凝汽器真空度是火电厂监控的主要指标之一，真空度的大小影响机组运行的安全性和经济性。真空度降低会引起汽轮机汽耗增加。对于600MW机组，真空度每下降1kPa，汽耗增加1.5%～2.5%^[1]；会使蒸汽做功能力下降，在机组负荷不变的情况下，蒸汽流量增加，机组轴向推力增大，从而造成推力瓦过负荷磨损；导致低压缸排汽温度升高，加剧低压缸及低压转子的热膨胀、热变形，从而导致低压缸中心线发生变化，机组振动增大，造成动静摩擦事故；低压缸末级叶片容积流量大幅减小，末级叶片发生脱流及旋涡，在叶片某一部位会产生较大的激振力，极易损坏叶片，造成事故。

为了防止凝汽器真空度降低，确保机组安全稳定运行，华电内蒙古能源有限公司包头发电分公司（以下简称华电蒙能包头分公司）进行了在真空系统增加蒸汽喷射器装置的改造。 1 设备概况

华电蒙能包头分公司600MW汽轮机是哈尔滨汽轮机厂有限责任公司制造的N600-16.67/538/538型亚临界、单轴、一次中间再热、三缸四排汽、冷凝式汽轮机。同时配套该厂生产的N-38000-4型双壳体、双进双出、双背压、单流程、横向布置表面式凝汽器。凝汽器冷却水系统采用双曲线逆流式冷却塔冷却方式，循环水系统配置长沙水泵厂生产的88LKXA-26.8立式斜流泵循环水泵，按照每机组2台循环水泵设计，以满足机组在不同季节不同负荷工 况 下 的 要 求。凝 汽 器 抽 空 气 系 统 配 套3台200EVMA型水环真空泵，机组正常运行时，2运1备，抽真空管路为高、低压侧凝汽器串联抽汽方式。水环式真空泵技术参数如表 1，凝汽器设计技术参数如表 2。

表 1(Table 1)

表 1 200EVMA型水环式真空泵设计技术参数

表 1 200EVMA型水环式真空泵设计技术参数

表 2(Table 2)

表 2 N-38000-4型凝汽器设计技术参数

表 2 N-38000-4型凝汽器设计技术参数

采用串联抽汽方式的双背压凝汽器机组在正常运行时，循环水进入低压侧凝汽器后再进入高压侧凝汽器，抽真空系统管路先抽吸低压侧凝汽器气体，通过高、低压凝汽器抽真空联络管道后再抽吸高压侧凝汽器气体。该方式在实际运行中存在如下问题：

（1）高、低压侧凝汽器抽气阻力不同，当两侧凝汽器压差等于节流孔板阻力时，低压侧凝汽器压力不受影响；当两侧凝汽器压差小于节流孔板阻力时，低压侧凝汽器压力降低。

（2）水环式真空泵在抽吸凝汽器内的不凝结气体时，真空泵工作液的循环和抽吸的蒸汽放热，使工作液温度逐渐升高，真空泵抽气能力下降，凝汽器内不凝结气体聚集，工况恶化。 3 技术改造

为了保证高、低压侧凝汽器的设计压差，各电厂分别进行了由抽汽串联方式改为并联方式、增加大气喷射器等改造^[2,3,4]。华电蒙能包头分公司采用蒸汽喷射器外接系统的方式对抽真空系统实施改造，具体改造措施如下。 3.1 蒸汽喷射器

蒸汽喷射器利用高压动力蒸汽产生真空，主要优点为操作简单、无机械传动及活动部件。蒸汽喷射器分3个部分：喷嘴、吸入室及扩散器（如图 1）。高压蒸汽由蒸汽室供应，通过扩大喷嘴（喷嘴的缩扩将速度升至马赫数3.0或4.0），动力蒸汽注入吸入室。吸入室的静态压力最低（约等于吸入压力），吸液进入吸入室，在扩散器入口与动力蒸汽混合。动力蒸汽的动能通过扩散喉转移到吸液。动力蒸汽和吸液的混合物通过扩散器出口，将动能转化为压力能，再压缩为排气压力。

图 1(Figure 1)

图 1 蒸汽喷射器结构

外接系统主要由蒸汽供汽稳压装置、蒸汽喷射器、冷却水管道、蒸汽冷凝器、疏水管道等组成，系统图如图 2。

图 2(Figure 2)

图 2 外接系统图

外接系统动力蒸汽取自除氧器连续排汽管道，经压力调节阀后进入蒸汽缓冲罐，以确保蒸汽喷射器供汽压力的稳定，缓冲罐疏水经机械式疏水器回收至凝汽器高压扩容器。在高、低压侧凝汽器吸气口重新安装管道，增加气动关断门后接入蒸汽喷射器吸入口，在原抽气母管上增加蒸汽喷射器旁路气动关断门，抽气联络管道上增加关断门。蒸汽喷射器动力蒸汽和抽吸混合物排至冷凝器，疏水回收至高压侧凝汽器热井，不凝结汽体通过真空泵抽走。 3.3 系统控制

整套系统的运行由DCS控制，投运时操作如下：

（1）开启蒸汽喷射器供汽稳压罐进汽调节门，压力为0.4MPa，并将调节门投入自动；

（2）蒸汽喷射器冷凝器自动排放阀根据液位开关自动动作；

（3）开启蒸汽喷射器冷凝器出口气动隔离阀；

（4）开启高、低压侧蒸汽喷射器入口气动隔离阀；

（5）关闭蒸汽喷射器旁通阀，关闭高、低压侧凝汽器抽真空1号、2号联络门；

（6）系统运行稳定后，1台真空泵停运，保持另1台真空泵单独运行。

系统设置投、停条件及自动停运保护逻辑，可保证设备故障时可靠隔离。在除氧器压力大于0.30MPa，且至少2台真空泵运行时可以投入该系统。当凝汽器背压≥-78kPa、除氧器压力＜0.28MPa、喷射器供汽压力＜0.25MPa或3台真空泵全部不运行时，延时3s停运系统。并对原真空泵逻辑增加蒸汽喷射器系统运行判断，当该系统运行时真空泵联锁改为1运2备。3.4 系统特点

（1）整套系统外接，设计简单、结构紧凑，占地较小，便于现场施工。设计时选择合适容量的蒸汽喷射器和冷凝器，适合电厂自行改造；

（2）本系统与原系统不冲突，可以在机组运行过程中退出进行检修，出现事故时可投入原系统运行；

（3）蒸汽喷射器采用除氧器连续排汽，且能够回收，资源不浪费；

（4）系统运行时可实现高、低压侧凝汽器并联抽气；

（5）改变真空泵的运行方式，减少辅机耗电率。3.5 效益评价

在机组真空严密性230Pa/min、机组负荷598MW、凝汽器循环水进口温度11.6℃、单台循环水泵运行工况下，投入系统后凝汽器压力平均下降0.25kPa，辅机耗电率下降0.003%。

若机组平均负荷按500MW计，压力每下降1kPa煤耗降低1.9g/kWh，则年节约标煤2081t，按照标煤350元/t计算，可节约资金72.84万元^[5]。 4 结语

早期设计的串联式凝汽器抽真空系统存在一定问题，尤其在循环水温度升高时，水环式真空泵出力受到限制，低压侧凝汽器不凝结气体增多，导致高压侧凝汽器不凝结气体不能被及时抽出，加大了高、低压侧凝汽器的压力差。且凝汽器在运行过程中，真空严密性很难达到零，空气漏入凝汽器后加剧了真空的恶化。华电蒙能包头分公司采用蒸汽喷射器外接系统方式对抽真空系统实施改造，解决了系统存在的问题，可为使用同类型真空泵的机组节能降耗提供借鉴。