凝汽器真空抽气系统射水抽气器产品分析 

      凝汽器真空抽气系统射水抽气器产品分析，主要介绍了凝汽设备的任务及凝汽器真空的状况。并针对性的介绍了现在广泛使用的凝汽器传热系数的计算方法，及分析与比较了凝汽器真空抽气设备。
     凝汽式汽轮机是现代火力发电厂和核电站中广泛采用的典型汽轮机，凝汽设备则是凝汽式机组的一个重要组成部分。凝汽设备工作性能的好坏直接影响着整个机组的热经济性和安全性。凝汽设备通常由表面式凝汽器、抽气设备、凝结水泵、循环水泵以及这些部件之间的连接管道组成。凝汽设备的任务是：在汽轮机排汽口建立并维持高度真空；将汽轮机的排汽凝结成洁净的凝结水作为锅炉的给水循环使用或是作为其它换热设备的冷却水。重点介绍凝汽器及其真空抽气系统。
1凝汽器及其传热系数计算
     凝汽器真空是影响机组经济性的重要因素，而凝汽器的运行状态直接影响其真空度，通过对凝汽器换热情况计算分析，可以确定凝汽器的运行状态及各因素对凝汽器换热及真空的影响程度，从而为机组经济运行和维修提供指导。
     在凝汽器换热面的不同区段，由于蒸汽参数、空气相对含量、冷却水参数和局部冷却管的排列形式等不相同，凝汽器各区段内换热状态也不相同，而且由于凝汽器汽侧换热的复杂性，至今理论上没有一种精确计算凝汽器传热系数的方法，实际工程中都是利用经验公式计算。目前应用的公式和别尔曼公式，在这两个公式中，由于没有将水侧与汽侧的换热分开计算，难以分析各因素对凝汽器换热的单独影响，尤其是空气含量和污垢两个主要因素的影响。
     1.1传热学会(HEI)计算公式K=K?β?β,βm(1)式中：Ko为基本传热系数，K?=c?√v,cl为冷却管外径系数；β3为清洁系数；βI为冷却水温修正系数；βm为冷却管的材料与壁厚修正系数；vw为管内冷却水流速。
     HEI公式是国外广泛采用的电站凝汽器传热系数计算公式。该公式简单，使用方便，有关冷却管及冷却水温的修正系数资料也较全。缺点是没有考虑影响传热的各种因素之间的联系，也没有说明变工况计算时如何考虑蒸汽负荷变化的影响。
1.2别尔曼公式
     K=14650中中中中(2)式中：ξ为冷却管内表面清洁状态、材料及壁厚修正系数；φw为冷却水流速和管径的修正系数；φ,为冷却水进口温度修正系数；φ,为冷却水流程数修正系数；φ?为凝汽器单位面积蒸汽负荷修正系数。别尔曼公式是前苏联以及包括中国等一些国家广泛采用的电站凝汽器总传热系数计算公式。该公式较全面地考虑了影响传热系数的各种因素。
     HEI公式和别尔曼公式，以及这两个公式引伸出来的其他公式，总传热系数的计算主要由决定冷却水侧对流换热强度的两个基本参数(管内冷却水流速和冷却水温)确定，而其他一些影响传热的因素则通过修正公式、系数、曲线予以考虑，没有考虑蒸汽中夹带的空气以及冷却管束几何参数对蒸汽侧对流放热强度的影响。
2多种凝汽器真空抽气系统的分析与比较
     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，射水抽气器是除气系统的核心设备，当前用于火电站的射水抽气器主要有以下三种形式：射水抽气器、水环真空泵和射水抽气器。
2.1射水抽气器
     射水抽气器是由工作喷嘴、吸入室、喉管和扩散器等组成，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。压力为pl的工作水经喷嘴降压增速形成高速射流，在吸入室及喉管入口段，射流边界带动周围的气体运动，使喉管环形空间的气体达到与液体大致相等的速度。射流在喉管的某一位置，射流的表面波突破水的表面张力使射流破碎，形成扩散运动的小水滴，与气体发生强烈的碰撞，既使气体加速，同时也对气体产生压缩，其结果形成小气泡并与水充分混合，成为大致均匀的两相流，后在扩散器中降速增压，将气体排向周围环境。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。
使用射水抽气器的不利因素主要有三个方面：
(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(1000～1200)t/h,其补水量则在2400t/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)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，系统安装欠合理，使得运行效率较低，其电能消耗均较大。
(3)运行维护工作量较大
2.2水环真空泵
     水环真空泵是利用回转件，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。在缺水的地区，选择水环真空泵是较佳方案。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，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。
2.3射水抽气器
     射水抽气器一般在实际应用中起到密封设备抽真空、冷凝器内不凝结气体的抽除及低压气体的压缩升压的作用，现已广泛应用于能源电力、空调制冷和石油化工等领域。
     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，并被凝汽系统回收，故仍是经济的，因此在高、中压参数的汽轮机中被广泛采用。早期设计的射水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。现代设计的多级射水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射水抽气器在工作中运行状态的好坏，除了与运行条件和操作水平有关以外，射水抽气器本身的结构设计也是一个重要的影响因素。因此依据射水抽气器实际运行条件，有针对性地对射水抽气器进行设计，会得到工作性能相对优良的射水抽气器。
使用射水抽气器作为运行抽气器，在节能、减排方面的优势主要表现在：
(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-汽一电”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。使用射汽射水抽气器作为除气设备则不消耗任何电能。
(2)节省水资源
     为了提高效率，射水抽气器一般均制成二级到三级。每级射水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℃),所以可以用凝泵出口的凝结水作为冷却水，以实现回收工作蒸汽的热量和减轻下一级负荷的目的，提高抽气器效率。同时，将凝结成水的工作蒸汽回收。故与射水抽气器和水环真空泵相比，它更能有效地利用能源并能避免水资源的损耗。
(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，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，射水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总结
     通过对凝汽器传热系数计算的分析，现广泛使用的计算方法里还存在一些漏洞，例如，计算方法里没有考虑蒸汽中夹带的空气以及冷却管束几何参数对蒸汽侧对流放热强度的影响，而在凝汽器实际运行当中，有些问题还没有确切的定论。但随着科技的发展，模拟设备也会越来越精准的分析实际运行情况，上述的问题也会得到很好的解决。因凝汽器的真空度直接影响机组的经济性，故真空抽气系统对凝汽器真空的维持起到毋庸置疑的作用，如何能使凝汽器更有效的建立真空性是真空抽气系统的要任务。所谓的更有效不仅指能使凝汽器快速、稳定的建立真空，还需要射水抽气器设备具有更节约能源的优越性。这些将是以后有识之士所要共同努力的方向。