本發(fā)明涉及一種電廠凝汽器抽真空系統(tǒng)，尤其涉及一種用于火電廠節(jié)能改造的射流真空系統(tǒng)及其真空維持方法，用于滿足火電廠凝汽器冷端節(jié)能改造的需求。

背景技術(shù)：

凝汽器對(duì)于火電機(jī)組而言是一個(gè)重要組成部分，凝汽器的工作性能的好壞直接影響整個(gè)機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性和安全性。由于凝汽器及其輔助設(shè)備龐大，不可避免的會(huì)漏入空氣，為了防止不凝結(jié)氣體在凝汽器內(nèi)集聚，使其壓力升高，需要使用真空泵抽氣，及時(shí)抽出凝汽器內(nèi)的空氣和水蒸氣，是保證整個(gè)機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行關(guān)鍵。

典型的真空系統(tǒng)改造方案中，難以兼顧“安全+節(jié)能”核心要求。目前使用較廣泛的抽氣設(shè)備主要是水環(huán)式真空泵、射水式真空泵和射汽式真空泵，這些真空泵設(shè)備的效率較低，僅有35％左右。以水環(huán)式真空泵為例，安全方面：隨著泵體內(nèi)工作液溫度不斷升高，真空泵抽氣能力急劇下降，無(wú)法維持真空，甚至有些需要兩臺(tái)真空泵同時(shí)運(yùn)行，受汽蝕現(xiàn)象影響較大，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行易導(dǎo)致葉片的斷裂，威脅機(jī)組的安全運(yùn)行。節(jié)能方面：機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，維持系統(tǒng)真空時(shí)有較大余量，把火電廠凝汽器建立真空的真空泵用作維持真空將耗費(fèi)較多能量，盡管目前已有通過(guò)使用小型真空泵代替大型真空抽射裝置的改造方案，有一定的節(jié)能率(小于20-30％)，但卻以犧牲快速建立真空的設(shè)計(jì)要求為代價(jià)，難以滿足在30分鐘內(nèi)快速建立啟動(dòng)真空的設(shè)計(jì)要求。一般來(lái)說(shuō)，汽蝕和能耗是目前國(guó)內(nèi)火電廠真空泵存在的主要問(wèn)題，現(xiàn)有方案不能同時(shí)解決目前水環(huán)真空泵存在的安全和節(jié)能問(wèn)題，且可能引入不利因素。

專利號(hào)201310040062.0，公開了一種離心式真空泵，即一種“離心泵+射流泵”的高度集成裝置，將典型的連續(xù)性工作噴射抽氣過(guò)程向脈沖式噴射過(guò)程轉(zhuǎn)變，脈沖射流具有的慣性力提高了射流泵工作壓力。相對(duì)火電廠常見的水環(huán)式真空泵，具有高可靠性、高氣蝕性能、高效率、高真空、高環(huán)境適應(yīng)性、低噪聲、易維護(hù)等優(yōu)勢(shì)。若能將離心式真空泵應(yīng)用于現(xiàn)有電廠凝汽器的真空系統(tǒng)中，不但可以避免目前電廠水環(huán)真空泵普遍存在的汽蝕和葉輪產(chǎn)生裂紋等問(wèn)題，還可以在同樣的工況下較以前真空泵運(yùn)行電耗降低60-70％。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服火電廠冷端節(jié)能改造的不足，提供一種火電廠節(jié)能改造的離心射流真空系統(tǒng)及其真空維持方法，滿足火電廠凝汽器冷端節(jié)能改造過(guò)程中對(duì)安全和節(jié)能的需求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的第一個(gè)方面是提供一種用于火電廠節(jié)能改造的離心射流真空系統(tǒng)，所述離心射流真空系統(tǒng)用于火電廠的真空系統(tǒng)凝汽器部分的節(jié)能改造，其包括凝汽器、分別與所述凝汽器抽氣口連通的水環(huán)式真空泵和離心射流真空泵，所述離心射流真空泵的進(jìn)水管和出水管分別與水池相連接，工作水系統(tǒng)為二次循環(huán)水。使離心射流真空泵與水池相連接，水池一方面是為了保證離心射流真空泵的工作用水，另具有將工作水中能量散掉土壤和空氣中功能，保證工作水維持在較低溫度。

進(jìn)一步地，在所述用于火電廠節(jié)能改造的離心射流真空系統(tǒng)上，在所述凝汽器和所述水環(huán)式真空泵之間的管道上設(shè)置有第一逆止閥。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述用于火電廠節(jié)能改造的離心射流真空系統(tǒng)上，在所述凝汽器的汽室和所述離心射流真空泵之間的管道上設(shè)置有第二逆止閥。

進(jìn)一步地，在所述用于火電廠節(jié)能改造的離心射流真空系統(tǒng)上，所述離心射流真空泵包括離心機(jī)、抽氣室和噴射管，所述抽氣室的抽氣進(jìn)口與所述凝汽器汽室的空氣抽出口連接。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述用于火電廠節(jié)能改造的離心射流真空系統(tǒng)上，所述離心射流真空泵的吸入室內(nèi)安裝有葉輪分配器、方形導(dǎo)葉和葉輪，所述吸入室與所述抽氣室連通且一體成型，所述葉輪分配器一側(cè)開口，該開口與所述方形導(dǎo)葉的入口相連接，所述方形導(dǎo)葉的出口與所述葉輪的入口相對(duì)應(yīng)，所述葉輪上安裝多個(gè)葉片，相鄰所述葉片之間形成噴嘴，由所述離心機(jī)驅(qū)動(dòng)所述葉輪高速旋轉(zhuǎn)，將工作水經(jīng)葉輪分配器、方形導(dǎo)葉和葉輪從所述噴嘴中形成非連續(xù)射流進(jìn)入所述抽氣室內(nèi)。

進(jìn)一步較為優(yōu)選地，在所述用于火電廠節(jié)能改造的離心射流真空系統(tǒng)上，工作水進(jìn)入所述抽氣室的方向與所述噴射管的軸線平行或重合，所述噴射管為水平設(shè)置。

進(jìn)一步更為優(yōu)選地，在所述用于火電廠節(jié)能改造的離心射流真空系統(tǒng)上，所述方形導(dǎo)葉的中心線與水平面的夾角α為45±4°。

進(jìn)一步更為優(yōu)選地，在所述用于火電廠節(jié)能改造的離心射流真空系統(tǒng)上，所述水環(huán)式真空泵和離心射流真空泵的工作水，共用所述水池內(nèi)的二次循環(huán)水。

本發(fā)明第二個(gè)方面是提供了一種用于火電廠節(jié)能改造的離心射流真空系統(tǒng)的真空維持方法，包括如下步驟：

步驟1，啟動(dòng)所述水環(huán)式真空泵和所述離心射流真空泵并行工作，至所述凝汽器汽室內(nèi)的真空形成；

步驟2，關(guān)閉所述水環(huán)式真空泵，由所述離心射流真空泵繼續(xù)抽真空并維持，完成所述凝汽器真空系統(tǒng)的建立和維持。

進(jìn)一步地，在所述用于火電廠節(jié)能改造的離心射流真空系統(tǒng)的真空維持方法的步驟1中，當(dāng)所述凝汽器汽室內(nèi)的真空度達(dá)到30KPa時(shí)關(guān)閉所述水環(huán)式真空泵。

進(jìn)一步地，在所述用于火電廠節(jié)能改造的離心射流真空系統(tǒng)的真空維持方法的步驟2中，所述離心射流真空泵以自建水池內(nèi)的二次循環(huán)水為閉式循環(huán)工作水。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果：

本發(fā)明的用于火電廠節(jié)能改造的離心射流真空系統(tǒng)，系統(tǒng)工作水為閉式循環(huán)，利用自建水池對(duì)水進(jìn)行開放式循環(huán)使用，耗水量小，啟泵時(shí)依靠水池水面與離心射流真空泵吸入室真空之間的壓力差建立虹吸后，再利用水池的水循環(huán)使用，其優(yōu)點(diǎn)是在水資源緊張的地區(qū)能起到節(jié)水的作用；本發(fā)明系統(tǒng)利用離心射流真空泵為主，實(shí)現(xiàn)對(duì)火電廠凝汽器運(yùn)行真空的維持，相對(duì)于傳統(tǒng)單一依靠水環(huán)真空泵維持運(yùn)行真空的方式，該方案不但可以避免目前電廠水環(huán)真空泵普遍存在的汽蝕和葉輪產(chǎn)生裂紋等問(wèn)題，還可以在同樣的工況下較以前真空泵運(yùn)行電耗降低60～70％；

綜上，本發(fā)明用于火電廠節(jié)能改造的離心射流真空系統(tǒng)采用離心射流真空系統(tǒng)配合現(xiàn)有基于水環(huán)式真空泵的凝汽器真空抽吸系統(tǒng)，具有耗功低，噪聲小和耗水量小等優(yōu)點(diǎn)，用于代替典型單一依靠水環(huán)真空泵作為汽輪機(jī)抽真空和維持運(yùn)行真空設(shè)備具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種用于火電廠節(jié)能改造的離心射流真空系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明所采用的離心射流真空泵的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，10-凝汽器，20-水環(huán)式真空泵，30-離心射流真空泵，31-離心機(jī)，32-抽氣室，33-噴射管，34-吸入室，35-葉輪分配器，36-方形導(dǎo)葉，37-葉輪，38-葉片，40-水池。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)和具體的介紹，以使更好的理解本發(fā)明，但是下述實(shí)施例并不限制本發(fā)明范圍。

如圖1所示，本實(shí)施例提出了一種用于火電廠節(jié)能改造的離心射流真空系統(tǒng)，其主要是針對(duì)水資源緊張的地區(qū)，電廠循環(huán)水采用二次循環(huán)的供水方式所提出的離心射流真空系統(tǒng)，該離心射流真空系統(tǒng)用于火電廠的真空系統(tǒng)凝汽器部分的節(jié)能改造，其包括凝汽器10、分別與凝汽器10抽氣口連通的水環(huán)式真空泵20和離心射流真空泵30，離心射流真空泵30的進(jìn)水管和出水管分別與水池40相連接，工作水系統(tǒng)為二次循環(huán)水。使離心射流真空泵30與水池40相連接，水池40一方面是為了保證離心射流真空泵30的工作用水，另具有將工作水中能量散掉土壤和空氣中功能，保證工作水維持在較低溫度。本實(shí)施例用于火電廠節(jié)能改造的離心射流真空系統(tǒng)系統(tǒng)以離心射流真空泵30為主體，并配設(shè)有啟動(dòng)水環(huán)式真空泵20，水環(huán)式真空泵20僅用于前期真空系統(tǒng)的建立。其中，離心射流真空泵30采用離心射流脈沖式噴射抽真空裝置，其包括依次連接的離心機(jī)31、抽氣室32和噴射管33，抽氣室32的抽氣進(jìn)口與凝汽器10汽室的空氣抽出口連接，離心射流真空泵30的進(jìn)、出水管與汽水分離冷卻罐40相連接，汽水分離冷卻罐40中裝有與離心射流真空泵正常運(yùn)行相匹配的水。

在本實(shí)施例的用于火電廠節(jié)能改造的離心射流真空系統(tǒng)上，凝汽器10和水環(huán)式真空泵20之間的連接管道上設(shè)置有第一逆止閥；以及在凝汽器10的汽室和離心射流真空泵30之間的管道上設(shè)置有第二逆止閥。

作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選地實(shí)施例，如圖2所示，離心射流真空泵30是一種“離心泵+射流泵”的高度集成裝置，不連續(xù)的射流流束之間的間隙起了一般容積式泵抽氣的作用，可實(shí)現(xiàn)更高真空、更高效率的運(yùn)行，其脈沖射流獨(dú)具的慣性力使得抽氣能力大。具體地，該離心射流真空泵30的吸入室34內(nèi)安裝有葉輪分配器35、方形導(dǎo)葉36和葉輪37，吸入室34與抽氣室32連通且一體成型，葉輪分配器35一側(cè)開口，該開口與方形導(dǎo)葉36的入口相連接，方形導(dǎo)葉36的出口與葉輪37的入口相對(duì)應(yīng)，葉輪37上安裝多個(gè)葉片38，相鄰葉片38之間形成噴嘴，此外，葉輪37環(huán)心一端由一圓形孔板封閉，另一端敞開，葉輪分配器35和方形導(dǎo)葉36依次通過(guò)葉輪37的敞開口放入，離心機(jī)31轉(zhuǎn)動(dòng)軸與圓形孔板連接，而葉輪分配器35和方形導(dǎo)葉36固定在泵體上，由離心機(jī)31驅(qū)動(dòng)葉輪37高速旋轉(zhuǎn)，將工作水經(jīng)葉輪分配器35、方形導(dǎo)葉36和葉輪37從噴嘴中形成非連續(xù)射流進(jìn)入抽氣室32內(nèi)。

工作水從吸入室34進(jìn)入抽氣室32內(nèi)的角度方向與進(jìn)入抽氣室32的角度與葉輪37的轉(zhuǎn)速和葉片38之間的流道形狀相關(guān)，為使離心射流真空泵30的效率最大化，應(yīng)使工作水進(jìn)入抽氣室32的方向與噴射管33的軸線平行或重合，且噴射管33為水平設(shè)置。

作為本實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，方形導(dǎo)葉36的中心線與水平面的夾角α在45±4°范圍內(nèi)，其中順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為正值，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為負(fù)值，以保證葉輪5的進(jìn)流角在±10°范圍內(nèi)，減小葉輪4前緣位置的工作水流損失，從而保證離心射流真空泵30具有最大射流量。

作為本實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，方形導(dǎo)葉36的進(jìn)水口與出水口的面積之比為1:1-2，優(yōu)選地方形導(dǎo)葉3的進(jìn)水口與出水口面積之比為1:1.6-2，方形導(dǎo)葉36的進(jìn)水口和/或出水口為錐形或流線形或由直段和錐段組成，或?qū)⒎叫螌?dǎo)葉36的進(jìn)水口和/或出水口加工為錐形或流線形。

作為本實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，葉片38為直葉片，數(shù)量為15-35片。優(yōu)選地也可根據(jù)脈沖頻率調(diào)整葉片數(shù)量，如為降低工作水噴射的脈沖頻率將葉片38的數(shù)量設(shè)置為10-15片，或?yàn)榱嗽龃蠊ぷ魉畤娚涞拿}沖頻率將葉片6的數(shù)量設(shè)置為25-40片；葉片38的內(nèi)弧和背弧均為流線型或均由直線段和弧段組成。

作為本實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，抽氣室32右側(cè)的入口為橢圓形，與吸入室34的出口相連，抽氣室32左側(cè)的出口為圓形，抽氣室32的長(zhǎng)度為抽氣室32出口直徑的1-5倍，優(yōu)選地，抽氣室32的長(zhǎng)度為抽氣室32出口直徑的3-4.5倍，用于使工作水和被抽吸水在抽氣室32內(nèi)充分混合均勻，并減小混合水在抽氣室32內(nèi)的壓力損失。

作為本實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，噴射管33是依次由收縮段331、平直段332和擴(kuò)散段333三部分組成，且所收縮段、平直段和擴(kuò)散段為同軸且水平連接。為了提高離心射流真空泵30的性能，由收縮段和平直段擴(kuò)散段組成的噴射管33采用同軸水平安裝，既能使兩股流體在收縮段和平直段內(nèi)混合均勻，又能使用較短的混合長(zhǎng)度，以減少混合水流與噴射管33之間的摩阻損失。

在本實(shí)施例用于火電廠節(jié)能改造的離心射流真空系統(tǒng)上，水環(huán)式真空泵20和離心射流真空泵30的工作水，共用水池40內(nèi)的二次循環(huán)水。離心射流真空泵30配有自建水池40，水池40一方面是為了保證射流真空泵的工作用水，另具有將工作水中能量散掉土壤和空氣中功能，保證工作水維持在較低溫度。

本實(shí)施例還提供了一種用于火電廠節(jié)能改造的離心射流真空系統(tǒng)的真空建立和真空維持的方法，具體通過(guò)如下操作方式實(shí)現(xiàn)：步驟1，啟動(dòng)水環(huán)式真空泵20和離心射流真空泵30并行工作，加速凝汽器10真空的形成，減少啟動(dòng)時(shí)間，至凝汽器10汽室內(nèi)的真空度達(dá)到30KPa；步驟2，關(guān)閉水環(huán)式真空泵20，并緩慢旋緊第一逆止閥，由離心射流真空泵30繼續(xù)抽真空并維持，完成凝汽器10真空系統(tǒng)的建立和維持。

對(duì)于一般火電廠機(jī)組，水池40的容積至少要能容納能容納60m³的水，當(dāng)然在場(chǎng)地容許情況下，水池容積越大越好。對(duì)于抽氣量在50kg/h以下的汽輪機(jī)機(jī)組，可用一臺(tái)軸功率33KW的離心射流真空泵30工作。當(dāng)凝汽器10泄漏量≥0.3kPa/min的機(jī)組，可采用兩臺(tái)離心射流真空泵30并聯(lián)工作。

本發(fā)明用于火電廠節(jié)能改造的離心射流真空系統(tǒng)，離心射流真空泵30的循環(huán)水是采用二次循環(huán)的供水方式，這種循環(huán)將水池10中的水循環(huán)使用，耗水量小，啟泵時(shí)需要壓力水建立虹吸后，再利用水池的水循環(huán)使用，其中，離心式射流真空泵與水環(huán)真空泵共用水池。

在火電廠凝汽器冷端改造中采用本發(fā)明的離心射流真空系統(tǒng)，既可以解決常規(guī)真空泵易受汽蝕影響，機(jī)械性能差，噪音大和能耗高、效率低的問(wèn)題，同時(shí)電廠自主建立水池，可以在水資源緊張的地區(qū)能起到節(jié)水的作用，在缺水地區(qū)電廠冷端改造中優(yōu)勢(shì)明顯。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。