一种新型节能环保多通道射水抽气器的研发

何乃昌 刘永加 杨小青

（连云港正航电力节能技术有限公司，江苏 连云港222022）

0 引言

凝汽器抽真空设备广泛应用于电厂、化工、冶金以及航天等技术领域。凝汽器是电厂中的重要设备之一，提高凝汽器的真空度对大机组尤为重要，其直接影响着整个汽轮机组的安全性和经济性。

凝汽设备的工作任务，一是在汽轮机排汽管内建立真空并能够加以维持，二是回收洁净的凝结水后供给锅炉。如果在机组启动前无法建立凝汽器真空，机组的启动时间就会被延误，造成一定的损失。以200MW汽轮机为例，当排汽压力由0．004MPa升到0．005 5MPa时，在相同进汽量下将少发电功率2 000kW。由于大型凝汽器多为壳体结构，再热循环机组真空系统复杂等，一般难以长期保持合格的真空严密性，为此，开发一种高抽吸量、低能耗的射水抽气器显得尤为必要。

1 射水抽气器获得最佳工作效果的条件

射水抽气器是一种典型的水、气两相流装置，水束的能量是气相运动所需能量的全部来源，为了提高凝汽器的真空度，就要让水质点“裹挟”更多的气体。想要更好地完成这一交换就必须满足以下条件：

（1）在吸入室中选取流速最佳以及截面最佳的单股水束，以便让水束的分散度能够达到最佳，同时分散后的水质点又达到动量最佳，这个时候，才能以水的最少量“裹挟”气体的最多量。这是实现低能耗、高功效的基本条件。

（2）吸入室内的水质点与空气的混合达到最均匀。

（3）使水束所“裹挟”的气体能全部进入喉管。

（4）在混合室中，要在不太长的喉管中使两相流的混合达到均匀。

在生产大型的射水抽气器时，上面提到的这几种条件使用传统的设计方法很难实现，这也是大型的射水抽气器工作效率较低的原因所在。

2 新型节能环保多通道射水抽气器研究的关键技术

应用现有技术的凝汽器抽真空设备主要有2种：射水抽气器、真空泵。目前的射水抽气器结构中，真空室上连接的喉管为普通管道，水直接通过喉管进入水箱，使用时容易发生返流现象，不能保证机组的长时间正常运行。因此，迫切需要开发一种高效且能保证机组长时间正常运行的抽真空设备。

新型节能环保多通道射水抽气器是一种凝汽器抽真空设备，其针对现有技术存在的不足，提供了一种更为合理的结构，从而实现抽吸效率更高、无汽水返流情况发生、有效保证机组长时间正常运行的目的。

新型高效节能环保多通道射水抽气器，在多通道喉管内设有特殊设计的导流防返流装置，能在短时间内建立所需要的真空。它具有结构紧凑简单、维护保养起来方便、工作性能可靠、建立所需的真空用时短等优点。

新型多通道射水抽气器中有主流通道和辅流器。主流通道结构中，吸入室是两侧对称的，在吸入室内设有分流室。辅流器是以小孔群方式组成的辅通道，小孔按照一定节距排列。这样降低了气体的阻力，消除了气相偏流的状况，增加了两相质点能量交换。传统的设计方法几十年来都是按照相似定律来设计，用旧的公式来确定大型抽气器的几何尺寸，此相似放大法就与前述吸入室及喉管内的工作机理相悖。在设计新型高效节能环保多通道射水抽气器时，经过对比试验，采用新的计算方法，确定了吸入室的结构、喉口的结构形状、喉径与喷嘴的面积比值、喉管长径比以及余速抽气器的结构母型。各喉管的入口采用渐缩型收缩段，经过多次对比试验确定了倾斜角及喉管的长径比。在喷嘴的进出口处开多角度小孔群，接管道作为尾端抽吸管，用于抽吸阻力大、气量少的抽吸对象，如冷风器水室。根据不同容量的抽气器来选择通道的数量以及水压，获得截面与流速的最佳状态，实现吸入室工作的高效率。新型多通道射水抽气器从喉管下段至出口采用了分段抽气，后置式余速抽气器也是多通道，供汽机分场抽吸轴封加热器、凝汽器、冷风器水室等处不凝结气体之用。

射水抽气器的结构如图1所示。喉管内设有螺旋状的导流板，管壁上设有新型吸声材料层，同时用吸声罩罩住所有喉管，吸声罩由吸声材料制成，双重降低设备在使用中产生的噪音。进水室内设有喇叭射流分配过滤网，可以使进入真空室内的水分配均匀，同时过滤杂质。设备内的喷嘴为新型高效节能旋射流喷嘴。在真空室内，进汽室上连接了汽流分配盘，汽流分配盘的结构示意图如图2所示，汽流分配盘上设有若干个均匀的出汽孔，可以使真空室内的汽水混合均匀。喉管通过喇叭状收集管与真空室连接，在喉管的后端部连接有余速抽气器。水箱与进水室之间设有回水管路，对水进行回收循环利用。进汽室上设有自动止回阀，当射水泵发生故障时，防止汽水倒流入凝汽器。

3 新型高效抽气器的技术经济效果分析

新型抽气器与原有设备相比，同样条件下抽空气量由21．5kg／h提高到36．5kg／h，1台国产125MW 汽轮机用多通道射水抽气器每年可节煤500t，节电8．6万kW·h，降低噪音25dB。

图1 射水抽气器结构示意图

图2 汽流分配盘结构示意图

新型多通道射水抽气器系列产品有单通道至14通道等多种结构型式，主抽气器抽吸量自3kg／h至200kg／h多种系列。相同的功耗下，抽吸量可比原设备提高1倍。同时节煤、节电效益明显。以用于N125型汽轮机的ZHTD－40型抽气器为例，吸气量由现在的23kg／h提高到40kg／h（0．004MPa），比耗功为1．2kW／kg，正常情况下年节煤500t，节电20余万kW·h，在真空严密性差的情况下更可避免少发电力的可观损失。如再计入余速利用的效益，其综合性能更是老式水抽及真空泵所不能比拟的。

产品规模化生产以后年产量达240余台，年新增产值2 400万元，税收126万元。项目产业化后可新增就业人数40余人，解决区域部分下岗人员再就业问题，还可拉动地方经济，推动地方经济的可持续发展。

4 结语

新型节能环保多通道射水抽气器解决了现有技术中汽水返流、抽吸效率不高等问题。由于设备的多通道喉管内设有特殊设计的导流防返流装置，因此可在启动初期短时间内建立真空，且工作性能可靠，效率高。新型节能环保多通道射水抽气器产品系国内外大、中型水—气喷射泵中之最新型式，可替代国外进口的真空泵节能系统，技术已达国内领先水平。

［1］王又武，张亮．影响凝汽器真空的因素分析及对策［J］．华中电力 ，2002（3）