汽輪機凝汽設(shè)備

汽輪機凝汽設(shè)備第一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一蒸汽動力循環(huán)及其設(shè)備TsTC第二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一汽輪機排汽與熱效率的關(guān)系第三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一凝汽設(shè)備的主要內(nèi)容凝汽設(shè)備的組成、作用和結(jié)構(gòu)冷卻水系統(tǒng)凝汽設(shè)備的運行第四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一凝汽設(shè)備凝汽設(shè)備組成凝汽設(shè)備包括：凝汽器、抽氣器、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵以及這些部件間的連接管道和附件組成。第五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一作用：建立和維持真空，使汽輪機排汽壓力降低，理想焓降增大，提高循環(huán)熱效率；將汽輪機的排汽凝結(jié)為水,為鍋爐提供純凈的凝結(jié)水凝汽器的工作原理和作用第六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一工作原理根據(jù)水蒸汽的性質(zhì)，在低壓條件下，汽態(tài)與液態(tài)的比體積相差極大（5kPa時，蒸汽比水的比體積大28000倍），這樣，原來為蒸汽充滿的空間，一旦被冷卻，凝結(jié)成30℃左右的凝結(jié)水，則在該密閉空間，將因體積驟然縮小而形成高度真空。前提：密封、無空氣。飽和壓力＝f（飽和溫度），單增函數(shù)30℃左右的飽和壓力對應(yīng)約4kPa絕對壓力，表壓約-97kPa,真空97kPa第七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一

建立并維持凝汽器真空，必須隨時維持三個平衡：

1）質(zhì)量平衡，進入蒸汽量等于抽出凝結(jié)水量；

2）熱量平衡，蒸汽放出的熱量等于冷卻水（循環(huán)水）帶走的熱量；

3）空氣平衡，漏入空氣量等于抽出空氣量。流程：汽輪機排出的蒸汽凝汽器汽側(cè)，與銅管接觸凝結(jié)放出潛熱凝結(jié)水沿管壁熱井加熱器。

冷卻水冷卻水溫tw1

tw2tw1tw2tstc凝汽器內(nèi)平衡及流程第八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一凝汽器類型分為混合式凝汽器和表面式凝汽器兩類?；旌鲜侥鳎号牌c冷卻水直接混合接觸而使蒸汽凝結(jié)優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，能建立高真空缺點：要求循環(huán)水的質(zhì)量與凝結(jié)水相同。目前這種凝汽器主要用于間接空氣冷卻凝汽系統(tǒng)中。表面式凝汽器：排汽在冷卻表面一側(cè)凝結(jié)，而冷卻工質(zhì)在另一側(cè)流動，互不接觸。一般表面式凝汽器以水為冷卻介質(zhì)優(yōu)點：傳熱系數(shù)高，能建立高真空，且能保持凝結(jié)水潔凈；缺點：消耗大量有色金屬，制造成本高?，F(xiàn)代發(fā)電廠的汽輪機組一般都采用表面式凝汽器。第九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一凝汽器由外殼、水室、管板、隔板、冷卻水管等組成。表面式凝汽器結(jié)構(gòu)簡圖1－凝汽器外殼2、3－水室端蓋4－管板凝汽器結(jié)構(gòu)第十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一第十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一第十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一重要概念1、凝結(jié)水過冷度定義：熱井中凝結(jié)水溫度tc低于凝汽器喉部壓力下蒸汽飽和溫度ts的程度。一般為-0.5℃～-1℃。

2、汽阻定義：在凝汽器汽側(cè)，從凝汽器的喉部到抽氣口的壓力降，一般取260～400Pa。

產(chǎn)生原因：1）蒸汽進入冷卻管束第一排的局部阻力；

2）蒸汽流經(jīng)管束的沿程阻力。第十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一3、水阻定義：冷卻水流經(jīng)凝汽器時流動阻力。產(chǎn)生原因：1）在水室及進出冷卻水管時的局部阻力；

2）冷卻水在冷卻水管中的沿程阻力。當(dāng)冷卻水管被雜物堵塞時，水阻明顯增大。4、冷卻水流程定義：冷卻水在凝汽器中依次流過冷卻水管的次數(shù)。在水源充足的地區(qū)、大機組，采用單流程；在水源緊張的地區(qū)、小機組，采用雙流程。第十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一

ts—蒸汽凝結(jié)溫度Δt—冷卻水溫升

δt—凝汽器端差，ts與tw2

之差。在主凝結(jié)區(qū)，總壓力pc與蒸汽的分壓力ps相差很小，可用ps代替。沿冷卻表面的溫度分布凝汽器壓力（真空）與傳熱

一、凝汽器內(nèi)壓力pc的確定凝汽器壓力和汽輪機背壓相關(guān)ps

—對應(yīng)的飽和壓力

pc

—為凝汽器內(nèi)壓力第十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一1、冷卻水進口溫度tw1影響凝汽器壓力（真空）pc

的因素決定于電站所處地的氣候、季節(jié)、冷卻塔效率（閉式循環(huán)）冬季tw1低，ts低，凝汽器壓力pc低，真空高；夏季高tw1

，ts高，凝汽器壓力pc高，真空低；采用冷水塔或噴水池時，還決定于冷卻效率。第十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一2、冷卻水溫升Δt熱量平衡方程：

式中：Q—凝汽器的傳熱量；

Dc,Dw—進入凝汽器的蒸汽量、冷卻水量；

—蒸汽焓、凝結(jié)水的焓；

hw2,hw1—冷卻水流出、進入的焓。冷卻倍率：冷卻水量比被凝結(jié)蒸汽量的倍數(shù)。m值越大，溫升Δt越小，凝汽器壓力pc降低越多，真空越高。同時，冷卻水量Dw↑，循環(huán)水泵耗功↑。第十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一冷卻倍率m約在50－120范圍內(nèi)，與流程和供水方式有關(guān)：單程、開式循環(huán)m：80－120

雙程、開式循環(huán)m：50－80

雙程、閉式循環(huán)m：50

在一般汽輪機中，1kg排汽凝結(jié)時放出的汽化潛熱約在2140～2200kJ/kg左右，

第十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一3、傳熱端差δt式中：Ac—傳熱面積；K—傳熱系數(shù)；Δtm—對數(shù)平均溫差。傳熱端差δt與Ac、K、Dw有關(guān)。運行過程中，當(dāng)冷卻水量Dw不變時，由于傳熱面積Ac不變，則傳熱系數(shù)K是影響傳熱端差δt的主要因素。

K越大，δt越小，ts越小，pc越小，即真空越高。第十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一二、凝汽器的最佳真空

1、極限真空

使汽輪機末級動葉達到膨脹極限壓力的真空稱為極限真空。

2、最佳真空在提高真空過程中，當(dāng)汽輪機功率的增加和循環(huán)水泵耗功增加之差為最大時的真空，稱為最佳真空。

3、優(yōu)化運行達到最佳真空，凝結(jié)水過冷度小，凝結(jié)水品質(zhì)合格。冷卻水增量ΔWΔPΔPpΔPelΔPei-Pp第二十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一1)凝汽器中的空氣來源：汽輪機后軸封、法蘭縫隙等漏入；隨主蒸汽帶來。2)空氣量：嚴(yán)密性正常時，進入凝汽器的空氣量不到蒸汽量的萬分之一

在汽輪機運行時，保持真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性，直接影響汽輪機運行的經(jīng)濟性。真空下降1％，汽耗率增加1％。要對真空度進行監(jiān)視，真空度低于規(guī)定值時，要進行報警。

三、空氣的危害

1、進入凝汽器的空氣量第二十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一1）空氣分壓的存在使凝汽器壓力pc略有增大。2）空氣的存在增大凝汽器冷卻水管外側(cè)的放熱系數(shù)，阻礙蒸汽放熱。原因：主凝結(jié)區(qū)的空氣平均分壓很??；但冷卻水管外圍附近由于蒸汽的凝結(jié)，空氣分壓增加明顯?？諝庠诶鋮s水管外圍增多，使得蒸汽分子只有通過擴散才能靠近冷卻水管外側(cè)，因此空氣大大阻礙蒸汽放熱。

2、空氣對凝汽器真空的影響1）使蒸汽分壓降低，引起過冷度；

2）使排汽壓力、排汽溫度升高，降低機組的經(jīng)濟性；

3）使低壓缸溫度升高而變形，造成機組振動；

4）使凝結(jié)水中的含氧量增加，腐蝕低壓加熱器和低壓管道；

5）使傳熱阻力增大，端差增大。3、空氣對凝汽器運行的影響第二十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一凝結(jié)水產(chǎn)生過冷度的原因：

1）由于空氣及汽阻存在，降低了熱井附近蒸汽的分壓力；

2）凝結(jié)水下落過程中受冷卻水的多次冷卻；

3）冷卻水管束排列不合理；

4）熱井中水位過高，淹沒冷卻水管，使凝結(jié)水管被進一步冷卻。

過冷的危害：

1）使得凝結(jié)水易吸收空氣，含氧量增加，加快管道腐蝕。

2）凝結(jié)水溫度低，在回?zé)峒訜嶂行枰嗟南某闅猓绊懡?jīng)濟性。4、空氣對過冷度的影響過冷度：過冷現(xiàn)象中凝結(jié)水溫度低于凝汽器入口蒸汽溫度的度數(shù)。第二十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一凝汽器的管束布置評定凝汽器指標(biāo)：真空凝結(jié)水過冷度凝結(jié)水含氧量水阻空氣冷卻區(qū)所排出的汽氣混合物的過冷度三角形正方形輻向管束布置原則：管束第一排應(yīng)稀疏些留有一定的蒸汽通道蒸汽、空氣混合物到抽氣口途徑短設(shè)擋汽板留有到熱井的蒸汽通道有空氣冷卻區(qū)設(shè)凝結(jié)水擋板第二十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一四、抽氣器的工作原理由于凝汽器或乏汽管等連接處的不嚴(yán)密，勢必有空氣從外界漏入。為了保持凝汽器中有較高的真空度，必須采用抽氣設(shè)備將漏入的空氣不斷抽走。抽氣器的常用種類射汽抽氣器射水抽氣器水環(huán)真空泵第二十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一射汽抽氣器工作原理：蒸汽縮放噴嘴超音速噴射流真空吸出空氣和蒸汽混合物。2-2截面射流結(jié)束，開始壓縮，把混合氣體的動能壓力能，略高于大氣壓排入大氣。第二十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一第二十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一射水抽氣器射水抽氣器由射水泵來的工作水進入噴嘴，在噴嘴出口形成高速水流，在混合室形成真空，把凝汽器的空氣吸入，然后混合、擴壓。為了防止射水泵發(fā)生故障后水和空氣倒流入凝汽器，設(shè)置逆止閥。

射水抽氣器不消耗蒸汽，運行費用較低，系統(tǒng)簡單，結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，要求設(shè)專用水泵，而且損失工質(zhì)不能回收。適用于滑壓運行和滑參數(shù)啟動的單元制再熱機組。

第二十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一水環(huán)真空泵真空越高，抽吸的質(zhì)量流量越小水環(huán)式真空泵功耗低，運行維護方便。價格貴第二十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一凝汽器的變工況及多壓凝汽器

一、凝汽器的變工況

凝汽器設(shè)計工況：額定的蒸汽量Dc、設(shè)計冷卻水量Dw和進口水溫

tw1條件下，凝汽器喉部壓力pc。凝汽器的變工況：凝汽器壓力pc隨Dc、Dw、tw1的變化特性，即pc＝f（Dc，Dw，tw1）。1、冷卻水溫升變化規(guī)律

當(dāng)Dw不變時，α為常數(shù)，Δt正比于Dc

當(dāng)Dw變化時，α也變化。

分析影響凝汽器壓力的主要因素第三十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一2、傳熱端差變化規(guī)律

當(dāng)Dw不變時，α為常數(shù)；凝汽器傳熱面積Ac不變；當(dāng)傳熱系數(shù)K不變時，δt正比于Dc，也正比于dc＝Dc/Ac實驗證明：當(dāng)凝汽器負(fù)荷下降不大時，漏入空氣量不變,δt正比于Dc

；當(dāng)凝汽器負(fù)荷下降較多時，漏入空氣量增大，使傳熱系數(shù)K減小，使上式分母減小，恰好抵消分子減小的影響。冷卻水進口溫度越低，上述轉(zhuǎn)折點發(fā)生越早。δtdctw1151015第三十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一3、變工況pc的確定第三十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一二、多壓凝汽器

1．目的：

1)滿足大型汽輪機組多缸、多排汽口的結(jié)構(gòu)特點；2)在冷卻面積、冷卻水溫等不變的前提下，通過凝汽器結(jié)構(gòu)布置的改變，力求提高凝汽器效率。2．工作原理：把凝汽器的汽側(cè)按冷卻水流向分成幾個獨立的空間，冷卻水依次流過汽室1和2，每個汽室相當(dāng)于一個獨立的凝汽器。由于汽室1比汽室2的冷卻水溫度低，所以汽室1比汽室2達到的凝汽壓力低，成為多壓凝汽器。汽室1汽室2第三十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一1)分析前提：熱負(fù)荷Q、冷卻面積Ac、冷卻水流量Dw及冷卻水進口溫度tw1相同。2)比較標(biāo)準(zhǔn)：多壓凝汽器的折合壓力或折合排汽溫度是否比單壓凝汽器低。折合壓力：平均蒸汽凝結(jié)溫度下對應(yīng)的飽和壓力。3．多壓凝汽器的經(jīng)濟性分析t’w第三十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一冷卻水溫升：端差:各汽室蒸汽溫度:平均溫度:單壓凝汽器兩者差值:雙壓凝汽器第三十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一δt，δt1，δt2均與傳熱系數(shù)K有關(guān)，而傳熱系數(shù)K又與進水溫度tw1有關(guān)，所以在一定的Δt下，當(dāng)tw1超過某一分界溫度時，Δts為正值。這時，多壓凝汽器的折合壓力低于單壓凝汽器壓力，循環(huán)熱效率得以改善。

tw1越高，Δts越大

m越小，Δt大，Δts越大

在其他條件相同情況下，多壓凝汽器的汽室越多，折合壓力也越低，冷卻倍率越小，采用多壓凝汽器的效益越大。所以在缺少冷卻水和氣溫較高地區(qū)采用比較有利。

第三十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一冷卻水系統(tǒng)一、供水方式二、直流供水三、具有冷卻塔的供水系統(tǒng)四、空冷系統(tǒng)第三十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一一、供水方式直流供水，也叫開式供水循環(huán)水泵直接從江河上游取水，經(jīng)過凝汽器后排入江河下游，冷卻水一次使用造價低、系統(tǒng)簡單、運行維護方便水源充足循環(huán)供水，也叫閉式供水系統(tǒng)有冷卻設(shè)施：冷卻水池、噴水池、冷卻塔循環(huán)水泵從冷卻設(shè)施集水井中汲水，經(jīng)過凝汽器后，再送回冷卻設(shè)施進行冷卻，循環(huán)用水第三十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一二、直流供水江河水渠其它用水設(shè)備其它用水設(shè)備第三十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一第四十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一三、具有冷卻塔的供水系統(tǒng)其它用水設(shè)備其它用水設(shè)備井第四十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一第四十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一第四十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一凝汽設(shè)備運行監(jiān)視與調(diào)節(jié)

監(jiān)視參數(shù)凝汽器喉部壓力pc抽氣器入口壓力（混合室）冷卻水入口、出口溫度凝結(jié)水溫度熱井水位第四十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一調(diào)節(jié)與保護熱井水位調(diào)節(jié)凝結(jié)水泵的保護循環(huán)水泵的保護排汽溫度過高噴水保護第四十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一凝汽器的清洗清洗的主要方法有化學(xué)清洗、機械清洗、水力清洗、熱力清洗、聲波清洗及人工捅刷清洗等。化學(xué)清洗在汽輪機停運時才能操作，它會直接影響汽輪發(fā)電機運行，且化學(xué)試劑對銅管還有腐蝕，3%鹽酸溶液。膠球清洗技術(shù)的球分為硬質(zhì)膠球、軟質(zhì)膠球和砂質(zhì)膠球。砂質(zhì)膠球?qū)τ补盖逑葱Ч茫珜艿酪灿幸欢ǖ膿p傷，不能長期使用，只能間歇使用。人工疏通冷卻水管(用鐵扦或銅絲刷通過人工一根一根捅刷冷卻管)的效果較好，但需要停機進行，工作量很大，勞動強度也大，工作環(huán)境非常艱苦人工高壓水槍清洗是近年出現(xiàn)的一種機械清洗方法，它的效果與人工疏通冷卻水管一樣，但降低了清洗的勞動強度，其缺點與人工疏通基本相同。第四十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一膠球自動清洗系統(tǒng)1-二次濾網(wǎng)；2-反沖洗蝶閥；3-注球管；4-凝汽器；5-膠球；6-收球網(wǎng)；7-膠球泵；8-加球室第四十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一膠球清洗第四十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一空氣冷卻凝汽器大型電站用水量多，缺水、少水地區(qū)采用空氣冷卻凝汽器用空氣冷卻汽輪機排汽，這種系統(tǒng)稱為空氣冷卻凝汽系統(tǒng)，或干塔冷卻系統(tǒng)，相應(yīng)的汽輪機、凝汽器稱為空冷汽輪機、空冷凝汽器優(yōu)點：節(jié)水，比濕冷節(jié)水75%第四十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一一、空氣冷卻器凝汽器系統(tǒng)的類型1直接空冷2間接空冷混合式凝汽器（海勒系統(tǒng)）表面式凝汽器（哈蒙間冷）第五十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一直接空氣冷卻系統(tǒng)（GEA系統(tǒng)）直接空冷系統(tǒng)是目前中國火電機組空冷技術(shù)的發(fā)展主流。2010年我國火電空冷機組裝機可達40000MW。而且是超臨界與亞臨界并存6OOMW級空冷機組。屆時將成為全球的空冷王國。優(yōu)點：設(shè)備少，系統(tǒng)簡單，基建投資少，占地少，空氣量調(diào)節(jié)靈活。缺點：粗大的排汽管道密封困難，維持排汽管內(nèi)的真空困難，啟動時抽真空需要的時間長。冬季運行時，管內(nèi)容易結(jié)冰，需要作復(fù)雜的設(shè)計處理。此外，機力通風(fēng)增加了廠用電，形成了噪聲源。第五十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一主要特點（1）空冷凝汽器由許多并聯(lián)的帶翅散熱片鋼管作冷卻元件組成；（2）汽輪機排汽直接在冷卻元件內(nèi)凝結(jié)，傳熱平均溫差大，系統(tǒng)較簡單；（3）為減少壓損，排汽管直徑很大，如美國懷俄達克電廠330MW直接空冷機組排汽總管直徑為5.49m，分管直徑為4.12m；（4）空冷凝汽器按“人”字形布置在汽輪機房外側(cè)，小型的可布置在汽輪機房頂；（5）真空系統(tǒng)體積龐大，易漏入空氣，也不易找漏，啟動時抽真空費時；（6）冬季冷卻元件易結(jié)冰。

第五十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一混合式凝汽器的間接空冷

（間接干塔冷卻系統(tǒng)）噴射式凝汽器冷卻塔循環(huán)水泵凝結(jié)水泵水輪發(fā)電機組節(jié)流閥第五十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一主要特點（1）噴射式凝汽器裝有冷卻水噴嘴，噴出冷卻水與排汽直接接觸換熱；（2）吸收排汽放熱量的水，通過空冷塔內(nèi)冷卻元件釋放到大氣中；（3）循環(huán)水泵和水輪機組（用以回收部分能量，小型的