汽輪機設(shè)備及運行(2009)-第五章

1、第五章 汽輪機的凝汽設(shè)備 第一節(jié) 凝汽設(shè)備的任務(wù)及組成 第二節(jié) 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和分類 第三節(jié) 凝汽器的熱力特性 第四節(jié) 抽氣器 第五節(jié) 凝汽器的運行與監(jiān)督 第六節(jié) 凝汽器的清洗第一節(jié) 凝汽設(shè)備的任務(wù)及組成 5.15.1 凝汽設(shè)備的任務(wù)及組成凝汽設(shè)備的任務(wù)及組成一一 凝汽設(shè)備的組成凝汽設(shè)備的組成 一般由凝汽器、凝結(jié)水泵、抽一般由凝汽器、凝結(jié)水泵、抽氣器、循環(huán)水泵以及它們之間的連氣器、循環(huán)水泵以及它們之間的連接管道和附件組成。接管道和附件組成。3. 3. 凝汽器：凝汽器：凝結(jié)乏汽，建立真凝結(jié)乏汽，建立真空，收集凝結(jié)水并進行除氧?？?，收集凝結(jié)水并進行除氧。4. 4. 循環(huán)水泵：循環(huán)水泵：提供連續(xù)

2、足量的提供連續(xù)足量的循環(huán)冷卻水，帶走蒸汽的熱量。循環(huán)冷卻水，帶走蒸汽的熱量。5. 5. 凝結(jié)水泵：凝結(jié)水泵：向鍋爐輸送潔凈向鍋爐輸送潔凈的給水。的給水。6. 6. 抽氣器：抽氣器：排出不凝結(jié)氣體，排出不凝結(jié)氣體，維持凝汽器真空。維持凝汽器真空。 5.15.1 凝汽設(shè)備的任務(wù)及組成凝汽設(shè)備的任務(wù)及組成 凝汽設(shè)備在汽輪機裝置的熱力循環(huán)中起著凝汽設(shè)備在汽輪機裝置的熱力循環(huán)中起著冷源作用冷源作用。降低汽輪機排汽的壓力和溫度，就可以減小冷源損失，降低汽輪機排汽的壓力和溫度，就可以減小冷源損失，提高循環(huán)熱效率。提高循環(huán)熱效率。 熱熱力力循循環(huán)環(huán)熱熱效效率率曲曲線線 5.15.1 凝汽設(shè)備的任務(wù)及組成凝汽設(shè)

3、備的任務(wù)及組成二二 凝汽設(shè)備的任務(wù)凝汽設(shè)備的任務(wù) （1 1）在汽輪機排汽口建立并保持一定的真空；）在汽輪機排汽口建立并保持一定的真空； （2 2）將汽輪機排汽凝結(jié)成潔凈的作為鍋爐給水，重）將汽輪機排汽凝結(jié)成潔凈的作為鍋爐給水，重新送回鍋爐。新送回鍋爐。 （3 3）除掉凝結(jié)水中的氧氣，減少氧氣對主凝結(jié)水管）除掉凝結(jié)水中的氧氣，減少氧氣對主凝結(jié)水管路的腐蝕。路的腐蝕。 （4 4）接收機組啟停和正常運行中的疏水和甩負荷過）接收機組啟停和正常運行中的疏水和甩負荷過程中旁路排汽，以回收熱量和減少循環(huán)工質(zhì)損失。程中旁路排汽，以回收熱量和減少循環(huán)工質(zhì)損失。三、凝汽設(shè)備的要求三、凝汽設(shè)備的要求 1. 1.具有

4、較高的傳熱系數(shù)；具有較高的傳熱系數(shù)； 2.2.有良好的嚴密性；有良好的嚴密性； 3.3.盡可能的降低凝結(jié)水的過冷度。盡可能的降低凝結(jié)水的過冷度。 4.4.凝汽器的汽阻、水阻要小。凝汽器的汽阻、水阻要小。 5.5.力求抽氣功耗最小；力求抽氣功耗最小； 6.6.凝結(jié)水的溶氧量要小；凝結(jié)水的溶氧量要??； 7.7.便于安裝、檢修、清洗維護。便于安裝、檢修、清洗維護。 5.15.1 凝汽設(shè)備的任務(wù)及組成凝汽設(shè)備的任務(wù)及組成第二節(jié) 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型一、表面式凝汽器的分類一、表面式凝汽器的分類（1 1）按冷卻介質(zhì)分：）按冷卻介質(zhì)分：

5、空冷凝汽器（空氣）：直接空冷和間接空冷空冷凝汽器（空氣）：直接空冷和間接空冷 濕冷凝汽器（水）：開式供水和循環(huán)供水濕冷凝汽器（水）：開式供水和循環(huán)供水 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型 水冷表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)簡圖如圖。水冷表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)簡圖如圖。 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器

6、的結(jié)構(gòu)和類型 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型排汽管道的布置 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面

7、式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型不同形式的風(fēng)機葉片 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型整體葉片結(jié)構(gòu) 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型南非Matimba電廠6665MW機組以及直接空冷平臺（2 2）按汽流方向（抽氣口位置）分：）按汽流方向（抽氣口位置）分：汽流向下式、汽流向下式、汽流向上

8、式、汽流向上式、汽流向心式和汽流向側(cè)式。汽流向心式和汽流向側(cè)式。 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型（3 3）按冷卻水流程分：）按冷卻水流程分：單流程單流程( (單道制）、雙流程和多流程單道制）、雙流程和多流程 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型（4 4）按垂直隔板分：）按垂直隔板分：單一制和對分制單一制和對分制 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型（5）按凝汽器汽側(cè)壓力分：）按凝汽器汽側(cè)壓力分：單壓凝汽器和多壓凝汽器單壓凝汽器和多壓凝汽器 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型二

9、、凝汽器的構(gòu)造二、凝汽器的構(gòu)造 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型 5.2 5.2 表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)和類型第三節(jié) 凝汽器的熱力特性 5.3 5.3

10、凝汽器的熱力特性凝汽器的熱力特性一、凝汽器內(nèi)壓力一、凝汽器內(nèi)壓力 的確定的確定cp凝汽器汽側(cè)凝汽器汽側(cè)空間多組分空間多組分介質(zhì)共存介質(zhì)共存蒸汽蒸汽不凝結(jié)氣體不凝結(jié)氣體原蒸汽中夾帶（很少），真空系統(tǒng)不原蒸汽中夾帶（很少），真空系統(tǒng)不嚴密漏入系統(tǒng)的空氣嚴密漏入系統(tǒng)的空氣csappp道爾頓定律：汽側(cè)空間的總壓力是組成氣體分壓力之和道爾頓定律：汽側(cè)空間的總壓力是組成氣體分壓力之和主凝結(jié)區(qū)，主凝結(jié)區(qū)，總壓總壓p pc c蒸汽壓力蒸汽壓力p ps s空冷區(qū)，空冷區(qū)，空氣所含比重逐漸變大，空氣所含比重逐漸變大， p ps s才明顯小于才明顯小于p pc c主凝結(jié)區(qū)空冷區(qū)t水2 蒸汽1tstw1tw2ttst

11、1swtttt 主凝結(jié)區(qū)的凝結(jié)溫度：主凝結(jié)區(qū)的凝結(jié)溫度：主凝結(jié)區(qū)主凝結(jié)區(qū)：( )cssppf t 5.3 5.3 凝汽器的熱力特性凝汽器的熱力特性二、影響凝汽器真空的因素：二、影響凝汽器真空的因素： 5.3 5.3 凝汽器的熱力特性凝汽器的熱力特性季節(jié)與氣候（主要因素）季節(jié)與氣候（主要因素）1wt夏季夏季1wt冬季冬季 夏季真空夏季真空 冬季真空冬季真空 南方真空南方真空 北方真空北方真空 同樣條件：同樣條件：（開式供水）熱水回流（開式供水）熱水回流熱風(fēng)再循環(huán)熱風(fēng)再循環(huán)晾水塔的冷卻效果（淋水盤脫落、冷卻塔幾米內(nèi)晾水塔的冷卻效果（淋水盤脫落、冷卻塔幾米內(nèi)無建筑物）無建筑物）與冷卻水進口溫度與冷卻

12、水進口溫度 1wt,ccD h1,wwtD2wtch(4.2.3)wcmDD循環(huán)倍率m：冷卻水量與被凝結(jié)蒸汽量之比。冷卻水量與被凝結(jié)蒸汽量之比。m=50120 5.3 5.3 凝汽器的熱力特性凝汽器的熱力特性2. 2. 冷卻水溫升冷卻水溫升t21()()cccwpwwD hhD ctt21805204.1874.1874.187ccccccpwcwchhhhhhtc DDDDmmm m 真空真空t初投資初投資循環(huán)水泵電耗循環(huán)水泵電耗循環(huán)水泵容量循環(huán)水泵容量 循環(huán)水管路阻力循環(huán)水管路阻力 末級葉片長度末級葉片長度開啟臺數(shù)開啟臺數(shù)多發(fā)電多發(fā)電循環(huán)水量循環(huán)水量最佳真空最佳真空3.3.凝汽器傳熱端差凝

13、汽器傳熱端差t 5.3 5.3 凝汽器的熱力特性凝汽器的熱力特性傳熱方程得傳熱方程得41871cwA KDtte影響影響 的主要因素的主要因素t設(shè)計時設(shè)計時運行時運行時傳熱面積傳熱面積AcAc， 投資投資 ，需技術(shù)經(jīng)濟比較決定，需技術(shù)經(jīng)濟比較決定， 不宜過小，不宜過小，3 31010tt冷卻面積冷卻面積AcAc雜物堵塞，人為堵塞雜物堵塞，人為堵塞( (銅管泄漏后銅管泄漏后) )AcActcp 5.3 5.3 凝汽器的熱力特性凝汽器的熱力特性（2 2）影響汽側(cè)放熱系數(shù)的因素：）影響汽側(cè)放熱系數(shù)的因素：管表面附近不凝結(jié)氣體聚積形成氣膜阻礙管表面附近不凝結(jié)氣體聚積形成氣膜阻礙蒸汽的凝結(jié)放熱，進一步加

14、大熱阻。蒸汽的凝結(jié)放熱，進一步加大熱阻。（凝汽器嚴密性變差，（凝汽器嚴密性變差， 抽氣器工作性能抽氣器工作性能惡化使汽膜增厚）惡化使汽膜增厚）水膜厚度水膜厚度氣膜厚度氣膜厚度凝結(jié)水膜厚度受凝結(jié)量和管束排列影響。凝結(jié)水膜厚度受凝結(jié)量和管束排列影響。物理垢物理垢( (如礦物垢，污垢如礦物垢，污垢) )生物垢生物垢導(dǎo)熱熱阻增大導(dǎo)熱熱阻增大總體傳熱系數(shù)減小總體傳熱系數(shù)減小端差增大端差增大膠球清洗膠球清洗酸洗酸洗添加抗生物藥劑添加抗生物藥劑（3 3）影響管壁導(dǎo)熱系數(shù)的因素）影響管壁導(dǎo)熱系數(shù)的因素：管壁厚度管壁厚度材料導(dǎo)熱系數(shù)材料導(dǎo)熱系數(shù)盡量采用導(dǎo)熱性能優(yōu)良的銅盡量采用導(dǎo)熱性能優(yōu)良的銅管內(nèi)結(jié)垢管內(nèi)結(jié)垢對耐

15、腐蝕有較高要求時可選用鈦管或不銹鋼管對耐腐蝕有較高要求時可選用鈦管或不銹鋼管 5.3 5.3 凝汽器的熱力特性凝汽器的熱力特性流速（主要因素）流速（主要因素）流速流速對流傳熱對流傳熱循環(huán)水泵功耗循環(huán)水泵功耗銅管沖刷嚴重銅管沖刷嚴重（4 4）影響水側(cè)熱阻的因素：）影響水側(cè)熱阻的因素：流速流速水阻水阻最佳水速：最佳水速：1.51.52.0m /s2.0m /s三、凝汽器的熱力特性三、凝汽器的熱力特性 凝汽器的熱力特性：凝汽器的熱力特性：凝汽器壓凝汽器壓力力 隨隨 、 和和 變化而變化而變化的規(guī)律。變化的規(guī)律。也稱為也稱為凝汽器的變工況特性凝汽器的變工況特性，相應(yīng)的曲線稱為相應(yīng)的曲線稱為凝汽器的熱力

16、凝汽器的熱力特性曲線特性曲線。cp1wtwDcD 5.4 5.4 抽氣器抽氣器二、二、 射汽抽氣器射汽抽氣器一、一、 抽氣器的作用及分類抽氣器的作用及分類作用：（1）機組啟動時使凝汽器內(nèi)建立真空； （2）機組正常運行時不斷的抽出漏入凝汽器的空氣及排汽中的未凝結(jié)蒸汽，維持凝汽器的真空。分類：射汽抽氣器、射水抽氣器、容積泵。第四節(jié) 抽 氣 器單級，混合物排入大氣不單級，混合物排入大氣不回收工質(zhì)回收工質(zhì)射汽抽氣器射汽抽氣器啟動抽氣器主抽氣器多級（多級（2-32-3級），降低單級擴級），降低單級擴壓比，提高效率，回收工質(zhì)壓比，提高效率，回收工質(zhì) 5.4 5.4 抽氣器抽氣器二、二、 射水抽氣器射水抽氣

17、器逆止閥，射水泵停水防止工作水倒入凝汽器混合室擴壓管工作水室噴嘴射水泵高壓工作水（循環(huán)水）與凝汽器抽氣口相連喉部優(yōu)點無需汽源無需汽源工作可靠工作可靠無需啟動抽氣器無需啟動抽氣器不回收工質(zhì)不回收工質(zhì)缺缺點點噪音大噪音大效率低效率低 5.4 5.4 抽氣器抽氣器 5.4 5.4 抽氣器抽氣器空腔空腔4 46 6的容積的容積 排氣過程。排氣過程?？涨豢涨? 13 3的容積的容積 吸氣過程；吸氣過程；三、水環(huán)式真空泵三、水環(huán)式真空泵外殼外殼偏心葉輪偏心葉輪 工作水工作水同心水環(huán)同心水環(huán)123654假如葉輪假如葉輪不偏裝不偏裝水環(huán)水環(huán)吸氣口排氣口 5.4 5.4 抽氣器抽氣器工作工作條件條件葉輪偏心必須

18、安裝葉輪偏心必須安裝泵殼內(nèi)有足量的工作水泵殼內(nèi)有足量的工作水 5.4 5.4 抽氣器抽氣器第五節(jié) 凝汽器的運行與監(jiān)督凝汽設(shè)備運行時，主要對以下參數(shù)進行監(jiān)視：凝汽設(shè)備運行時，主要對以下參數(shù)進行監(jiān)視：(1)(1)凝汽器的真空；凝汽器的真空；(2)(2)凝汽器進口蒸汽溫度；凝汽器進口蒸汽溫度；(3)(3)凝汽器出口凝結(jié)水溫度；凝汽器出口凝結(jié)水溫度；(4)(4)冷卻水進出口溫度；冷卻水進出口溫度；(5)(5)循環(huán)水泵的耗功；循環(huán)水泵的耗功；(6)(6)冷卻水在凝汽器進、出口的壓力；冷卻水在凝汽器進、出口的壓力；(7)(7)凝結(jié)水在熱井中的水位和水質(zhì)。凝結(jié)水在熱井中的水位和水質(zhì)。 5.5 5.5 凝汽器

19、的運行與監(jiān)督凝汽器的運行與監(jiān)督一、凝汽器真空下降的原因凝汽器真空下降的原因1.1.真空急劇下降的原因真空急劇下降的原因(1)(1)循環(huán)水中斷；循環(huán)水中斷；(2)(2)凝汽器水位過高，淹沒銅管和抽氣口；凝汽器水位過高，淹沒銅管和抽氣口；(3)(3)抽氣設(shè)備故障；抽氣設(shè)備故障；(4)(4)軸封供汽中斷；軸封供汽中斷；(5)(5)真空系統(tǒng)大量漏氣；真空系統(tǒng)大量漏氣；2.2.真空緩慢下降的原因真空緩慢下降的原因(1)(1)真空系統(tǒng)不嚴密導(dǎo)致漏氣；真空系統(tǒng)不嚴密導(dǎo)致漏氣；(2)(2)凝汽器水位高；凝汽器水位高；(3)(3)循環(huán)水量不足；循環(huán)水量不足；(4)(4)抽氣器效率下降；抽氣器效率下降；(5)(5

20、)凝汽器銅管結(jié)垢、臟污或堵塞；凝汽器銅管結(jié)垢、臟污或堵塞； 5.5 5.5 凝汽器的運行與監(jiān)督凝汽器的運行與監(jiān)督 5.5 5.5 凝汽器的運行與監(jiān)督凝汽器的運行與監(jiān)督過冷現(xiàn)象過冷現(xiàn)象: :凝結(jié)水溫度低于凝汽器入口蒸汽溫度的現(xiàn)象。凝結(jié)水溫度低于凝汽器入口蒸汽溫度的現(xiàn)象。過冷度過冷度 11，煤耗，煤耗 0.1%0.1%0.150.15危害危害低加吸熱量低加吸熱量凝結(jié)水含氧量凝結(jié)水含氧量低加管道和設(shè)備腐蝕低加管道和設(shè)備腐蝕二、凝結(jié)水過冷現(xiàn)象及原因二、凝結(jié)水過冷現(xiàn)象及原因（1 1）管子外表面蒸汽分壓力低于管束間平均分壓，使蒸汽凝結(jié)溫度）管子外表面蒸汽分壓力低于管束間平均分壓，使蒸汽凝結(jié)溫度t ts0s0低于管束間混合汽流溫度。低于管束間混合汽流溫度。（3 3）汽阻使管束內(nèi)層壓力降低，也使凝結(jié)溫度）汽阻使管束內(nèi)層壓力降低，也使凝結(jié)溫度tsts降低降低（2 2）管子外表面的水膜直接受管內(nèi)冷卻水冷卻，水膜的導(dǎo)熱溫差使水）管子外表面的水膜直接受管內(nèi)冷卻水冷卻，水膜的導(dǎo)熱溫差使水膜的平均溫度膜的平均溫度(