【康沃真空網(wǎng)】雖然提高凝汽器的真空可使汽輪機(jī)的理想比焓降增大，電功率增加，但無論從設(shè)計(jì)角度還是從運(yùn)行角度看，都不是真空越高越好。
1、凝汽器最佳真空的傳統(tǒng)定義
影響凝汽器真空的原因是多方面的在換熱面積一定的情況下主要有：汽輪機(jī)排汽量、循環(huán)水流量、循環(huán)水入口溫度。
其中循環(huán)水入口溫度取決于當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件短時(shí)間內(nèi)不會改變則在汽輪機(jī)負(fù)荷一定的條件下要提高凝汽器的真空只有靠增加循環(huán)水流量。也就是說要提高凝汽器真空必須以增加循環(huán)水泵的泵耗為代價(jià)。然而循環(huán)水泵是電廠廠用電消耗主要設(shè)備增大循環(huán)水量雖然可使汽輪發(fā)電機(jī)組電功率增加但同時(shí)循環(huán)水泵的耗功率也要增加。
這就存在背壓降低使汽輪發(fā)電機(jī)組電功率增加的數(shù)值能否補(bǔ)償增加水量使循環(huán)水泵耗功率增加值的問題因之有了最佳真空(或最佳背壓)的概念。即當(dāng)改變循環(huán)水量使機(jī)組電功率的增加值與循環(huán)水泵所耗功率的增加值之間的差值達(dá)到最大時(shí)所對應(yīng)的真空。稱為最佳真空。
2、最佳真空確定方法的改進(jìn)
凝汽器最佳真空的傳統(tǒng)計(jì)算方法忽略了凝汽器贓污程度、汽輪機(jī)排汽阻力、鍋爐補(bǔ)充水、抽氣器(或真空泵)耗功率、凝結(jié)水溶氧量、循環(huán)水的費(fèi)用、循環(huán)水。最低流速、凝結(jié)水過冷度，因而使計(jì)算結(jié)果有所偏差。下面將進(jìn)一步討論以上這些因素對凝汽器最佳真空的影響。
?。?）循環(huán)水費(fèi)用對凝汽器最佳真空的影響
目前國內(nèi)外對凝汽器最佳真空的選取是在某一確定的汽輪機(jī)負(fù)荷和循環(huán)水入口溫度的前提下，通過使汽輪發(fā)電機(jī)組電功率的增加值與循環(huán)水泵消耗功率的增加值之間的差值，達(dá)到最大來確定最佳循環(huán)水量，并以此為依據(jù)來選取凝汽器的最佳真空。
不可否認(rèn)，上述最佳真空的確定方法對于實(shí)現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化起到了很重要的作用，但其最大的問題是對于循環(huán)水運(yùn)行費(fèi)用的處理上只考慮了輸送循環(huán)水所消耗的循環(huán)水泵電功，而沒有考慮在利用循環(huán)水的同時(shí)，對水資源的消耗以及對河流或大氣所造成的熱污染問題。實(shí)際上隨著人們對水資源保護(hù)及環(huán)境保護(hù)意識的提高，凝汽器所消耗的循環(huán)水量以及向河流或大氣所排放的熱水(汽)量對水資源和環(huán)境的影響已經(jīng)開始受到有關(guān)部門的重視，由此造成的經(jīng)濟(jì)損失已不容忽視。
例如，某電廠采用江水作為循環(huán)水每用1噸水需要向自來水公司交納002元(人民幣)，循環(huán)水經(jīng)過汽器后，由于溫度升高，再排回到江里時(shí)，環(huán)保部門又收取001元/噸。這樣,該電廠每用1噸循環(huán)水就需付003元的費(fèi)用。某300MW汽輪機(jī)額定循環(huán)水流量為28162噸/小時(shí)，按照一年運(yùn)行7000小時(shí)計(jì)算，則該廠一臺300MW汽輪機(jī)每年因?yàn)檠h(huán)水費(fèi)用而支出591萬元(人民幣)對于循環(huán)水采用閉式循環(huán)的凝汽器，需要用地下水作為循環(huán)水的補(bǔ)充水，而地下水的價(jià)格更高。
因此，前面介紹的最佳真空只能說是能量意義上的最佳真空，而并非實(shí)際經(jīng)濟(jì)意義上的最佳真空。為了得到真正經(jīng)濟(jì)意義上的最佳真空，必須將循環(huán)水本身的費(fèi)用考慮進(jìn)去?？紤]了循環(huán)水費(fèi)用以后所確定的凝汽器的最佳真空才是真正意義上的最佳真空。這種確定凝汽器最佳真空的方法能保證汽輪機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)收益最大而不僅僅是能量轉(zhuǎn)換收益最大。
?。?）汽輪機(jī)排汽阻力對凝汽器最佳真空的影響
進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽在各級做功后，從末級動葉出來經(jīng)排汽管排入凝汽器。排汽在排汽管中流動時(shí)，由于摩擦、轉(zhuǎn)向等阻力作用而有壓力損失，稱為汽輪機(jī)的排汽阻力損失。設(shè)pc表示凝汽式汽輪機(jī)末級動葉出口壓力則其與凝汽器壓力pc之間的差值即為排汽阻力損失。由于這分壓損的存在使汽輪機(jī)的理想焓降有所減小，從而使蒸汽的做功能力減小。由于排汽阻力的存在使汽輪機(jī)的背壓升高，從而減小了蒸汽的做功能力，且排汽量越小，排汽阻力對汽輪機(jī)背壓的影響越大。因此在計(jì)算凝汽器最佳真空時(shí)有必要把排汽阻力所帶來的影響考慮進(jìn)去。
?。?）抽氣器(或真空泵)耗功率對凝汽器最佳真空的影響
在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，處于真空狀態(tài)的設(shè)備，不可避免地要漏入一部分空氣，從而影響凝汽器的真空。抽氣器的作用就是不間斷地抽出漏入真空系統(tǒng)的空氣，從而達(dá)到維持凝汽器真空的目的。如果抽氣設(shè)備的容量合適，凝汽器的真空主要取決于循環(huán)水入口溫度、循環(huán)水流量及汽輪機(jī)排汽量等因素。
然而，如果抽氣設(shè)備容量不足或抽氣性能降低，則抽氣設(shè)備不能及時(shí)抽出漏入真空系統(tǒng)的空氣，空氣將會在凝汽器中積聚。這樣就導(dǎo)致汽輪機(jī)背壓升高，凝汽器真空降低，使汽輪機(jī)理想循環(huán)熱效率降低。無論何種原因，只要抽氣設(shè)備不能及時(shí)抽出漏入真空系統(tǒng)的空氣，則凝汽器內(nèi)的壓力就會升高，在這種情況下，抽氣設(shè)備的工作情況也會成為影響凝汽器真空的一個(gè)重要因素。
（4）清潔系數(shù)對凝汽器最佳真空的影響
現(xiàn)有的計(jì)算方法在計(jì)算凝汽器真空時(shí)，均是在假定當(dāng)時(shí)凝汽器水側(cè)管壁清潔、真空系統(tǒng)嚴(yán)密性狀態(tài)正?；虺闅庠O(shè)備性能良好的情況下進(jìn)行計(jì)算，而對這些因素異常時(shí)的情況考慮不夠。因此，這樣的計(jì)算結(jié)果只適用于凝汽器水側(cè)管壁清潔等良好工況。當(dāng)凝汽器循環(huán)水管內(nèi)壁臟污、汽輪機(jī)真空系統(tǒng)嚴(yán)密性失?；虺闅庠O(shè)備性能降低時(shí)，雖然對循環(huán)水流量和循環(huán)水泵消耗功率的影響可以忽略或沒有影響，但對凝汽器的總體傳熱系數(shù)卻產(chǎn)生很大的影響，從而影響到凝汽器的端差，最終會影響凝汽器的真空。當(dāng)凝汽器的清潔系數(shù)不同時(shí)，凝汽器的真空會有所改變。
因此，在確定凝汽器最佳真空時(shí)，要視凝汽器當(dāng)時(shí)的清潔系數(shù)而定，而不能一概而論。
（5）鍋爐補(bǔ)充水對凝汽器最佳真空的影響
在計(jì)算凝汽器真空的過程中要用到循環(huán)水的溫升目前所有文獻(xiàn)在計(jì)算時(shí)都是通過凝汽器熱平衡方程式得到的。實(shí)際上面熱平衡方程式?jīng)]有考慮鍋爐補(bǔ)充水因素，考慮了鍋爐補(bǔ)充水以后的凝汽器熱平衡式應(yīng)該是凝結(jié)水過冷度和含氧量對凝汽器最佳真空的影響凝汽器中蒸汽壓力所對應(yīng)的飽和溫度和凝汽器熱井出口凝結(jié)水溫度的差值稱為凝結(jié)水的過冷度。由于凝結(jié)水過冷度的存在，使低壓加熱器的入口水溫降低。為了提高低壓加熱器的出口水溫，必須增加更多的回?zé)岢槠?，從而使機(jī)組經(jīng)濟(jì)性降低。
凝汽器中所含的空氣是產(chǎn)生過冷度的主要原因。當(dāng)汽輪機(jī)背壓降低時(shí)，雖然會使汽輪機(jī)的電功率提高，但另一方面隨著背壓的降低會使空氣的漏入量增加，這樣凝汽器中蒸汽的分壓力降低，蒸汽分壓力所對應(yīng)的飽和溫度會降低。漏入的空氣量越多，凝結(jié)水的溫度就越低，產(chǎn)生的過冷度就愈大，從而造成的損失就愈大。
另外背壓降低會使凝結(jié)水中的溶氧量增加。當(dāng)背壓降低時(shí)漏入的空氣量增大，使氧氣的分壓力升高，氧氣在凝結(jié)水中的溶解度增大。凝結(jié)水中溶有氧氣會腐蝕凝結(jié)水管道和低壓加熱器，使機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全性都受到了影響。為了消除溶氧的影響，必然會使除氧費(fèi)用增加。
由上面分析可知，降低凝汽器中的壓力雖然會使蒸汽的有效焓降增加，但同時(shí)伴隨著凝結(jié)水的過冷度增加和給水化學(xué)除氧費(fèi)用提高。
?。?）循環(huán)水最小流速對凝汽器最佳真空的影響
目前對最佳循環(huán)水量的確定一般都是從電廠效率和維持凝汽器最佳真空的角度來考慮的，而沒有考慮凝汽器冷卻水管堵塞問題。實(shí)際上，當(dāng)冬季循環(huán)水入口溫度低，而機(jī)組負(fù)荷又比較小時(shí)用少量的循環(huán)水流量就能維護(hù)凝汽器的最佳真空。但是，當(dāng)循環(huán)水量降低到一定值時(shí)，會發(fā)生凝汽器冷卻水管堵塞，危及機(jī)組正常運(yùn)行的情況。實(shí)際上當(dāng)采用低速泵時(shí)，由于凝汽器兩端水壓減小，會發(fā)生凝汽器冷卻水管堵塞現(xiàn)象。
