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      一種新型節(jié)能環(huán)保多通道射水抽氣器的研發(fā)

      2014-10-15 09:14:36何乃昌劉永加楊小青
      機(jī)電信息 2014年18期
      關(guān)鍵詞:汽流喉管抽氣

      何乃昌 劉永加 楊小青

      (連云港正航電力節(jié)能技術(shù)有限公司,江蘇 連云港222022)

      0 引言

      凝汽器抽真空設(shè)備廣泛應(yīng)用于電廠、化工、冶金以及航天等技術(shù)領(lǐng)域。凝汽器是電廠中的重要設(shè)備之一,提高凝汽器的真空度對大機(jī)組尤為重要,其直接影響著整個汽輪機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

      凝汽設(shè)備的工作任務(wù),一是在汽輪機(jī)排汽管內(nèi)建立真空并能夠加以維持,二是回收潔凈的凝結(jié)水后供給鍋爐。如果在機(jī)組啟動前無法建立凝汽器真空,機(jī)組的啟動時間就會被延誤,造成一定的損失。以200MW汽輪機(jī)為例,當(dāng)排汽壓力由0.004MPa升到0.005 5MPa時,在相同進(jìn)汽量下將少發(fā)電功率2 000kW。由于大型凝汽器多為殼體結(jié)構(gòu),再熱循環(huán)機(jī)組真空系統(tǒng)復(fù)雜等,一般難以長期保持合格的真空嚴(yán)密性,為此,開發(fā)一種高抽吸量、低能耗的射水抽氣器顯得尤為必要。

      1 射水抽氣器獲得最佳工作效果的條件

      射水抽氣器是一種典型的水、氣兩相流裝置,水束的能量是氣相運(yùn)動所需能量的全部來源,為了提高凝汽器的真空度,就要讓水質(zhì)點(diǎn)“裹挾”更多的氣體。想要更好地完成這一交換就必須滿足以下條件:

      (1)在吸入室中選取流速最佳以及截面最佳的單股水束,以便讓水束的分散度能夠達(dá)到最佳,同時分散后的水質(zhì)點(diǎn)又達(dá)到動量最佳,這個時候,才能以水的最少量“裹挾”氣體的最多量。這是實現(xiàn)低能耗、高功效的基本條件。

      (2)吸入室內(nèi)的水質(zhì)點(diǎn)與空氣的混合達(dá)到最均勻。

      (3)使水束所“裹挾”的氣體能全部進(jìn)入喉管。

      (4)在混合室中,要在不太長的喉管中使兩相流的混合達(dá)到均勻。

      在生產(chǎn)大型的射水抽氣器時,上面提到的這幾種條件使用傳統(tǒng)的設(shè)計方法很難實現(xiàn),這也是大型的射水抽氣器工作效率較低的原因所在。

      2 新型節(jié)能環(huán)保多通道射水抽氣器研究的關(guān)鍵技術(shù)

      應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)的凝汽器抽真空設(shè)備主要有2種:射水抽氣器、真空泵。目前的射水抽氣器結(jié)構(gòu)中,真空室上連接的喉管為普通管道,水直接通過喉管進(jìn)入水箱,使用時容易發(fā)生返流現(xiàn)象,不能保證機(jī)組的長時間正常運(yùn)行。因此,迫切需要開發(fā)一種高效且能保證機(jī)組長時間正常運(yùn)行的抽真空設(shè)備。

      新型節(jié)能環(huán)保多通道射水抽氣器是一種凝汽器抽真空設(shè)備,其針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足,提供了一種更為合理的結(jié)構(gòu),從而實現(xiàn)抽吸效率更高、無汽水返流情況發(fā)生、有效保證機(jī)組長時間正常運(yùn)行的目的。

      新型高效節(jié)能環(huán)保多通道射水抽氣器,在多通道喉管內(nèi)設(shè)有特殊設(shè)計的導(dǎo)流防返流裝置,能在短時間內(nèi)建立所需要的真空。它具有結(jié)構(gòu)緊湊簡單、維護(hù)保養(yǎng)起來方便、工作性能可靠、建立所需的真空用時短等優(yōu)點(diǎn)。

      新型多通道射水抽氣器中有主流通道和輔流器。主流通道結(jié)構(gòu)中,吸入室是兩側(cè)對稱的,在吸入室內(nèi)設(shè)有分流室。輔流器是以小孔群方式組成的輔通道,小孔按照一定節(jié)距排列。這樣降低了氣體的阻力,消除了氣相偏流的狀況,增加了兩相質(zhì)點(diǎn)能量交換。傳統(tǒng)的設(shè)計方法幾十年來都是按照相似定律來設(shè)計,用舊的公式來確定大型抽氣器的幾何尺寸,此相似放大法就與前述吸入室及喉管內(nèi)的工作機(jī)理相悖。在設(shè)計新型高效節(jié)能環(huán)保多通道射水抽氣器時,經(jīng)過對比試驗,采用新的計算方法,確定了吸入室的結(jié)構(gòu)、喉口的結(jié)構(gòu)形狀、喉徑與噴嘴的面積比值、喉管長徑比以及余速抽氣器的結(jié)構(gòu)母型。各喉管的入口采用漸縮型收縮段,經(jīng)過多次對比試驗確定了傾斜角及喉管的長徑比。在噴嘴的進(jìn)出口處開多角度小孔群,接管道作為尾端抽吸管,用于抽吸阻力大、氣量少的抽吸對象,如冷風(fēng)器水室。根據(jù)不同容量的抽氣器來選擇通道的數(shù)量以及水壓,獲得截面與流速的最佳狀態(tài),實現(xiàn)吸入室工作的高效率。新型多通道射水抽氣器從喉管下段至出口采用了分段抽氣,后置式余速抽氣器也是多通道,供汽機(jī)分場抽吸軸封加熱器、凝汽器、冷風(fēng)器水室等處不凝結(jié)氣體之用。

      射水抽氣器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。喉管內(nèi)設(shè)有螺旋狀的導(dǎo)流板,管壁上設(shè)有新型吸聲材料層,同時用吸聲罩罩住所有喉管,吸聲罩由吸聲材料制成,雙重降低設(shè)備在使用中產(chǎn)生的噪音。進(jìn)水室內(nèi)設(shè)有喇叭射流分配過濾網(wǎng),可以使進(jìn)入真空室內(nèi)的水分配均勻,同時過濾雜質(zhì)。設(shè)備內(nèi)的噴嘴為新型高效節(jié)能旋射流噴嘴。在真空室內(nèi),進(jìn)汽室上連接了汽流分配盤,汽流分配盤的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示,汽流分配盤上設(shè)有若干個均勻的出汽孔,可以使真空室內(nèi)的汽水混合均勻。喉管通過喇叭狀收集管與真空室連接,在喉管的后端部連接有余速抽氣器。水箱與進(jìn)水室之間設(shè)有回水管路,對水進(jìn)行回收循環(huán)利用。進(jìn)汽室上設(shè)有自動止回閥,當(dāng)射水泵發(fā)生故障時,防止汽水倒流入凝汽器。

      3 新型高效抽氣器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果分析

      新型抽氣器與原有設(shè)備相比,同樣條件下抽空氣量由21.5kg/h提高到36.5kg/h,1臺國產(chǎn)125MW 汽輪機(jī)用多通道射水抽氣器每年可節(jié)煤500t,節(jié)電8.6萬kW·h,降低噪音25dB。

      圖1 射水抽氣器結(jié)構(gòu)示意圖

      圖2 汽流分配盤結(jié)構(gòu)示意圖

      新型多通道射水抽氣器系列產(chǎn)品有單通道至14通道等多種結(jié)構(gòu)型式,主抽氣器抽吸量自3kg/h至200kg/h多種系列。相同的功耗下,抽吸量可比原設(shè)備提高1倍。同時節(jié)煤、節(jié)電效益明顯。以用于N125型汽輪機(jī)的ZHTD-40型抽氣器為例,吸氣量由現(xiàn)在的23kg/h提高到40kg/h(0.004MPa),比耗功為1.2kW/kg,正常情況下年節(jié)煤500t,節(jié)電20余萬kW·h,在真空嚴(yán)密性差的情況下更可避免少發(fā)電力的可觀損失。如再計入余速利用的效益,其綜合性能更是老式水抽及真空泵所不能比擬的。

      產(chǎn)品規(guī)?;a(chǎn)以后年產(chǎn)量達(dá)240余臺,年新增產(chǎn)值2 400萬元,稅收126萬元。項目產(chǎn)業(yè)化后可新增就業(yè)人數(shù)40余人,解決區(qū)域部分下崗人員再就業(yè)問題,還可拉動地方經(jīng)濟(jì),推動地方經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

      4 結(jié)語

      新型節(jié)能環(huán)保多通道射水抽氣器解決了現(xiàn)有技術(shù)中汽水返流、抽吸效率不高等問題。由于設(shè)備的多通道喉管內(nèi)設(shè)有特殊設(shè)計的導(dǎo)流防返流裝置,因此可在啟動初期短時間內(nèi)建立真空,且工作性能可靠,效率高。新型節(jié)能環(huán)保多通道射水抽氣器產(chǎn)品系國內(nèi)外大、中型水—?dú)鈬娚浔弥兄钚滦褪?,可替代國外進(jìn)口的真空泵節(jié)能系統(tǒng),技術(shù)已達(dá)國內(nèi)領(lǐng)先水平。

      [1]王又武,張亮.影響凝汽器真空的因素分析及對策[J].華中電力 ,2002(3)

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