凝汽器真空设备的作用是在机组启动期间, 使凝汽器能在较短时间内建立起真空, 在正常运行条件下, 维持凝汽器的真空。水环式真空泵组是种性能优越的凝汽器抽真空设备, 具有使用安全、操作简便、运行经济、工作可靠等特点, 所以在内300、600MW 火电机组上得到了广泛地应用。水环式真空泵组般由水环式真空泵、密封水循环泵、密封水冷却用的热交换器以及汽水分离罐等设备组成。大气喷射器装置是在抽气器需要高度真空的情况下投入运行, 制造厂家往往作为选配件。电厂设备选型招标时, 有些电厂出于简化系统、便于运行控制等方面的考虑, 往往不考虑选配该大气喷射器装置。北仑发电厂600MW 机组凝汽器为双背压型式, 高、低压凝汽器分别配备两套100%容量的水环式真空泵组。在抽空气装置构成方面不同的是:期机组的水环式真空泵管道上接有个前置大气喷射器旁路,而二期机组没有选配前置大气喷射抽气器。在对、二期机组凝汽器夏季真空测试的过程中, 发现没有配置大气喷射器的二期机组水环式真空泵存在着极限真空抽吸能力不足的问题, 影响了低负荷运行阶段凝汽器真空的改善。这使笔者对凝汽器与水环式真空泵之间的匹配运行要求有了新的认识。
北仑发电厂、二期机组的凝汽器中作为循环冷却水的海水先流过低压凝汽器, 再进入高压凝汽器, 由于流经两只凝汽器的海水温度不同, 所以两只凝汽器的真空也有差异。在海水进水温度不变的情况下, 随着机组负荷的降低, 凝汽器热负荷减小, 高、低压凝汽器的真空是逐步改善的。在各个负荷阶段, 高、低压凝汽器之间将形成平均约1kPa 的压力差。当然, 双背压凝汽器的这正常工作规律是以良好的传热性能为基础的, 而凝汽器内积聚的空气能否被及时抽出则是保证凝汽器能正常工作的先决条件。
从真空泵的实际运行情况来看, 没有配置大气喷射器的真空泵运行噪声较大, 叶轮容易出现汽蚀损坏。而配置大气喷射器的期真空泵的运行噪声却很小, 从未发现有叶轮汽蚀的问题。分析其原因, 主要是因为二期真空泵的吸入区处于极限真空状态, 局部汽化后的水随着叶轮旋转, 压力升高而气泡破裂, 在叶轮表面发生局部的水锤作用, 运行噪声很大。在长期水锤作用下, 真空泵叶轮也容易损坏。而真空泵投运大气喷射器之后, 泵抽吸的空气流量大大增加, 真空泵吸入区的压力远高于密封水温度所对应的“极限抽吸压力” , 不会出现“汽蚀”现象, 真空泵的运行状况也就较为平稳。当真空泵内的密封水温度能始终低于凝汽器循环水出水温度加上正常端差所得出的“理想排汽温度” 时, 就算没有配置大气喷射式抽气器, 真空泵的“极限抽吸压力” 也不致于对凝汽器压力的下降形成制约。例如, 对300MW 机组单压凝汽器或600MW 机组的高压凝汽器来说, 凝汽器本身的压力水平较高, 只要真空泵的密封水冷却器效果符合要求, 般还不致于出现抽吸压力的限制, 在这种情况下,大气喷射器确实可以认为是真空泵组可有可无的“选配件” 。对双背压凝汽器中的低压凝汽器来说, 低压凝汽器出口的循环水温度较低, 其“理想排汽温度” 所对应的凝汽器压力也就较低。在机组低负荷运行阶段, 容易出现真空泵的“极限抽吸压力” 高于凝汽器压力应达值的情况, 建议在机组设备选型时, 好为低压凝汽器真空泵配置大气喷射器, 以彻底消除真空泵密封水温度升高对低压凝汽器真空改善的限制作用。对运行机组, 有必要经常检查真空泵的运行情况, 发现密封水温度偏高之类情况后, 应采取有效措施予以消除。在浙江金华燃机电厂的台联合循环机组汽轮机上, 笔者发现了因水环式真空泵的密封水温度偏高而致使“极限抽吸压力” 对凝汽器真空形成制约的情况。在往真空泵汽水分离罐中不断补充温度较低的补充水后, 降低了泵内密封水温度, 立刻产生了良好的效果, 在同样的额定负荷正常运行条件下, 可使凝汽器压力降低约1kPa 。
综上所述, 水环式真空泵是否需选配大气喷射器要根据其与凝汽器等设备的运行匹配要求来决定。对基建选型阶段的600MW等以上机组的双背压凝汽器低压凝汽器, 建议在真空泵组选型时配置大气喷射器。对已投运的机组,先应从提高冷却器冷却效果等方面着手, 努力降低密封水温度, 消除因真空泵抽吸能力不足而对凝汽器真空改善的制约。若采取常规措施后仍无法彻底消除问题, 则在水环式真空泵入口加装大气喷射器也是较为可取的方案, 还可以解决真空泵的运行噪声和汽蚀问题。
