大型電站凝汽器學(xué)習(xí)

1、拆回收.招交捶技術(shù)I冏母熱交罹孫室氣IWO國水熱食攙海水遨防氣童眄150 一ncI沮棒水30-10X?I固體親用 7W-L0rcU R_直水理直 二一、墅用逕 -精化主產(chǎn)用汽采暖洛宇熱憧-間接工姬爐護博爐能 30050DX?、爐悻木妹交模米水熱交律、捎管、間援汽輪機排汽在凝汽器內(nèi)的凝結(jié)過程基本上是等壓過程，其絕對壓力取決于蒸氣凝結(jié)時的飽和溫度，此溫度決定于冷卻水的溫度（0-30C）以及冷卻水與蒸氣之間的傳熱溫差（10-20C）所謂凝汽器壓力，是指凝汽器入口截面上的蒸汽絕對壓力（靜壓）。用Pk表示；所謂凝汽器計算壓力，在指離凝汽器管束第一排冷卻管約300mm處的蒸汽絕對壓力（靜壓），用Pk表示t

2、 =t +A t +51，式中：51。-t稱為凝汽器的傳熱端差S 12-1S 2顯然，由于空氣漏人凝汽器，凝汽器內(nèi)壓力Pk應(yīng)是汽氣混合物的總壓力，即 p = p + pp,-蒸氣分壓力，Pa空氣分壓力Pl 空氣分壓力，kPa,若已知R以及空氣相對含量g =-與-（注意這里的Q及D,應(yīng)取同單位），并假定汽輪機的排汽為T飽利蒸汽，則可近似地根據(jù)理想氣體方程式推知；1 +0.622 0-622ep*1 + 0.622 e實際上蒸汽在凝汽器內(nèi)開始攝結(jié)時，空氣分壓力巳甚微，完全可以忽略不計。例如某大型凝汽器巳= 0.0049MP&,玖= 153kg/s,按式（1-9）估算G, = 8.12g/s，則 *

3、8.12153x100.00495.3xlQ-由此得P, 一-一- -0.0048998 MPa11 +0.622 X5.3X10-8 19 甚至當(dāng)蒸汽已凝結(jié)抻睥時，入仍近似等于巳，因為此時e =而方0成3一0：9成-可見，在凝汽器內(nèi)蒸汽開始攝結(jié)以及以后繼續(xù)凝靖的相當(dāng)，大部分鼬緒區(qū)里，可以認(rèn)為 入二也就是說*凝汽器壓力孔完全可以根據(jù)排汽溫度* 來晚定鴦然，新疑汽器凝結(jié)區(qū) 末尾的極小一部分而言，例如當(dāng)蒸汽已挽結(jié)掉99.9%和99.99%時，蒸汽分壓力P,將相應(yīng)分 別降低至。-00虹4舶MPa和0.0網(wǎng)閥我MPb,此時空氣如壓力F,巳占F*中相當(dāng)可州的份徵再 也不能認(rèn)為玖筆于尸.了。凝汽器壓方孔相

4、成的他和得度L與擻汽器熬井內(nèi)凝靖水溫度L CC）之差禰為凝靖水過 冷度Mt,即AUfQ-14）器壓力將從進日處的尸降低至出口處的碼，其差值稱為凝汽橘殼則阻力，或稱凝汽器蒸汽阻力口大型電站凝汽器是水冷表面式、回?zé)崾侥鳌４笮湍鳉?cè)阻力只有； 殼側(cè)阻力是使凝結(jié)水過冷的主要因素。比空氣漏入造成凝結(jié)水過冷度的影響要大采用水環(huán)式直空系統(tǒng)，選用水環(huán)式機械真空案: 型號為2BEI - 153 - 0型吸入絕對壓力：加kP日 極限壓力：3.3 kPa 抽汽速率：9F22mVmm 轉(zhuǎn)速：1450 r/min電機功率】18-5 kW（當(dāng)真空度為94.7 kPa時村延吾二15 kW)水耗ft 10.9- 1.

5、8 t/hCL A0點 M Ph圖3 2BLI - 153 - 0型泵蛆工作就程圖1-體吸入口】2-%動蝶冏：皆通；耳孔板；5-X空豪：宮-汽水分9-管5E;由-包體排出口； 水位調(diào)節(jié)flh水人口； $-冷卻H根據(jù)美國HEI標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于蒸氣表面凝汽器的工作條件。從凝汽器中抽出的氣體的2/3都是 水蒸氣，NASH兩級泵適宜處理這種混合氣體。在泵的進口處設(shè)一個噴嘴，可使相當(dāng)?shù)囊徊?分蒸氣在進入泵之前已凝結(jié)成水，節(jié)省了泵的工作能力，降低了能耗，這就是增加了冷凝效 果。靖長才Air-cooled Zone 空冷區(qū) Steam Condenser 凝汽器heat transfer enhancement

6、technology 強化傳熱技術(shù) air extractor 空氣抽氣器 terminal temperature difference 端差注:水蒸汽-空氣混合體與冷卻表面間溫差不變，為10C圖1所示，橫坐標(biāo)為空氣濃度，縱坐標(biāo)為混合物放熱系數(shù)占純凈蒸汽放熱系數(shù)的比例。由圖1 可見，當(dāng)混和物靜止時,空氣相對含量的影響要比其流動時顯著得多,小到0.05%的空氣含量就 可使蒸汽的凝結(jié)放熱系數(shù)降低80%以上?？諝獾拇嬖诔藧夯瘋鳠嵬猓?dāng)空氣大量在凝汽器內(nèi)積聚時，將直接導(dǎo)致凝汽器壓力的升高。 此時，凝汽器壓力不再是蒸汽凝結(jié)溫度所對應(yīng)的飽和壓力，空氣分壓力將不能被忽略，凝汽器壓 力等于蒸汽分壓力與空氣

7、分壓力之和。1K =d 11 d d rd a , a,.2 人 d /式中，d1、d2分別為冷卻水管的外徑和內(nèi)徑;a w、a s分別為凝汽器水側(cè)和汽側(cè)的對流換熱 系數(shù);入為冷卻水管的導(dǎo)熱系數(shù);Rf為凝汽器水側(cè)污垢熱阻。水側(cè)放熱系數(shù)a w可用迪圖斯-貝爾特公式5或米哈耶夫近似公式計算6，計算時需要水的 導(dǎo)熱系數(shù)、運動粘度、普朗特數(shù)等物性參數(shù)。汽側(cè)放熱系數(shù)a s的計算，目前還沒有一個普遍公認(rèn)的公式。通過對現(xiàn)有公式的比較，文獻7 認(rèn)為只有凝汽器內(nèi)出現(xiàn)空氣積聚后，蒸汽凝結(jié)放熱系數(shù)才開始降低，采用凝汽器內(nèi)空氣的質(zhì)量 份額描述的汽側(cè)放熱系數(shù)比較合理。a s的計算可采用下式a = 0.81 a ( d )

8、 -0.04式中，空氣濃度 =ma/(ma+ms);ma、ms分別為凝汽器內(nèi)的空氣和蒸汽質(zhì)量;ds為凝汽器單位 冷卻面積的蒸汽負(fù)荷;a 0為純凈靜止蒸汽在單根水平管外壁上發(fā)生膜狀凝結(jié)時的放熱系數(shù).由以上公式可以看出，隨著ma的增大，使汽側(cè)放熱系數(shù)a s減小，進而使傳熱系數(shù)K減小。K 的變化進而影響凝汽器端差及凝汽器內(nèi)蒸汽凝結(jié)溫度,凝汽器端差和蒸汽凝結(jié)溫度可由式(3)、 式(4)確定：AKe 一 1t t + At + 5式中, t=hc-hc，/m cw為循環(huán)水溫升,hc、hc分別為乏汽和凝結(jié)水比焓,m為循環(huán)倍率;Ac 為凝汽器的冷卻面積；Dw為循環(huán)水流量;cw為循環(huán)水比熱,tw1為循環(huán)水入口

9、溫度At主要取決于循環(huán)倍率m,且h h，一般變化不大，故At基本不變。所以，空氣積聚引起K值的減小，會使得凝汽器的端差增大，進而使蒸氣凝結(jié)溫度t,升高，對應(yīng)的蒸汽分壓力P,增 大。P = 9.81 X (； + 100 )7.46，57.66另一方面，用理想氣體狀態(tài)方程來確定p :ap -dpa R m s當(dāng)積聚的空氣量達到一定程度，即使在主凝結(jié)區(qū)內(nèi)空氣的分壓也不能被忽略時，凝汽器壓力pc不能再近似看成蒸汽凝結(jié)溫度t對應(yīng)的飽和壓力，而是蒸汽分壓和空氣分壓之和。p = p + pA p A p + A pc , ac,a由于液環(huán)泵的極限抽吸壓力為密封水溫度對應(yīng)的飽和壓力，為保持其抽吸能力,密封水

10、需有 一定的過冷度。所以，運行時須密切注意液環(huán)泵密封水出水溫度，一旦出現(xiàn)超溫現(xiàn)象可采用制冷 方式(如在氣水分離器中補入冷水等)解決。抽氣器出力不足對凝汽器真空的影響 周蘭欣，付文鋒，白中華,李富云空氣相對濕度70 %和工作水溫15 C。由于氣體狀態(tài)改變而引起性能變化，可按 氣體狀態(tài)方程進行換算。工作水溫對吸氣量的影響可按下式換算口其中A= P A(0(3 7a)Pm - A(1S) %式中：Pg y 為工作水出口溫度為f莒和15 C時的飽和壓力，單位為Pa； Da. Dg分別為工作水出口溫度LC和15 C時的吸氣量，單位為in/n】in；紀(jì)和分 別為泵實際轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)速，單位為r/miiio在

11、運行中，還應(yīng)注意維持泵的轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速過低，水環(huán)的形成受到影響；轉(zhuǎn)速過 高，泵的抽吸能力增大，但泵的耗功與轉(zhuǎn)速的平方成正比，而且在同樣的補充水壓力下，水 環(huán)厚度減薄。因此，以提高轉(zhuǎn)速的方法來提高泵的抽吸能力并不是特別有效。對水環(huán)泵，隨吸入壓力的降低，吸入的空氣量減少，而當(dāng)機組高真空運行，由于真空區(qū)域 擴大，系統(tǒng)漏氣量增加，這時水環(huán)泵的容積生產(chǎn)率下降很快，類似于過負(fù)荷。從特性線可以 看出，只有吸入壓力大于19.2 kPa，真空才能穩(wěn)定，這正是采用多級或單級串連噴射器聯(lián)合 運行才能完成主抽氣器功能的原因。工作水溫越高，久越小于1，水環(huán)泵的抽吸能力越差。只有使工作水保持在一定的水溫下運 行，才

12、能保證機組良好的真空。使水環(huán)泵工作水溫升高的最主要因素是從凝汽器中抽來的氣、 汽混合物中的水蒸汽放出汽化潛熱，通常水蒸汽的質(zhì)量流量約占?xì)?、汽混合物?/3,放熱量 很大。因此，把氣、汽混合物在進入水環(huán)泵之前冷卻，可以降低水環(huán)泵的工作水溫度，提高 水環(huán)泵的抽吸能力，從而提高凝汽器真空。由于抽氣管道內(nèi)混合氣體換熱條件差，經(jīng)多方案比較，可在抽氣管道靠凝汽器端安裝一 個混合式換熱器（如圖3 17），其換熱效果好，無傳熱端差，并且結(jié)構(gòu)簡單、體積小、制造 安裝簡便。同時必須適當(dāng)增大管道直徑，使得加裝冷卻器后整個抽氣管路的阻力損失不大于 改造前的阻力損失。冷卻水選用化學(xué)補水，由噴嘴霧化，水霧盡可能布滿整個冷

13、卻器內(nèi)部空 間，以增加換熱面積，提高換熱效果?；旌虾蟮乃肽鞯牧芩P上部。該冷卻器有臥 式布置（如圖3 18），和立式布置（如圖3 19）兩種。由圖3 18 （或圖3 19），混合氣 體切向進入冷卻器，使之在容器內(nèi)螺旋式上升，與霧化了的冷卻水逆流接觸，強化換熱。水 蒸汽凝結(jié)后與冷卻水一起從冷卻器下部疏出，經(jīng)套筒式水封排到凝汽器底部18。至汽水分商品.L藻汽劇除軾從冷卻品來圖3 17帶冷卻器的射水抽氣器管路布置1度汽擺】2冷卻iSh 3水環(huán)京】4盤筒式水封圖3-況臥式布置混合式換熱器安裝冷卻器后，由于水蒸汽被凝結(jié)，水環(huán)泵工作水溫降低，抽氣能力增強，從而提高凝汽 器真空；冷卻器到抽氣器入口段

14、管路中的工質(zhì)主要是空氣，密度較小，阻力損失減??；疏水 排入凝汽器，減少了運行的工質(zhì)損失。大型電站凝汽器真空提高的方法研究假設(shè)凝汽器抽空氣管道中汽氣混合物中的蒸汽處于飽和狀態(tài)（實際狀態(tài)基本是飽和的）,則根 據(jù)監(jiān)測的汽氣混合物溫度查出對應(yīng)的飽和蒸汽壓力，該飽和蒸汽壓力基本等于混合物中蒸汽 的分壓力。測得的混合物總壓力減去蒸汽分壓力得到混合物中空氣的分壓力。根據(jù)道爾頓分 壓定律，混合物中空氣分壓力與總壓力之比（空氣分壓力百分比）等于混合物中空氣體積與總體 積之比,反映出混合物中空氣相對含量2工作水進口溫度對水環(huán)式真空泵及凝汽器性能影響的試驗 居文平1,李素芳2,馬汀山1,于新穎1可見，從傳熱的角度來

15、說，對于大型的電廠凝汽器（表面積超過2300m，），強化管的選擇應(yīng) 以具有較好的管外強化性能為主。加工低肋管由于需較厚的管壁，導(dǎo)致管材成本比加工螺旋 槽管要高，加工費用也要高。另外，低肋管的加工還會使管內(nèi)徑變小、。傳統(tǒng)意義上水蒸汽的 冷凝傳熱系數(shù)遠(yuǎn)大于管內(nèi)水的對流傳熱系數(shù)已不成立，需在單管冷凝傳熱系數(shù)的基礎(chǔ)上乘以 一個修正系數(shù)以反映上述因素對冷凝傳熱的影響。該修正系數(shù)的大小取決于凝汽器的大小、 所用的管材、凝汽器的內(nèi)部設(shè)計、空氣的滲透作用，以及排氣裝置的性能等。對于電廠凝汽 器，修正系數(shù)的大小通常在0.45至0.6之間0。若乘以這樣的修正系數(shù)，那么對于電廠凝汽 器，其管外蒸汽的冷凝傳熱系數(shù)就比

16、管內(nèi)水的對流傳熱系數(shù)低，也就是說管外的傳熱性能成 為了控制因素，這點往往是被我們所忽視。國外電廠凝汽器中強化管的應(yīng)用及管型選擇張正國林培森王世平抽氣器抽吸能力下降是由于工作水溫度高于吸入室壓力所對應(yīng)的飽和溫度，使得部分工作水 汽化。因此通過降低工作水溫度可以提高抽氣器的抽吸能力，從而提高凝汽器真空。射水泵 的耗功、工作水與管壁以及水分子之間的摩擦、碰撞產(chǎn)生的熱量是不可避免的,所以只有把抽 氣器抽出的氣汽混合物中的水蒸氣汽化潛熱在混合物進入抽氣器吸入室之前凝結(jié)并疏出，減 少在射水池中的放熱量，抽氣器的抽吸能力才能有所提高。為此可以在凝汽器與抽氣器之間的 抽氣管道上安裝一個冷卻器，使管道中水蒸氣凝

17、結(jié)并回收到凝汽器，提高抽氣器的抽吸能力，從 而提高凝汽器的真空。但該冷卻器必須能夠把氣、汽混合物中的水蒸氣完全凝結(jié)并疏出，因為 經(jīng)冷卻器后，抽空氣管道內(nèi)只剩下空氣，所以管道中的密度減小,流動阻力降低，抽氣器的抽吸能 力增加。為了不使因該管道裝設(shè)冷卻器而增加額外的流動阻力，必須考慮冷卻器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和 制造等方面因素。3加裝冷卻器的分析抽汽管道內(nèi)混合氣體換熱條件差，經(jīng)論證認(rèn)為，混合式換熱器換熱效果好，無傳熱端差，并且結(jié)構(gòu)簡單、體積小、制造安裝簡便，因而采用混合式換熱器。其原理是進入冷卻器的化學(xué)補 水(20C)由噴嘴霧化,使水霧盡可能地布滿整個冷卻器內(nèi)部空間，以增加氣汽混合物與化學(xué)補 水混合換熱面積

18、,提高換熱效果。混合后的水引入凝汽器中淋水盤上部。由于冷卻器中的壓力 要低于汽器中的壓力，因此必須盡可能地增加冷卻器疏水出口到淋水盤上部之間的高度差，所 以該冷卻器盡量使用臥式布置，如圖2所示。凝結(jié)器來原補水去凝結(jié)器1補水混合氣體切向進入冷卻器，使之在容器內(nèi)螺旋式上升,與霧化的冷卻水逆流接觸，強化換熱。水蒸氣凝結(jié)后與冷卻水一起從冷卻器下部疏出，經(jīng)套筒式水封排到凝汽器底部。凝汽器抽氣管道加裝冷卻器的研究曲曉林當(dāng)空氣相對含量小于相應(yīng)臨界值時，凝汽器傳熱性能受空氣相對含量變化的影響較小，即 隨空氣相對含量增加，壓力和端差緩慢增加，傳熱系數(shù)略有減小；反之，當(dāng)空氣相對含量大 于相應(yīng)臨界值時，凝汽器壓力和端差迅速增大，傳熱系數(shù)急劇下降。漏空氣對凝汽器傳熱性能影響的實驗研究種道彤，劉繼平，嚴(yán)俊杰，周志杰