CN206593504U - 一种用于火电厂节能改造的射流真空系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可应用于水资源紧缺地区的火电厂节能改造的离心射流真空系统，其包括凝汽器(10)、分别与凝汽器(10)抽气口连通的水环式真空泵(20)和离心射流真空泵(30)，离心射流真空泵(30)的进水管和出水管分别与水池(40)相连接，工作水系统为二次循环水。本实用新型离心射流真空系统以离心射流真空泵为主体，以水环真空泵配合运行的方式实现真空系统的建立和维持，解决了国内火电厂以水为工作介质真空泵的汽蚀和能耗双重难题，且具有耗功低、噪声小和耗水量小等优点，有显著的经济效益和节水特性。

Description

一种用于火电厂节能改造的射流真空系统

技术领域

本实用新型涉及一种电厂凝汽器抽真空系统，尤其涉及一种用于火电厂节能改造的射流真空系统，用于满足火电厂凝汽器冷端节能改造的需求。

背景技术

凝汽器对于火电机组而言是一个重要组成部分，凝汽器的工作性能的好坏直接影响整个机组的热经济性和安全性。由于凝汽器及其辅助设备庞大，不可避免的会漏入空气，为了防止不凝结气体在凝汽器内集聚，使其压力升高，需要使用真空泵抽气，及时抽出凝汽器内的空气和水蒸气，是保证整个机组安全经济的运行关键。

典型的真空系统改造方案中，难以兼顾“安全+节能”核心要求。目前使用较广泛的抽气设备主要是水环式真空泵、射水式真空泵和射汽式真空泵，这些真空泵设备的效率较低，仅有35％左右。以水环式真空泵为例，安全方面：随着泵体内工作液温度不断升高，真空泵抽气能力急剧下降，无法维持真空，甚至有些需要两台真空泵同时运行，受汽蚀现象影响较大，长时间运行易导致叶片的断裂，威胁机组的安全运行。节能方面：机组正常运行时，维持系统真空时有较大余量，把火电厂凝汽器建立真空的真空泵用作维持真空将耗费较多能量，尽管目前已有通过使用小型真空泵代替大型真空抽射装置的改造方案，有一定的节能率(小于20-30％)，但却以牺牲快速建立真空的设计要求为代价，难以满足在30分钟内快速建立启动真空的设计要求。一般来说，汽蚀和能耗是目前国内火电厂真空泵存在的主要问题，现有方案不能同时解决目前水环真空泵存在的安全和节能问题，且可能引入不利因素。

专利号201310040062.0，公开了一种离心式真空泵，即一种“离心泵+射流泵”的高度集成装置，将典型的连续性工作喷射抽气过程向脉冲式喷射过程转变，脉冲射流具有的惯性力提高了射流泵工作压力。相对火电厂常见的水环式真空泵，具有高可靠性、高气蚀性能、高效率、高真空、高环境适应性、低噪声、易维护等优势。若能将离心式真空泵应用于现有电厂凝汽器的真空系统中，不但可以避免目前电厂水环真空泵普遍存在的汽蚀和叶轮产生裂纹等问题，还可以在同样的工况下较以前真空泵运行电耗降低60-70％。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服火电厂冷端节能改造的不足，提供一种火电厂节能改造的离心射流真空系统，满足火电厂凝汽器冷端节能改造过程中对安全和节能的需求。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种用于火电厂节能改造的离心射流真空系统，所述离心射流真空系统用于火电厂的真空系统凝汽器部分的节能改造，其包括凝汽器、分别与所述凝汽器抽气口连通的水环式真空泵和离心射流真空泵，所述离心射流真空泵的进水管和出水管分别与水池相连接，工作水系统为二次循环水。使离心射流真空泵与水池相连接，水池一方面是为了保证离心射流真空泵的工作用水，另具有将工作水中能量散掉土壤和空气中功能，保证工作水维持在较低温度。

进一步地，在所述用于火电厂节能改造的离心射流真空系统上，在所述凝汽器和所述水环式真空泵之间的管道上设置有第一逆止阀。

进一步优选地，在所述用于火电厂节能改造的离心射流真空系统上，在所述凝汽器的汽室和所述离心射流真空泵之间的管道上设置有第二逆止阀。

进一步地，在所述用于火电厂节能改造的离心射流真空系统上，所述离心射流真空泵包括离心机、抽气室和喷射管，所述抽气室的抽气进口与所述凝汽器汽室的空气抽出口连接。

进一步优选地，在所述用于火电厂节能改造的离心射流真空系统上，所述离心射流真空泵的吸入室内安装有叶轮分配器、方形导叶和叶轮，所述吸入室与所述抽气室连通且一体成型，所述叶轮分配器一侧开口，该开口与所述方形导叶的入口相连接，所述方形导叶的出口与所述叶轮的入口相对应，所述叶轮上安装多个叶片，相邻所述叶片之间形成喷嘴，由所述离心机驱动所述叶轮高速旋转，将工作水经叶轮分配器、方形导叶和叶轮从所述喷嘴中形成非连续射流进入所述抽气室内。

进一步较为优选地，在所述用于火电厂节能改造的离心射流真空系统上，工作水进入所述抽气室的方向与所述喷射管的轴线平行或重合，所述喷射管为水平设置。

进一步更为优选地，在所述用于火电厂节能改造的离心射流真空系统上，所述方形导叶的中心线与水平面的夹角α为45±4°。

进一步更为优选地，在所述用于火电厂节能改造的离心射流真空系统上，所述水环式真空泵和离心射流真空泵的工作水，共用所述水池内的二次循环水。

本实用新型用于火电厂节能改造的离心射流真空系统工作原理为：启动所述水环式真空泵和所述离心射流真空泵并行工作，至所述凝汽器汽室内的真空形成；关闭所述水环式真空泵，由所述离心射流真空泵继续抽真空并维持，所述离心射流真空泵以自建水池内的二次循环水为闭式循环工作水。

本实用新型采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

本实用新型的用于火电厂节能改造的离心射流真空系统，系统工作水为闭式循环，利用自建水池对水进行开放式循环使用，耗水量小，启泵时依靠水池水面与离心射流真空泵吸入室真空之间的压力差建立虹吸后，再利用水池的水循环使用，其优点是在水资源紧张的地区能起到节水的作用；本实用新型系统利用离心射流真空泵为主，实现对火电厂凝汽器运行真空的维持，相对于传统单一依靠水环真空泵维持运行真空的方式，该方案不但可以避免目前电厂水环真空泵普遍存在的汽蚀和叶轮产生裂纹等问题，还可以在同样的工况下较以前真空泵运行电耗降低60～70％；

综上，本实用新型用于火电厂节能改造的离心射流真空系统采用离心射流真空系统配合现有基于水环式真空泵的凝汽器真空抽吸系统，具有耗功低，噪声小和耗水量小等优点，用于代替典型单一依靠水环真空泵作为汽轮机抽真空和维持运行真空设备具有显著的经济效益。

附图说明

图1为本实用新型一种用于火电厂节能改造的离心射流真空系统的整体结构示意图；

图2为本实用新型所采用的离心射流真空泵的结构示意图。

其中，10-凝汽器，20-水环式真空泵，30-离心射流真空泵，31-离心机，32-抽气室，33-喷射管，34-吸入室，35-叶轮分配器，36-方形导叶，37-叶轮，38-叶片，40-水池。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本实用新型，但是下述实施例并不限制本实用新型范围。

如图1所示，本实施例提出了一种用于火电厂节能改造的离心射流真空系统，其主要是针对水资源紧张的地区，电厂循环水采用二次循环的供水方式所提出的离心射流真空系统，该离心射流真空系统用于火电厂的真空系统凝汽器部分的节能改造，其包括凝汽器10、分别与凝汽器10抽气口连通的水环式真空泵20和离心射流真空泵30，离心射流真空泵30的进水管和出水管分别与水池40相连接，工作水系统为二次循环水。使离心射流真空泵30与水池40相连接，水池40一方面是为了保证离心射流真空泵30的工作用水，另具有将工作水中能量散掉土壤和空气中功能，保证工作水维持在较低温度。本实施例用于火电厂节能改造的离心射流真空系统系统以离心射流真空泵30为主体，并配设有启动水环式真空泵20，水环式真空泵20仅用于前期真空系统的建立。其中，离心射流真空泵30采用离心射流脉冲式喷射抽真空装置，其包括依次连接的离心机31、抽气室32和喷射管33，抽气室32的抽气进口与凝汽器10汽室的空气抽出口连接，离心射流真空泵30的进、出水管与汽水分离冷却罐40相连接，汽水分离冷却罐40中装有与离心射流真空泵正常运行相匹配的水。

在本实施例的用于火电厂节能改造的离心射流真空系统上，凝汽器10和水环式真空泵20之间的连接管道上设置有第一逆止阀；以及在凝汽器10的汽室和离心射流真空泵30之间的管道上设置有第二逆止阀。

作为本实用新型的一个优选地实施例，如图2所示，离心射流真空泵30是一种“离心泵+射流泵”的高度集成装置，不连续的射流流束之间的间隙起了一般容积式泵抽气的作用，可实现更高真空、更高效率的运行，其脉冲射流独具的惯性力使得抽气能力大。具体地，该离心射流真空泵30的吸入室34内安装有叶轮分配器35、方形导叶36和叶轮37，吸入室34与抽气室32连通且一体成型，叶轮分配器35一侧开口，该开口与方形导叶36的入口相连接，方形导叶36的出口与叶轮37的入口相对应，叶轮37上安装多个叶片38，相邻叶片38之间形成喷嘴，此外，叶轮37环心一端由一圆形孔板封闭，另一端敞开，叶轮分配器35和方形导叶36依次通过叶轮37的敞开口放入，离心机31转动轴与圆形孔板连接，而叶轮分配器35和方形导叶36固定在泵体上，由离心机31驱动叶轮37高速旋转，将工作水经叶轮分配器35、方形导叶36和叶轮37从喷嘴中形成非连续射流进入抽气室32内。

工作水从吸入室34进入抽气室32内的角度方向与进入抽气室32的角度与叶轮37的转速和叶片38之间的流道形状相关，为使离心射流真空泵30的效率最大化，应使工作水进入抽气室32的方向与喷射管33的轴线平行或重合，且喷射管33为水平设置。

作为本实施例的一个优选技术方案，方形导叶36的中心线与水平面的夹角α在45±4°范围内，其中顺时针转动为正值，逆时针转动为负值，以保证叶轮5的进流角在±10°范围内，减小叶轮4前缘位置的工作水流损失，从而保证离心射流真空泵30具有最大射流量。

作为本实施例的一个优选技术方案，方形导叶36的进水口与出水口的面积之比为1:1-2，优选地方形导叶3的进水口与出水口面积之比为1:1.6-2，方形导叶36的进水口和/或出水口为锥形或流线形或由直段和锥段组成，或将方形导叶36的进水口和/或出水口加工为锥形或流线形。

作为本实施例的一个优选技术方案，叶片38为直叶片，数量为15-35片。优选地也可根据脉冲频率调整叶片数量，如为降低工作水喷射的脉冲频率将叶片38的数量设置为10-15片，或为了增大工作水喷射的脉冲频率将叶片6的数量设置为25-40片；叶片38的内弧和背弧均为流线型或均由直线段和弧段组成。

作为本实施例的一个优选技术方案，抽气室32右侧的入口为椭圆形，与吸入室34的出口相连，抽气室32左侧的出口为圆形，抽气室32的长度为抽气室32出口直径的1-5倍，优选地，抽气室32的长度为抽气室32出口直径的3-4.5倍，用于使工作水和被抽吸水在抽气室32内充分混合均匀，并减小混合水在抽气室32内的压力损失。

作为本实施例的一个优选技术方案，喷射管33是依次由收缩段331、平直段332和扩散段333三部分组成，且所收缩段、平直段和扩散段为同轴且水平连接。为了提高离心射流真空泵30的性能，由收缩段和平直段扩散段组成的喷射管33采用同轴水平安装，既能使两股流体在收缩段和平直段内混合均匀，又能使用较短的混合长度，以减少混合水流与喷射管33之间的摩阻损失。

在本实施例用于火电厂节能改造的离心射流真空系统上，水环式真空泵20和离心射流真空泵30的工作水，共用水池40内的二次循环水。离心射流真空泵30配有自建水池40，水池40一方面是为了保证射流真空泵的工作用水，另具有将工作水中能量散掉土壤和空气中功能，保证工作水维持在较低温度。

本实施例还提供了一种用于火电厂节能改造的离心射流真空系统的真空建立和真空维持的方法，具体通过如下操作方式实现：步骤1，启动水环式真空泵20和离心射流真空泵30并行工作，加速凝汽器10真空的形成，减少启动时间，至凝汽器10汽室内的真空度达到30KPa；步骤2，关闭水环式真空泵20，并缓慢旋紧第一逆止阀，由离心射流真空泵30继续抽真空并维持，完成凝汽器10真空系统的建立和维持。

对于一般火电厂机组，水池40的容积至少要能容纳能容纳60m³的水，当然在场地容许情况下，水池容积越大越好。对于抽气量在50kg/h以下的汽轮机机组，可用一台轴功率33KW的离心射流真空泵30工作。当凝汽器10泄漏量≥0.3kPa/min的机组，可采用两台离心射流真空泵30并联工作。

本实用新型用于火电厂节能改造的离心射流真空系统，离心射流真空泵30的循环水是采用二次循环的供水方式，这种循环将水池10中的水循环使用，耗水量小，启泵时需要压力水建立虹吸后，再利用水池的水循环使用，其中，离心式射流真空泵与水环真空泵共用水池。

在火电厂凝汽器冷端改造中采用本实用新型的离心射流真空系统，既可以解决常规真空泵易受汽蚀影响，机械性能差，噪音大和能耗高、效率低的问题，同时电厂自主建立水池，可以在水资源紧张的地区能起到节水的作用，在缺水地区电厂冷端改造中优势明显。

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本实用新型进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。

Claims (7)

1.一种用于火电厂节能改造的离心射流真空系统，其特征在于，所述离心射流真空系统用于火电厂的真空系统凝汽器部分的节能改造，其包括凝汽器(10)、分别与所述凝汽器(10)抽气口连通的水环式真空泵(20)和离心射流真空泵(30)，所述离心射流真空泵(30)的进水管和出水管分别与水池(40)相连接，工作水系统为二次循环水。

2.根据权利要求1所述的离心射流真空系统，其特征在于，在所述凝汽器(10)和所述水环式真空泵(20)之间的管道上设置有第一逆止阀。

3.根据权利要求1所述的离心射流真空系统，其特征在于，在所述凝汽器(10)的汽室和所述离心射流真空泵(30)之间的管道上设置有第二逆止阀。

4.根据权利要求1所述的离心射流真空系统，其特征在于，所述离心射流真空泵(30)包括离心机(31)、抽气室(32)和喷射管(33)，所述抽气室(32)的抽气进口与所述凝汽器(10)汽室的空气抽出口连接。

5.根据权利要求4所述的离心射流真空系统，其特征在于，所述离心射流真空泵(30)的吸入室(34)内安装有叶轮分配器(35)、方形导叶(36)和叶轮(37)，所述吸入室(34)与所述抽气室(32)连通且一体成型，所述叶轮分配器(35)一侧开口，该开口与所述方形导叶(36)的入口相连接，所述方形导叶(36)的出口与所述叶轮(37)的入口相对应，所述叶轮(37)上安装多个叶片(38)，相邻所述叶片(38)之间形成喷嘴，由所述离心机(31)驱动所述叶轮(37)高速旋转，将工作水经叶轮分配器(35)、方形导叶(36)和叶轮(37)从所述喷嘴中形成非连续射流进入所述抽气室(32)内。

6.根据权利要求5所述的离心射流真空系统，其特征在于，工作水进入所述抽气室(32)的方向与所述喷射管(33)的轴线平行或重合，所述喷射管(33)为水平设置。

7.根据权利要求6所述的离心射流真空系统，其特征在于，所述方形导叶(36)的中心线与水平面的夹角α为45±4°。