第四章 汽轮机的凝汽设备第四节 抽 气 器.doc

第四节 抽 气 器抽气器的作用是抽出凝汽器内不能凝结的气体，以保持凝汽器的真空和传热良好。抽气器的实质上起压气机的作用，它将蒸汽空气混合物从很低的压力压缩到略高于大气压，以排入大气。抽气器的增压比一般为1540。国内电站中的小型机组上一般采用射汽抽气器；大型单元再热机组上一般用射水抽气器；近几年来开始应用水环式真空泵。一、 射汽抽气器射汽抽气器如图4.4.1所示，由工作喷嘴A、外壳B和扩压管C组成。工作蒸汽进入喷嘴A，A中的高速气流在混合室中与周围气体分子产生动量交换，夹带气体分子前进，使周围形成真空。外壳的入口与凝汽器抽气口相连，蒸汽空气混和物不断的被吸入混合室进入扩压管。在这里气流动能转化为压力能，速度降低，压力升高。蒸汽空气混合物最终排入大气。 当抽气器扩压管的增压比太大时，效率较低。因此、长期远行的主抽气器均作成两级或三级，且使每一级的扩压管增压比都较小，效率较高，以减少工作蒸汽的总的消耗量。同等容量的三级射汽抽气器约比两级的少10的工作蒸汽。二、 射水抽气器短喉部射水抽气器结构示意图如图4.4.2所示。一般由专用水泵供给工作水，工作水进入水室1，然后进入喷嘴2，形成高速水流，在高速水流周围形成高度真空，凝汽器的蒸汽空气混合构被吸进混合室3，与工作水相混合，部分蒸汽立即在工作水表面凝结，然后一起进入扩压管4，速度减小、压力升高后排出扩压管。为了节省能量消耗，扩压管出口常接一直径与它相同的2.54m长排水管6，插在排水井水面以下，这一排水管中的水柱借助重力下落，可使扩压管出口压力减小24.539.2kPa，从而节省工作水的能量捎耗。当专用水泵或其电动机故随或厂用电中断时，工作水室水压立即消失，混合室内就不能建立真空。这时凝汽器压力仍是很低的，而排水井水面的压力是大气压力，故不洁净的工作水(循环水)将从扩压管倒流入凝汽器污染凝结水。为此在混合室入口处设置了逆止阀5，用以阻止工作水倒流。射水抽气器结构简单，工作可靠，启动运行方面。通常需专设工作水泵，工作水量较大。被抽出的混合气体中蒸汽含量较大，不能回收，工质损失较多，但不像射汽抽气器需要考虑工作蒸汽来源。适用于滑参数启动和滑压运行的单元制再热机组。东方汽轮机厂通过大量试验于1980年研制成长喉部射水抽气器，如图443所示。这种长喉部射水抽气器用于200Mw、300 Mw机组时，消耗功率由原来短喉部射水抽气器的190 kw降为91kw，单位功耗(即每小时抽lkg空气量的功率消耗)由2.46kW/()降至1.25kw()。达到当时法、意等国的同类产品的水平、被推广到全国200Mw、300Mw等大机组上使用。一般认为提高射水抽气器经济性的关键在于高速流体降速、升压之前，流速能等于或大于当地音速，即达到临界工况，因为在临界工况下没有倒流损失，突然压缩损失最小，扩压充分，排出速度低，余速动能损失较小。获得临界工况又以在突然压缩区之前获得均匀的两相混合流为前提。流体在喉部进口处是混合得极不均匀的，长候部提供了均匀混合的条件，在流动过程中使两相流体均匀混合的程度逐渐增加从而达到临界工况。到喉部出口附近的区间，流体突然被压缩，压力提高到足以排出抽气器的程度，因而大大节省了功耗。图4.4.4是CS4.575l型长喉部射水抽气器在工作水压0255MPa不变。工作水温变化时的特性曲线，纵坐标是抽气压力横坐标是被抽除的干空气量。由图可见，工作水温高时，同一抽气量下的抽气压力将升高。这是因为工作水温升高时，相应的饱和压力也升高，在抽气器高速水流所形成的相同负压下、会使更多的工作水汽化，混合室内水蒸汽分压升高，使抽气压力升高。工作水温t升高的原因有二：一是射水泵的耗功由于工作水与管壁及水分子之间的摩擦和碰撞而绝大部分转变成热能，加热工作水；二是从凝汽器抽出来的汽气混合物中的蒸汽在工作水流表面凝结时所放出的大量汽化潜热以及空气所含的很少量热量。随着工作水温t的不断升高，射水抽气器抽气压力p升高，将使凝汽器真空降低。所以射水抽气器运行时必须监视工作水温的变化，定期的或连续的溢出高温工作水，补充低温工作水，防止工作水温过高。图4.4.5是C-35-25-1型短喉部射水抽气器工作水温t不变，工作水压p改变时的特性曲线，由图可见，当工作水压p由98.1kPa增加到177kPa时，抽汽压力p是逐渐降低的，这是因为工作水压升高时，工作水量增加，喷嘴出口流速增大，故在抽吸同量空气的条件下，抽气压力p就会降低，凝汽器真空就会升高。但当工作水压由177kPa增加到216kPa时，抽气压力p却升高了，这是因为抽气器结构尺寸已定，工作水压p继续升高使流量进一步增加，在扩压管出口会发生排水阻塞现象，使排水管水压升高，影响到混合式的抽气压力p也升高。通过试验还可以确定时水抽气器工作水压的最佳值 三、水环式真空泵。水环式真空泵的功耗低。运行维护方便，在西欧等国已较多地用在电站凝汽设备上。我国300Mw与600Mw反动式考核机组也是用它配套的。水环式真空泵的结构原理如图4.4.6所示。叶轮偏心地安装在泵壳内朝箭头方向转动，水的离心力所形成的旋转水环的近似圆与泵壳同心水环、叶片与叶轮两端的侧扳构成若干个小的密闭空腔。侧扳上有吸入气体和压出气体的槽所以侧扳又称分配器。在前半转，即由图中a处转到b处时，在水活塞的作用下，空腔增大压力降低，这时通过分配器吸入气体。在后半转，即由c转到d处，空腔减小，压力升高，这时通过分配器可排出气体。随气体一起排出的有一小部分水，经过气水分离器分离气体后，这一小部分水又送回泵内、所以水的损失很少。为了保证恒定的水环在运行中需要向泵内补入凝结水，但补水量很少。转子两端用