一種新型節能環保多通道射水抽氣器的研發

何乃昌 劉永加 楊小青

（連云港正航電力節能技術有限公司，江蘇 連云港222022）

0 引言

凝汽器抽真空設備廣泛應用于電廠、化工、冶金以及航天等技術領域。凝汽器是電廠中的重要設備之一，提高凝汽器的真空度對大機組尤為重要，其直接影響著整個汽輪機組的安全性和經濟性。

凝汽設備的工作任務，一是在汽輪機排汽管內建立真空并能夠加以維持，二是回收潔凈的凝結水后供給鍋爐。如果在機組啟動前無法建立凝汽器真空，機組的啟動時間就會被延誤，造成一定的損失。以200MW汽輪機為例，當排汽壓力由0．004MPa升到0．005 5MPa時，在相同進汽量下將少發電功率2 000kW。由于大型凝汽器多為殼體結構，再熱循環機組真空系統復雜等，一般難以長期保持合格的真空嚴密性，為此，開發一種高抽吸量、低能耗的射水抽氣器顯得尤為必要。

1 射水抽氣器獲得最佳工作效果的條件

射水抽氣器是一種典型的水、氣兩相流裝置，水束的能量是氣相運動所需能量的全部來源，為了提高凝汽器的真空度，就要讓水質點“裹挾”更多的氣體。想要更好地完成這一交換就必須滿足以下條件：

（1）在吸入室中選取流速最佳以及截面最佳的單股水束，以便讓水束的分散度能夠達到最佳，同時分散后的水質點又達到動量最佳，這個時候，才能以水的最少量“裹挾”氣體的最多量。這是實現低能耗、高功效的基本條件。

（2）吸入室內的水質點與空氣的混合達到最均勻。

（3）使水束所“裹挾”的氣體能全部進入喉管。

（4）在混合室中，要在不太長的喉管中使兩相流的混合達到均勻。

在生產大型的射水抽氣器時，上面提到的這幾種條件使用傳統的設計方法很難實現，這也是大型的射水抽氣器工作效率較低的原因所在。

2 新型節能環保多通道射水抽氣器研究的關鍵技術

應用現有技術的凝汽器抽真空設備主要有2種：射水抽氣器、真空泵。目前的射水抽氣器結構中，真空室上連接的喉管為普通管道，水直接通過喉管進入水箱，使用時容易發生返流現象，不能保證機組的長時間正常運行。因此，迫切需要開發一種高效且能保證機組長時間正常運行的抽真空設備。

新型節能環保多通道射水抽氣器是一種凝汽器抽真空設備，其針對現有技術存在的不足，提供了一種更為合理的結構，從而實現抽吸效率更高、無汽水返流情況發生、有效保證機組長時間正常運行的目的。

新型高效節能環保多通道射水抽氣器，在多通道喉管內設有特殊設計的導流防返流裝置，能在短時間內建立所需要的真空。它具有結構緊湊簡單、維護保養起來方便、工作性能可靠、建立所需的真空用時短等優點。

新型多通道射水抽氣器中有主流通道和輔流器。主流通道結構中，吸入室是兩側對稱的，在吸入室內設有分流室。輔流器是以小孔群方式組成的輔通道，小孔按照一定節距排列。這樣降低了氣體的阻力，消除了氣相偏流的狀況，增加了兩相質點能量交換。傳統的設計方法幾十年來都是按照相似定律來設計，用舊的公式來確定大型抽氣器的幾何尺寸，此相似放大法就與前述吸入室及喉管內的工作機理相悖。在設計新型高效節能環保多通道射水抽氣器時，經過對比試驗，采用新的計算方法，確定了吸入室的結構、喉口的結構形狀、喉徑與噴嘴的面積比值、喉管長徑比以及余速抽氣器的結構母型。各喉管的入口采用漸縮型收縮段，經過多次對比試驗確定了傾斜角及喉管的長徑比。在噴嘴的進出口處開多角度小孔群，接管道作為尾端抽吸管，用于抽吸阻力大、氣量少的抽吸對象，如冷風器水室。根據不同容量的抽氣器來選擇通道的數量以及水壓，獲得截面與流速的最佳狀態，實現吸入室工作的高效率。新型多通道射水抽氣器從喉管下段至出口采用了分段抽氣，后置式余速抽氣器也是多通道，供汽機分場抽吸軸封加熱器、凝汽器、冷風器水室等處不凝結氣體之用。

射水抽氣器的結構如圖1所示。喉管內設有螺旋狀的導流板，管壁上設有新型吸聲材料層，同時用吸聲罩罩住所有喉管，吸聲罩由吸聲材料制成，雙重降低設備在使用中產生的噪音。進水室內設有喇叭射流分配過濾網，可以使進入真空室內的水分配均勻，同時過濾雜質。設備內的噴嘴為新型高效節能旋射流噴嘴。在真空室內，進汽室上連接了汽流分配盤，汽流分配盤的結構示意圖如圖2所示，汽流分配盤上設有若干個均勻的出汽孔，可以使真空室內的汽水混合均勻。喉管通過喇叭狀收集管與真空室連接，在喉管的后端部連接有余速抽氣器。水箱與進水室之間設有回水管路，對水進行回收循環利用。進汽室上設有自動止回閥，當射水泵發生故障時，防止汽水倒流入凝汽器。

3 新型高效抽氣器的技術經濟效果分析

新型抽氣器與原有設備相比，同樣條件下抽空氣量由21．5kg／h提高到36．5kg／h，1臺國產125MW 汽輪機用多通道射水抽氣器每年可節煤500t，節電8．6萬kW·h，降低噪音25dB。

圖1 射水抽氣器結構示意圖

圖2 汽流分配盤結構示意圖

新型多通道射水抽氣器系列產品有單通道至14通道等多種結構型式，主抽氣器抽吸量自3kg／h至200kg／h多種系列。相同的功耗下，抽吸量可比原設備提高1倍。同時節煤、節電效益明顯。以用于N125型汽輪機的ZHTD－40型抽氣器為例，吸氣量由現在的23kg／h提高到40kg／h（0．004MPa），比耗功為1．2kW／kg，正常情況下年節煤500t，節電20余萬kW·h，在真空嚴密性差的情況下更可避免少發電力的可觀損失。如再計入余速利用的效益，其綜合性能更是老式水抽及真空泵所不能比擬的。

產品規模化生產以后年產量達240余臺，年新增產值2 400萬元，稅收126萬元。項目產業化后可新增就業人數40余人，解決區域部分下崗人員再就業問題，還可拉動地方經濟，推動地方經濟的可持續發展。

4 結語

新型節能環保多通道射水抽氣器解決了現有技術中汽水返流、抽吸效率不高等問題。由于設備的多通道喉管內設有特殊設計的導流防返流裝置，因此可在啟動初期短時間內建立真空，且工作性能可靠，效率高。新型節能環保多通道射水抽氣器產品系國內外大、中型水—氣噴射泵中之最新型式，可替代國外進口的真空泵節能系統，技術已達國內領先水平。

［1］王又武，張亮．影響凝汽器真空的因素分析及對策［J］．華中電力 ，2002（3）