凝汽器抽真空系統存在問題與優化建議研究

李超+劉慧杰

摘 要 真空泵組是凝汽器抽真空系統的核心組成部分，由于真空泵組的運行特性，在工作中使用極限抽吸壓力，這會一定程度上加大凝汽器壓力。同時，真空泵組的運行需要附屬的連接管路，其連接的合理性關系到凝汽器是否可以正常使用雙背壓設計的功能。本文就結合實際凝汽器抽真空系統的運行情況進行分析，對當前抽真空系統存在的問題進行研究，并提出相應的優化建議及措施。

關鍵詞 凝汽器；抽真空系統；現存問題；優化措施

中圖分類號 TP3 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）164-0200-01

1 凝汽器抽真空系統

1.1 凝汽器分類

按照汽輪機出口排氣壓力的不同，可將凝汽器分為單背壓凝汽器和雙背壓凝汽器。汽輪機凝汽器中所有低壓缸的排汽壓力都相等，則稱該凝汽器為單背壓凝汽器。而汽輪機凝汽器有2個不同的排汽壓力的情況下，則稱為雙背壓凝汽器。雙背壓凝汽器相比于單背壓凝器的優點在于，雙背壓凝汽器的平均背壓低于同等條件下單背壓凝汽器的背壓，因此汽機低壓缸的焓降就增大了，從而提高了汽輪機的經濟性。因此目前汽輪機組普遍采用雙背壓凝汽器。

1.2 抽真空系統

凝汽器可分為單背壓和雙背壓，2種擁有不同的參數和技術指標，但兩者都需要相匹配的抽真空。抽真空在凝汽器系統中的作用主要是抽出內部未凝結的氣體，保證凝汽器不會由于內部氣體的原因而提高自身壓力，導致排氣溫度提升。同時確保凝汽器內的潤滑油不會與水分相結合而形成酸，避免其對凝汽器造成的腐蝕和破壞。但目前的抽真空在設計和實際運行階段都存在有明顯的問題，影響了抽真空質量，從而影響了凝汽器整體的背壓和運行效率。

2 抽真空系統的問題

2.1 雙背壓凝汽器中壓力倒掛

上文所述，凝汽器有2個不同的排汽壓力則稱為雙背壓凝汽器，2種不同壓力的形成是由于循環水先后流經2個不同的凝汽器，在這個過程中循環水的溫度會發生變化，從而影響了2個凝汽器內的壓力指數，因此可將雙背壓凝器內分為高壓凝汽器和低壓凝汽器，而雙背壓凝汽器的運行基礎是高壓凝汽器壓力大于低壓凝汽器壓力，兩者相差壓力大約為1kPa。但目前部分600MW的雙背壓凝汽器在運行時，高壓凝汽器的壓力反而低于低壓凝汽器的壓力，這種壓力倒掛現象直接違背了雙背壓凝器的工作原理。

2.2 凝汽器壓力下降問題

凝汽器的正常運行情況中，內部壓力會隨著整體機組負荷的降低而降低，其中，抽真空的抽吸功能直接影響了壓力的下降指數。目前，部分凝汽器在整體機組的低負荷運行狀態中，由于抽真空無法對內部氣體進行有效抽吸，則會導致凝汽器壓力下降受到制約的情況。

2.3 機組長時間負荷

目前，部分600MW級別機組以及1？000MW級別機組處于長時間負荷的工作狀態中，該類機組在出場并投入正式使用時就存在兩個凝汽器的壓差過小的情況，無法滿足雙背壓凝汽器的高壓凝汽器壓力大于低壓凝汽器壓力的工作原理。同時低壓凝汽器的運行端差與高壓凝汽器的推算結果不相符合，導致低壓凝汽器內部破壞嚴重，傳熱功能惡化的情況產生。

3 真空泵特性及優化措施

3.1 水環式真空泵

水環式真空泵是目前應用最為廣泛的抽真空系統主設備，水環式真空泵的特點在于使用水作為泵體的密封，因此水環式真空泵的運行必須保證自身抽吸壓力大于水密封泵體而產生的飽和壓力。水環式真空泵在運行中會產生高溫，提升密封水的溫度，為了保證真空泵的抽吸能力，就需要使用冷卻器對密封水進行冷卻，保證密封水溫度處于正常狀態。如果冷卻器的冷卻水供應量不足或者由于長時間使用而沒有保養措施產生水垢，則會影響密封水溫度，導致真空泵抽吸能力下降。上文所述的低壓凝汽器壓力大于高壓凝汽器壓力的情況，很大程度上就是由于低壓凝汽器內水環式真空泵的密封水溫度要高于高壓凝汽器內真空泵的密封水溫度，低壓凝汽器的壓力也因為極限抽吸壓力的提高而提高，因此出現了這種壓力倒掛現象。

3.2 提高真空泵抽吸能力

要提高水環式真空泵的抽吸能力，對加強對泵體密封水溫度的控制是十分有效的措施，因此需要采取相應措施降低密封水溫度。在具體措施方面可以通過不斷補充低溫水的方式保持水環式真空泵汽水分離罐內的溫度，保持抽真空系統的極限抽吸壓力。另外需要隨時注意真空泵的密封水溫度變化情況，并對真空泵冷卻器進行周期性檢查，在日常使用結束后對冷卻器進行解題和清洗，保持冷卻器良好的運轉狀態。

3.3 大氣噴射器

大氣噴射器是水環式真空泵的抽吸壓力因凝汽器壓力問題而降低，并無法使用相關措施進行優化時而使用的工具，通過在真空泵入口處加裝大氣噴射器來提高真空泵抽吸壓力。在具體的措施方面，大氣噴射器使用大氣壓與真空泵壓力產生的壓差，通過空氣射流增加真空泵抽吸壓力，因此通常將大氣噴射器的一端放置在真空泵進口管道前，另一端在大氣環境中。大氣噴射器能夠很好的應對雙背壓凝汽器中的壓力倒掛現象，有效改善低壓凝汽器的壓力大于高壓凝汽器壓力的問題。同時針對不同季節的氣溫對真空泵抽吸能力的影響問題，大氣噴射器的運行同樣能夠有效降低溫度對凝汽器壓力降低造成的阻礙與制約。大氣噴射器的運用增加了真空泵的空氣流量，使真空泵抽吸室的壓力高于密封水溫度的極限抽吸壓力，因此能夠是真空泵運行中的噪聲得到有效控制，并且真空泵內部的葉輪部件避免了由于抽吸工作中產生的大量水汽而造成的腐蝕現象。

4 附屬連接管路的優化措施

機組在使用不同凝汽器的情況下，需要進行不同的管線布置。單背壓凝汽器由于凝汽器的氣壓相同，因此布線方式也較為簡單，普遍采用將兩根抽空氣管連接為一條母線的做法，減少機組內的管線數量，同時也節省了對整體機組的成本投入。而雙背壓凝汽器由于其技術特點的原因，對管線連接的要求要更高，通常可以分為串聯布置型和并聯布置型。串聯布置型將凝汽器中的高壓凝汽器管路接入低壓凝汽器中，2個凝汽器的管路在串聯之后形成母線接入真空泵組；并聯布置型則不將高壓凝汽器的管線與低壓凝汽器進行串聯，而是兩者分別接入真空泵組中，相互獨立。針對雙背壓凝汽器的功能與技術特點，串聯布置可能會導致凝汽器空氣抽出受阻，應該充分采用并聯式布置，能夠保證兩個凝汽器相互獨立的進行空氣抽吸，不干擾彼此工作。

5 結論

從該篇所述可以看出，水環式真空泵的密封水溫度，無論凝汽器是單背壓還是雙背壓，都會對其抽吸能力造成很大影響，通過降低密封水溫度是很有效的改善措施。在無法使用相應措施進行改善的情況下，則可以使用大氣噴射器來提高真空泵的抽吸能力，同時大氣噴射器的使用能夠防止真空泵的噪音污染以及水汽對真空泵葉輪造成的腐蝕問題。而由于雙背壓凝汽器的技術特性，2個凝汽器存在一定壓力差，因此使用并聯式布線，將2個凝汽器進行分隔，能夠有效提升凝汽器的抽真空性能。對現有問題進行分析，并采取相應的解決措施，是保證凝汽器抽真空系統運行效果與運行效率的關鍵所在。

參考文獻

[1]夏玉芳，劉興和.1 000MW超超臨界機組凝汽器抽真空系統優化[J].山東工業技術，2014（10）：30-31.

[2]柯吉欣，孫永平，包勁松，等.凝汽器抽真空系統存在問題的分析與解決[J].浙江電力，2011（9）：38-41.

[3]劉達，張海，柴國旭.雙背壓凝汽器抽真空系統優化改造[J].電站系統工程，2013（6）：62，64.

[4]馬汀山，程東濤，李永康.雙背壓凝汽器抽真空系統布置方式的研究[J].熱力發電，2012（3）：15-17，21.

[5]丁海麗，杜磊.論雙背壓凝汽器抽空氣系統的優化[J].科技創新與應用，2014（35）：58.