要是由于它具有结构简单、造价低和自成系统的优点，而且它具有较强的处理蒸汽的能力，也就是说，射水抽气器的抽气能力不受所抽取的汽气混合物中的蒸汽含量的影响。这一点是其他类型抽气器所无法与之相比的性能，所以其铭牌上标注的通常只是抽干空气量。使用射水抽气器的不利因素主要有两个方面：
2.1.1耗水量大
      一般来说，按闭式循环系统工作的一台300MW机组，为了保持抽气器的性能良好，使机组能达到佳真空，每台射水抽气器的耗水量即补水量约为工作水量的40%。300MW机组射水抽气器的工作水量约为2根（1000~1200）t/h,其补水量则在2根400t/h以上。若把经过升温后排掉的水再回收利用时，还需配置回收水泵，这将使射水抽气器的运行成本增加。
2.1.2能耗较大
      射水抽气器是通过射水泵消耗电能而获得工作动力的。目前电厂应用的射水抽气器设计技术落后，制造工艺粗糙，安装系统欠合理，使得运行效率较低，其电能消耗均较大。如淮阴电厂50MW机组配备的射水泵电动机功率为2根110KW，徐州发电厂200MW机组为2根135KW,常熟发电厂300MW机组为2根220KW,显然这种配置的功率比水环真空泵要大得多。
2.1.3可靠性及运行维护
      使用射水抽气器的工作系统必须配置运行转速较高的射水泵，显然射水泵是一个转动设备，有磨损部件，故障机率相对较多。大多射水泵系统往往还要配置一台备用泵，当系统设计不合理时，备用泵往往启动困难，直接威胁机组的安全运行。基于以上原因，射水抽气器节能改造的内容已不再是改造它的低效，而是需要更换为节能、节水的其它形式的抽气器,在缺水的地区尤为必要。
2.2水环真空泵
      它是利用过转件，在泵内连续运动，使泵腔内工作室的容积变化而产生抽气作用。水环式真空泵组是80年代初发展起来的一种节能产品，现国内已引进全部制造技术生产，多作为300~600MW机组的配套设备。作为一种性能优越的新型凝汽器抽真空设备，它具有使用安全、运行经济、工作可靠、运行噪声小等优点。虽然其价格较高，但它的耗水量比射水抽气器有了大幅度的降低，一般只有2根（30~40）t/h。
      另外,它对电能的消耗比射水抽气器也减少了许多，例如300MW机组配置的水环真空泵电机功率通常为2根160kw或2根100kw。
      基于以上原因，特别是在缺水的地区，选择水环真空泵可说是较佳方案。尽管如此，在技术性能方面，水环真空泵处理蒸汽的能力远不如射水抽气器，这是因为它的工作水温度比射水抽气器要高出一个因使用热交换器而多出来的温差。因此，它的吸入压力（饱和压力）比射水抽气器要高。此外，水环真空泵处理蒸汽的能力主要靠密封水量及其工作水温，显然这两个量值都比射水抽气器要差。尤其当真空系统漏气大时，会造成汽气混合物中的蒸汽量有较大的增加（依据道尔顿定律关系），导致水环真空泵严重过载，机组真空变坏。
      对已使用水环真空泵设备的机组，若存在抽气能力不足的问题时，应通过试验认真查找原因并进行针对性地技术改造，以使其达到既能提高自身处理蒸汽的能力，又完全不消耗水资源的目的。
2.3射水抽气器
      射水抽气器的工作原理与射水抽气器相似。由于它构造简单，抽气效率虽稍低，但其用过的工作蒸汽中的热量，可用来加热凝结水，故仍是经济的，因此在高、中压参数的汽轮机中被广泛采用。早期设计的射汽抽气器的工作蒸汽源，多来自新汽，经节流减压到所需的工作压力。现代设计的多级射汽抽气器则使用汽轮机做过功的抽汽，大大减少了蒸汽的节流损失。例如，南京热电厂1976年投产的一台意大利生产的125MW机组，配用一台二级二组元的射汽抽气器，正常情况下可以二级单组元运行，真空严密性欠佳时，可使两组元同时运行，投运20多年来情况一直良好。华能南京电厂两台原苏联哈尔可夫汽轮机厂生产的K-320-3.5-4型320MW汽轮机，其运行抽气器为三台三级射汽抽气器，启动抽气器为一台七通道射水抽气器。三级射汽抽气器的设计工作蒸汽压力为0.4Mpa，蒸汽温度158气，工作蒸汽流量1500kg/h,吸入压力为4.9kpa（a）,吸入汽气混合物流量为3000m3/h。运行实践表明，当压力在0.25Mpa~0.6Mpa，温度为120气~200气范围时，均能保证抽气器正常运行。使用射汽抽气器作为运行抽气器，在节能、节水方面的优势主要表现在：
2.3.1使用抽汽直接作功，无电能消耗
      电能是二次能源，它由一次能源转化而来。每进行一次“煤—汽—电”的转化都不可避免地会产生资源损耗。虽然电能是经历了多次资源损耗，但其价格却是因发生不可避免的损耗而增值。对发电厂来说，用汽不用电是提高其经济性的主要原则之一。使用射汽抽气器作为除气设备则不消耗任何电能。
2.3.2节省水资源
      为了提高效率，射汽抽气器一般均制成二级到三级。每级抽气器后都设有冷凝器，由于该处汽气混合物至少已经过一级抽气器的压缩（如一级）,其压力已达到12kpa以上，它对应的饱和温度较高（约50气），所以可以用凝泵出口的凝结水作为冷却水，以实现回收热量和减轻下一级负荷的目的，提高抽气器效率。与射水抽气器和水环真空泵相比，它更能有效地利用水资源并能避免水资源的损耗。
2.3.3有利于提高电厂的热力循环效率
      在电厂热力循环中，利用回热抽汽的热量提高锅炉给水温度，减少排入凝汽器的汽量，从而减少循环水引起的冷源损失，提高汽轮机的热力循环效率。这是因为抽汽量增大后，一方面会使汽轮机进汽量增大引起耗煤量增加；但另一方面给水温度的提高，又会使锅炉耗煤量减少；由于后者减少的份额大于前者增加的份额，所以总的会使电厂热力循环效率提高。不难看出，射汽抽气器因使用抽汽作为工作蒸汽，故对提高循环热效率也起到了明显的作用。
3射水抽气器改造的选择
      前已述及，电厂通常采用的三种抽气器的技术性能都具有各自的特点。机组抽气器型式的选择主要应根据汽轮机设备的运行情况和抽气器的特点来考虑，从运行经济的角度比较，射水抽气器耗水耗电应列为之。随着有偿使用水资源的实施，尤其在缺水地区的为数众多的电厂已经或准备对射水抽气器进行技术改造。所推荐的射水抽气器配置如下：
      （1）射水抽气器(运行)+单级射汽(射气、射水)抽气器（启动）；
      （2）水环真空泵+射汽抽气器(运行、启动)；
      （3）水环真空泵+水环真空泵(运行、启动)。
      显然，所推荐的用作运行抽气器的方案中，水环真空泵和射汽抽气器均列其中。因此，对射水抽气器因水耗大和能耗大而进行技术改造时，就有两种可供选择的方案：即在保留射水抽气器作为启动抽气器的前提下，可选择水环真空泵或射汽抽气器作为运行抽气器。具体选用哪一种，应视机组的实际情况而定。一般来说，对于高、中压母管制额定参数启动的机组、有稳定公有抽汽管道的超高压机组以及供热机组，由于工作蒸汽来源可靠，采用射水抽气器作为运行抽气器较为经济可靠。而对高参数、大容量（300MW以上）的单元制机组，其真空严密性一般都较好，则采用水环真空泵比较合适。
表1国内电厂运行的水环真空泵性能比较表
      后需要特别指出的是，射水抽气器改造时一定要充分考虑机组真空系统的现状，要经过可行性分析研究，忽视了这一点，就有可能会达不到预期的效果，甚至造成改造的失败。如果机组原有的真空严密性比较差或者循环水系统等方面存在缺陷的话，好在抽气器改型的同时，对上述缺陷也加以改进，以便取得好的改造效果。例如，国产三缸排汽的200MW机组，具有三壳体凝汽器，在正常情况下,漏入真空系统的空气量占总排汽量的百分数比其他结构形式的机组都要高，若机组真空系统的严密性又较差时，运行中所需抽吸的汽气混合物总量则较大。通过对东汽厂的200MW汽轮机（徐州电厂#8）和哈汽厂的200MW汽轮机（扬州电厂#5）的现场实测表明，其运行中的汽气混合物总量约在200kg/h~230kg/h左右，均大于HEI标准中对类似系统的推荐值（195.96kg/h）。
      因此，该型机组的射水抽气器进行改造时，对抽气器容量的选择则要慎重。好能同时实施提高真空系统严密性的措施；否则，所选抽气器就需要有足够的富裕容量,这样投资费用和运行费用都会相应增加。例如，徐州电厂125MW和200MW机组，同样都是将一台射水抽气器改为TC-11型NASH水环真空泵，125MW机组因真空严密性好，实际运行中所需抽吸的汽气混合物量较小，所以即使在夏季运行时机组的真空也比较好。而对200MW机组，由于实际运行中所需抽吸的汽气混合物量较大，所以其效果就不够理想。凍壁发电厂330MW（#10）汽轮机，原两台CS-1200-60-1型七通道射水抽气器改型为3台TC-11型水环真空泵的过程中，由于注意了对该机的真空抽气系统进行同步优化改造，所以取得了较好的效果。该机在较热的5、6月份满负荷运行时，也只需投运一台TC-11型水环真空泵。