摘要：凝汽式汽轮机广泛地用在现代火电站所用的汽轮机上，它是凝汽式汽轮机装置不可或缺的关键部件之一。该器件的工作性能同装置的热经济性与运行可靠性是息息相关的。此外，采用水环式真空泵这种技术，是对于大型火力发电厂的抽气设备内经常用到的，会提高对调节凝汽器的真空状态的性能与作用。本文阐述了凝汽器真空技术，其作用是团结在在国家节能减排的大旗中，通过机组废气等工质，采用余热制冷对于凝汽器真空系统内，得到自循环的冷冻水，最终实现提高凝汽器真空状态的需要。此系统可适用于发电机组工作温度较高的环境中，节能效益表现特别优异。
关键词：发电厂；真空提升系统；技术分析
1.火力发电机组真空系统研究的现状和发展
火力发电厂整体效益的提升是所有电厂科研人员追求的重要目标。随着测量技术的不断提高、计算机软件技术和通讯技术的飞跃发展以及电厂大型机组运行管理要求的日益提高，国内外科研工作者对真空提升系统内的主要设备如汽轮机高、低压缸、循环水泵等进行了很多的相关研究，通过对于电厂真空系统的性能进行了十分深入的研究，同时针对一些相关的测试方面的软件开发方面取得了非常多的成果。
真空系统中凝汽器的性能是制约电厂真空效果的一个关键因素，国内外电厂科研人员都为此投入了大量的精力。例如，由EPRI资助开发的凝汽器在线性能检测系统，能够给予实时监测凝汽器的运行参数展开全部所有单元机组热效率的影响的分析以及研究工作。
2．机组真空系统的结构与所遇到的问题
目前国内绝大多数的火力发电厂的工作原理是：以水蒸气为工作物质，先将热能转化为机械能能，然后再把机械能转化为电能，其中第一个转化过程是通过汽轮机及相关设备完成。从蒸汽动力循环理论得知，要提高机组的热效率，可通过两种方法实现，一是提高汽轮机蒸汽初参数，二是降低终参数，如排汽压力。汽轮机的排汽压力一般在30---50Kpa左右，“排汽凝结”是降低排汽压力最有效的方法。其理论依据是：排汽遇冷凝结，体积将会缩小大约三万倍。凝汽器即是基于这样的原理运行的，设计目的就是凝结汽轮机的排汽，具体需要如下的要求：
第一，凝汽器管系要求存在一定流量的冷却水，作用是对于蒸汽进行凝结。
第二，凝结水泵要求把所有凝结水都抽走，从而需要能够对于造成凝结水的现象，最终破坏蒸汽凝结效果的现象进行本质上的避免。
第三，抽气器要需将所有的气体杂质，其中包含了漏入的空气，还包含了排汽中部分不凝结的气体，这些气体都必须抽走。
真空的形成是很多系统共同作用的效果，任何一个系统工作状况的变化都会影响真空效果。针对常规情况而言，对于汽轮机真空系统而言，本身的结构是十分复杂的，同时是一个多分的热力系统，核心部件有低压缸排汽、凝汽器汽侧、轴封系统、抽真空以及低压加热器系统等。
3.影响凝汽器真空的原因分析
对于真空系统而言，将会出现掺入较多空气杂质，但是却不能够实时被抽走的现象，这种情况会提高机组的排汽温度与排汽压力，从而导致机组效率变低，增大功耗，还有可能提高汽轮机运行的危险系数；另外，由于凝汽器内有空气的存在，将会降低蒸汽与冷却水的换热系数，导致排汽与冷却水出水温差增大。其次，对于真空系统而言，将会出现掺入较多空气杂质，但是却不能够实时被抽走的现象，但这无疑增加抽气设备的负荷，消耗多余的工业水电。最后，对于真空系统而言，将会出现掺入较多空气杂质，但是却不能够实时被抽走的现象，内部漏入的空气将会导致凝汽器过冷度过大，系统热经济性降低，凝结水的溶氧量增加，可造成低压设备氧化腐蚀。
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凝汽器中的空气来源有：一是新蒸汽，但是由于锅炉给水经过了除氧处理，故这项几乎可忽略不计；二是在真空状态下，由于内外存在较大的压力差，对于相关部件与系统的接13不严密处可能会渗入空气，这是凝汽器内部空气的主要来源。通常在空气严密性良好时，能够渗入的空气量不足万分之一，虽然量很少但是破坏力却不小。
4．凝汽器真空的影响因素
4．1真空泵工作水温
我们都知道液体的汽化压力和液体的温度有很大的关系，温度高，汽化压力高，导致泵的真空度低，所以降低工作液的温度是有利于提高泵的真空度的，对于较高温度的工作液，需要通过换热降低工作液温度的方法来提高真空泵的真空度。水在20度饱和蒸汽压力为0．02MPa，水在50度饱和蒸汽压力为0．1MPa，饱和蒸汽压力提高了5倍多。由此看来，特别在夏季真空泵冷却水温上升时，将较大影响到工作水温，真空泵效率下降，机组真空将下降。所以应尽量采取降低冷却水温的措施，保证真空泵的正常出力和效率。
4．2真空泵工作流量
水环式真空泵系统工作水通常由冷却器提供，冷却器存在较大的压损，会影响真空泵工作水流量。如果实际水流量低于最佳水流量，真空泵抽气能力下降；反之会有所提高。对于某一抽气工况，真空泵存在最佳工作水流量；如果实际水流量低于最佳水流量，真空泵抽气能力下降。
空气的存在会增加凝结换热热阻，空气分压取决于漏入量和抽出量的平衡状态，漏入量增大或抽出量减少时，空气分压增大，真空降低；漏入量减少或抽出量增加，空气分压会降低，真空上升。即使真空系统的严密性良好，如若抽气设备发生故障，不能迅速有效地抽走空气。也将增加空气含量．引起传热系数K减小和真空降低。
真空系统管道和设备漏点问题是可以通过专门的检测设备做到发现与治理的，但是一些潜在的无法明显观测到的因素往往是我们所不易发觉的，譬如循环水温度、流量的季节性变化，水质好坏与凝汽器内部冷却管的传热热阻的关系，热交换区对流强度的分布与机组负荷排气量的影响，真空泵的出力，过冷区结构的影响等等。
凝汽器真空提高系统是响应国家节能减排号召在循环水量，循环水温度保持不变的基础上，利用机组废气等工质作为实现余热制冷动力来源。该装置在真空泵上增加一套辅助智能制冷设备，系统主要由制冷动力装置、蒸发器、控制器、吸收器、冷凝器、发生器、干燥过滤器，高、低压表、进出水管、高低压开关、程序控制器等硬件和智能控制系统软件组成。整个真空泵在智能制冷设备的控制下维持在低温状态，在这种真空提高系统顺利运转时，能给真空泵提供15度以下的工作液，主要的用途为提升真空泵对于其吸入侧压力中出现的饱和温度同工作水温这个二者之间产生的温差，保证其能够于特定水温中进行运行工作，从而符合最大抽吸的情况下，进一步保证系统真空度的提升。
5．结论
火电厂汽轮机系统结构复杂，对其进行研究分析以及应用是一个综合性较强的方向。由于通过改善真空系统可以实现火电厂的节约能源、降低消耗的目标，针对火电厂汽轮机真空系统而言，对于其开展科技创新，寻求技术突破有着十分核心的地位。本文通过对真空系统进行了细致的分析研究，通过试验的方法得到了影响此系统性能的关键因素。文中所分析的凝汽器真空提升装置是在系统本身真空泵工作的基础上，利用增加智能制冷装置的方式，保证全部真空泵都处于低温条件中进行运行。
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论文作者:赵宗金
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/14
标签：凝汽器论文; 真空论文; 真空泵论文; 系统论文; 机组论文; 汽轮机论文; 空气论文; 《电力设备》2017年第36期论文;