凝汽器真空設備的作用是在機組啟動期間, 使凝汽器能在較短時間內建立起真空, 在正常運行條件下, 維持凝汽器的真空。水環式真空泵組是種性能優越的凝汽器抽真空設備, 具有使用安全、操作簡便、運行經濟、工作可靠等特點, 所以在內300、600MW 火電機組上得到了廣泛地應用。水環式真空泵組般由水環式真空泵、密封水循環泵、密封水冷卻用的熱交換器以及汽水分離罐等設備組成。大氣噴射器裝置是在抽氣器需要高度真空的情況下投入運行, 制造廠家往往作為選配件。電廠設備選型招標時, 有些電廠出于簡化系統、便于運行控制等方面的考慮, 往往不考慮選配該大氣噴射器裝置。北侖發電廠600MW 機組凝汽器為雙背壓型式, 高、低壓凝汽器分別配備兩套100%容量的水環式真空泵組。在抽空氣裝置構成方面不同的是:期機組的水環式真空泵管道上接有個前置大氣噴射器旁路,而二期機組沒有選配前置大氣噴射抽氣器。在對、二期機組凝汽器夏季真空測試的過程中, 發現沒有配置大氣噴射器的二期機組水環式真空泵存在著極限真空抽吸能力不足的問題, 影響了低負荷運行階段凝汽器真空的改善。這使筆者對凝汽器與水環式真空泵之間的匹配運行要求有了新的認識。
北侖發電廠、二期機組的凝汽器中作為循環冷卻水的海水先流過低壓凝汽器, 再進入高壓凝汽器, 由于流經兩只凝汽器的海水溫度不同, 所以兩只凝汽器的真空也有差異。在海水進水溫度不變的情況下, 隨著機組負荷的降低, 凝汽器熱負荷減小, 高、低壓凝汽器的真空是逐步改善的。在各個負荷階段, 高、低壓凝汽器之間將形成平均約1kPa 的壓力差。當然, 雙背壓凝汽器的這正常工作規律是以良好的傳熱性能為基礎的, 而凝汽器內積聚的空氣能否被及時抽出則是保證凝汽器能正常工作的先決條件。
從真空泵的實際運行情況來看, 沒有配置大氣噴射器的真空泵運行噪聲較大, 葉輪容易出現汽蝕損壞。而配置大氣噴射器的期真空泵的運行噪聲卻很小, 從未發現有葉輪汽蝕的問題。分析其原因, 主要是因為二期真空泵的吸入區處于極限真空狀態, 局部汽化后的水隨著葉輪旋轉, 壓力升高而氣泡破裂, 在葉輪表面發生局部的水錘作用, 運行噪聲很大。在長期水錘作用下, 真空泵葉輪也容易損壞。而真空泵投運大氣噴射器之后, 泵抽吸的空氣流量大大增加, 真空泵吸入區的壓力遠高于密封水溫度所對應的“極限抽吸壓力” , 不會出現“汽蝕”現象, 真空泵的運行狀況也就較為平穩。當真空泵內的密封水溫度能始終低于凝汽器循環水出水溫度加上正常端差所得出的“理想排汽溫度” 時, 就算沒有配置大氣噴射式抽氣器, 真空泵的“極限抽吸壓力” 也不致于對凝汽器壓力的下降形成制約。例如, 對300MW 機組單壓凝汽器或600MW 機組的高壓凝汽器來說, 凝汽器本身的壓力水平較高, 只要真空泵的密封水冷卻器效果符合要求, 般還不致于出現抽吸壓力的限制, 在這種情況下,大氣噴射器確實可以認為是真空泵組可有可無的“選配件” 。對雙背壓凝汽器中的低壓凝汽器來說, 低壓凝汽器出口的循環水溫度較低, 其“理想排汽溫度” 所對應的凝汽器壓力也就較低。在機組低負荷運行階段, 容易出現真空泵的“極限抽吸壓力” 高于凝汽器壓力應達值的情況, 建議在機組設備選型時, 好為低壓凝汽器真空泵配置大氣噴射器, 以徹底消除真空泵密封水溫度升高對低壓凝汽器真空改善的限制作用。對運行機組, 有必要經常檢查真空泵的運行情況, 發現密封水溫度偏高之類情況后, 應采取有效措施予以消除。在浙江金華燃機電廠的臺聯合循環機組汽輪機上, 筆者發現了因水環式真空泵的密封水溫度偏高而致使“極限抽吸壓力” 對凝汽器真空形成制約的情況。在往真空泵汽水分離罐中不斷補充溫度較低的補充水后, 降低了泵內密封水溫度, 立刻產生了良好的效果, 在同樣的額定負荷正常運行條件下, 可使凝汽器壓力降低約1kPa 。
綜上所述, 水環式真空泵是否需選配大氣噴射器要根據其與凝汽器等設備的運行匹配要求來決定。對基建選型階段的600MW等以上機組的雙背壓凝汽器低壓凝汽器, 建議在真空泵組選型時配置大氣噴射器。對已投運的機組,先應從提高冷卻器冷卻效果等方面著手, 努力降低密封水溫度, 消除因真空泵抽吸能力不足而對凝汽器真空改善的制約。若采取常規措施后仍無法徹底消除問題, 則在水環式真空泵入口加裝大氣噴射器也是較為可取的方案, 還可以解決真空泵的運行噪聲和汽蝕問題。
