1、汽輪機的凝汽設備汽輪機的凝汽設備一、凝汽設備的任務及組成一、凝汽設備的任務及組成1.1.凝汽設備的任務：凝汽設備的任務：（1 1）在汽輪機排汽口建立并保持規定的真空；）在汽輪機排汽口建立并保持規定的真空；（2 2）將汽輪機排汽凝結成潔凈的凝結水作為鍋爐給水，）將汽輪機排汽凝結成潔凈的凝結水作為鍋爐給水，重新送回鍋爐；重新送回鍋爐； （3 3）凝汽設備還可以起到除掉凝結水中氧氣的作用，）凝汽設備還可以起到除掉凝結水中氧氣的作用，以減少氧氣對主凝結水管路的腐蝕。以減少氧氣對主凝結水管路的腐蝕。 2.2.凝汽設備的組成凝汽設備的組成 凝汽設備主要由凝汽器、抽氣器、凝結水泵、凝汽設備主要由凝汽器、抽氣

2、器、凝結水泵、循環水泵以及這些部件之間的連接管道和附件組成。循環水泵以及這些部件之間的連接管道和附件組成。如圖為最簡單的凝汽設備的原則性系統圖。如圖為最簡單的凝汽設備的原則性系統圖。 凝汽設備的原則性系統圖1汽輪機；2發電機；3凝汽器；4循環水泵；5凝結水泵；6抽氣器3.3.對凝汽設備的要求對凝汽設備的要求（1 1）凝汽器應具有較高的傳熱系數。較好的傳熱效）凝汽器應具有較高的傳熱系數。較好的傳熱效果，能獲得較低的運行背壓。果，能獲得較低的運行背壓。（2 2）凝汽器本體及真空系統要有高度的嚴密性，以）凝汽器本體及真空系統要有高度的嚴密性，以防止空氣漏入影響傳熱效果及凝汽器真空。另外凝汽防止空氣漏

3、入影響傳熱效果及凝汽器真空。另外凝汽器水側的密封性要好，以防止循環水滲透使凝結水水器水側的密封性要好，以防止循環水滲透使凝結水水質變壞。質變壞。（3 3）凝結水過冷度要小。凝結水溫度比凝汽器壓力）凝結水過冷度要小。凝結水溫度比凝汽器壓力下的飽和溫度低的數值稱為凝結水的過冷度。具有過下的飽和溫度低的數值稱為凝結水的過冷度。具有過冷度的凝結水要使汽輪機消耗更多的回熱抽汽，增大冷度的凝結水要使汽輪機消耗更多的回熱抽汽，增大了汽耗率。同時，也會使凝結水的含氧量增大，從而了汽耗率。同時，也會使凝結水的含氧量增大，從而加劇了對管道的腐蝕。加劇了對管道的腐蝕。（4 4）凝汽器的汽阻、水阻要小）凝汽器的汽阻、

4、水阻要小 蒸汽空氣混合物在凝汽器內由排汽口流向抽氣蒸汽空氣混合物在凝汽器內由排汽口流向抽氣口時，由于流動阻力其絕對壓力要降低，通常把這口時，由于流動阻力其絕對壓力要降低，通常把這一壓力降稱為汽阻。一壓力降稱為汽阻。 凝汽器的水阻，是指冷卻水在凝汽器的循環通凝汽器的水阻，是指冷卻水在凝汽器的循環通道中流動時受到的阻力。道中流動時受到的阻力。（5 5）與空氣一起被抽氣器抽出的未凝結蒸汽量應盡）與空氣一起被抽氣器抽出的未凝結蒸汽量應盡可能少，以降低抽氣器耗功。可能少，以降低抽氣器耗功。（6 6）凝結水的含氧量要小。）凝結水的含氧量要小。（7 7）便于清洗冷卻水管。）便于清洗冷卻水管。（8 8）凝汽器

5、的總體結構及布置方式應便利于制造、）凝汽器的總體結構及布置方式應便利于制造、運輸、安裝及維修等。運輸、安裝及維修等。 二、表面式凝汽器二、表面式凝汽器 凝汽器可分為表面式與混合式兩大類。現代汽輪凝汽器可分為表面式與混合式兩大類。現代汽輪機的凝汽器都采用表面式凝汽器。機的凝汽器都采用表面式凝汽器。 在表面式凝汽器中，冷卻工質與蒸汽冷卻表面隔在表面式凝汽器中，冷卻工質與蒸汽冷卻表面隔開互不接觸。根據所用的冷卻工質不同，又分為空氣開互不接觸。根據所用的冷卻工質不同，又分為空氣冷卻式和水冷卻式兩種，分別被稱為空冷式凝汽器和冷卻式和水冷卻式兩種，分別被稱為空冷式凝汽器和水冷式凝汽器，水冷式凝汽器是最常用

6、的一種。水冷式凝汽器，水冷式凝汽器是最常用的一種。1.1.表面式凝汽器的工作原理表面式凝汽器的工作原理表面式凝汽器的構造如圖。它有一個圓筒形外殼表面式凝汽器的構造如圖。它有一個圓筒形外殼2 2，其，其兩端連接著形成水室的端蓋兩端連接著形成水室的端蓋5 5和和6 6。在端蓋與外殼間裝。在端蓋與外殼間裝有管板有管板3 3，冷卻水管，冷卻水管4 4裝在管板上。為了避免管束的振裝在管板上。為了避免管束的振動和減少管子的撓度，在兩管板之間還設有若干塊中動和減少管子的撓度，在兩管板之間還設有若干塊中間隔板，將管子緊固在中間隔板上。間隔板，將管子緊固在中間隔板上。 表面式凝汽器構造簡圖表面式凝汽器構造簡圖1

7、排汽進口；排汽進口；2凝汽器外殼；凝汽器外殼；3管板；管板；4冷卻水管；冷卻水管；5、6水室的端蓋；水室的端蓋；7水室隔板；水室隔板；9、10水室；水室；11冷卻水進口；冷卻水進口；12冷卻水出口；冷卻水出口；13擋板；擋板；14空氣冷卻區；空氣冷卻區；15空氣抽出口；空氣抽出口；16熱水井熱水井 表面式凝汽器的工作原理：冷卻水從進水口表面式凝汽器的工作原理：冷卻水從進水口1111進入進入凝汽器，沿箭頭所示方向流經管束凝汽器，沿箭頭所示方向流經管束4 4后從出水口后從出水口1212流流出。汽輪機的排汽從進汽口出。汽輪機的排汽從進汽口1 1進入凝汽器，蒸汽和冷進入凝汽器，蒸汽和冷的管壁接觸而凝結

8、，所有的凝結水最后集聚在下部的管壁接觸而凝結，所有的凝結水最后集聚在下部的熱水井的熱水井1616中，最后由凝結水泵抽出。在凝汽器殼中，最后由凝結水泵抽出。在凝汽器殼體右下側有空氣抽出口體右下側有空氣抽出口1515，凝汽器汽側空間的空氣，凝汽器汽側空間的空氣即通過這個管口被抽氣器抽出。即通過這個管口被抽氣器抽出。 2.表面式凝汽器的分類表面式凝汽器的分類（1）按汽流方向分）按汽流方向分汽輪機排汽進人凝汽器后，因抽氣口處的壓力最汽輪機排汽進人凝汽器后，因抽氣口處的壓力最低，所以汽流向抽氣口處流動。根據抽氣口位置低，所以汽流向抽氣口處流動。根據抽氣口位置的不同凝汽器可分為：的不同凝汽器可分為：不同汽

9、流方向的各類凝汽器不同汽流方向的各類凝汽器（a a）汽流向下式；（）汽流向下式；（b b）汽流向上式；（）汽流向上式；（c c）汽流向心式；（）汽流向心式；（4 4）汽流向側式）汽流向側式 （2 2）按冷卻水的流程分）按冷卻水的流程分 可分為單道制、雙道制、三道制及多道制。所謂可分為單道制、雙道制、三道制及多道制。所謂單道制凝汽器，就是冷卻水在凝汽器銅管內，只流過單道制凝汽器，就是冷卻水在凝汽器銅管內，只流過一個單程就排出凝汽器，不再返回，如圖（一個單程就排出凝汽器，不再返回，如圖（a a）；雙）；雙道制凝汽器是冷卻水在銅管內經過一個往返再排出凝道制凝汽器是冷卻水在銅管內經過一個往返再排出凝汽

10、器，如圖（汽器，如圖（b b）。三道制及四道制等則依此類推。）。三道制及四道制等則依此類推。 單道制與雙道制凝汽器單道制與雙道制凝汽器（a a）單道式；（）單道式；（b b）雙道式）雙道式（3 3）按垂直隔板分）按垂直隔板分按這種方法分類，凝汽器可分為單一制（水室中無按這種方法分類，凝汽器可分為單一制（水室中無垂直隔板）和對分制（水室中有垂直隔板）兩種型垂直隔板）和對分制（水室中有垂直隔板）兩種型式。式。 （4 4）按凝汽器汽側壓力分）按凝汽器汽側壓力分分為單壓式凝汽器和多壓式凝汽器。分為單壓式凝汽器和多壓式凝汽器。 3. 3.表面式凝汽器的構造表面式凝汽器的構造 表面式凝汽器是由外殼、水室、

11、管板、銅管、與表面式凝汽器是由外殼、水室、管板、銅管、與汽輪機排汽口連接處的補償裝置和支架等部件組成的。汽輪機排汽口連接處的補償裝置和支架等部件組成的。 4. 4.凝汽器壓力的確定凝汽器壓力的確定 t ts s=t=tw1w1+ +t+t+ （1 1）冷卻水進口溫度）冷卻水進口溫度t tw1w1決定于地區的氣溫和供決定于地區的氣溫和供水方式，而與凝汽器的運行情況無關。在其他不變的水方式，而與凝汽器的運行情況無關。在其他不變的情況下，冷卻水進口溫度越低真空越高，因此冬季真情況下，冷卻水進口溫度越低真空越高，因此冬季真空也較高。空也較高。 （2 2）t t與冷卻倍率與冷卻倍率m m成反比。在運行時

12、，汽輪機成反比。在運行時，汽輪機排汽量是由外界負荷決定的。降低排汽壓力，或降低排汽量是由外界負荷決定的。降低排汽壓力，或降低t t ，主要依靠增加冷卻水量來實現。，主要依靠增加冷卻水量來實現。 t （3 3）傳熱端差）傳熱端差 傳熱端差是指凝汽器壓力下的飽和溫度與冷卻水出傳熱端差是指凝汽器壓力下的飽和溫度與冷卻水出口溫度之差。傳熱端差與冷卻水流速、蒸汽流速和流量、口溫度之差。傳熱端差與冷卻水流速、蒸汽流速和流量、凝汽器結構（含循環水流程數、管子排列方式、管徑、凝汽器結構（含循環水流程數、管子排列方式、管徑、管材），冷卻表面清潔程度及空氣含量等有關。管材），冷卻表面清潔程度及空氣含量等有關。 三

13、、抽氣器三、抽氣器 抽氣器的任務：在機組啟動時使凝汽器內建立抽氣器的任務：在機組啟動時使凝汽器內建立真空；在正常運行時不斷的抽出漏入凝汽器的空氣真空；在正常運行時不斷的抽出漏入凝汽器的空氣及排汽中的不凝結氣體，維持凝汽器的規定真空，及排汽中的不凝結氣體，維持凝汽器的規定真空，以保證凝汽器的正常工作。以保證凝汽器的正常工作。 抽氣器的種類很多，電廠中常用的抽氣器有射抽氣器的種類很多，電廠中常用的抽氣器有射水抽氣器和機械式真空泵等。水抽氣器和機械式真空泵等。t 1. 1.射水抽氣器射水抽氣器 射水抽氣器的工作原理射水抽氣器的工作原理如圖。由射水泵來的壓力水如圖。由射水泵來的壓力水進入水室進入水室1

14、 1，經噴嘴，經噴嘴2 2將壓力將壓力能轉為動能，使混合室能轉為動能，使混合室4 4中中形成高度真空，凝汽器中的形成高度真空，凝汽器中的蒸汽又被工作水帶進擴壓管蒸汽又被工作水帶進擴壓管5 5，擴壓管的出口壓力略高，擴壓管的出口壓力略高于大氣壓，汽水混合物隨工于大氣壓，汽水混合物隨工作水一起排出。當水泵發生作水一起排出。當水泵發生故障時，逆止門故障時，逆止門3 3自動關閉，自動關閉，以防止水和空氣倒流入凝汽以防止水和空氣倒流入凝汽器。器。 射水抽氣器示意圖射水抽氣器示意圖1 1水室；水室；2 2噴嘴；噴嘴；3 3逆止閥；逆止閥；4 4混合室；混合室；5 5擴散管擴散管 射水抽氣器在系統中的連接通

15、常有兩種方式：開射水抽氣器在系統中的連接通常有兩種方式：開式供水方式，工作水用專用的射水泵從凝汽器循環水式供水方式，工作水用專用的射水泵從凝汽器循環水入口管引出，經抽氣器后排出的氣水混合物引至循環入口管引出，經抽氣器后排出的氣水混合物引至循環水出口管中；另一種是設置專門的工作水箱。水出口管中；另一種是設置專門的工作水箱。 射水抽氣器在系統中的連接射水抽氣器在系統中的連接1 1凝結水泵；凝結水泵；2 2循環水泵；循環水泵；3 3射水射水泵；泵；4 4射水抽氣器射水抽氣器 設專門水箱的射水抽氣器設專門水箱的射水抽氣器1 1工作水箱；工作水箱；2 2射水泵；射水泵；3 3射水抽射水抽氣器；氣器；4

16、4軸封抽氣器；軸封抽氣器；5 5凝汽器來汽、凝汽器來汽、氣混合物；氣混合物；6 6軸封加熱器來氣汽混合軸封加熱器來氣汽混合物物 2. 2.水環式真空泵水環式真空泵 水環式真空泵的結構所示。葉輪水環式真空泵的結構所示。葉輪5 5與泵體與泵體4 4呈偏心呈偏心位置，兩端由側蓋位置，兩端由側蓋8 8封住，側蓋端面上開有吸氣窗口封住，側蓋端面上開有吸氣窗口7 7和排氣窗口和排氣窗口2 2，分別與泵的入口，分別與泵的入口9 9和出口和出口1010相通。當泵相通。當泵體內充有適量的水時，由于葉輪的旋轉，水向四周甩體內充有適量的水時，由于葉輪的旋轉，水向四周甩出，在泵體內部和葉輪之間形成一個旋轉的水環出，在

17、泵體內部和葉輪之間形成一個旋轉的水環3 3，水，水環內表面與輪轂表面及側蓋端面中間形成月牙形的工環內表面與輪轂表面及側蓋端面中間形成月牙形的工作空腔作空腔1 1，葉輪上的葉片，葉輪上的葉片1111又把空腔分成若干各互不相又把空腔分成若干各互不相通的、容積不等的封閉小室通的、容積不等的封閉小室6 6。在葉輪的前半轉（吸入。在葉輪的前半轉（吸入側），小室的容積逐漸增大，氣體經吸入窗口被吸入側），小室的容積逐漸增大，氣體經吸入窗口被吸入到小室中，在葉輪的后半轉（排出側），小室容積逐到小室中，在葉輪的后半轉（排出側），小室容積逐漸減小，氣體被壓縮，壓力升高，然后經排氣窗口排漸減小，氣體被壓縮，壓力升高

18、，然后經排氣窗口排出。水環泵工作時，必須從外部連續的注入一定量的出。水環泵工作時，必須從外部連續的注入一定量的水以補充排氣帶走的損失水。這里的補充水除傳遞能水以補充排氣帶走的損失水。這里的補充水除傳遞能量外，還起密封工作腔和冷卻氣體的作用。量外，還起密封工作腔和冷卻氣體的作用。 水環泵結構和工作原理示意圖水環泵結構和工作原理示意圖（a a）結構簡圖；（）結構簡圖；（b b）吸氣位置；（）吸氣位置；（c c）壓縮位置；（）壓縮位置；（d d）排氣位置）排氣位置1 1月牙型空腔；月牙型空腔；2 2排氣窗口；排氣窗口；3 3水環；水環；4 4泵體；泵體；5 5葉輪；葉輪；6 6葉片間小室；葉片間小室

19、；7 7吸氣窗口；吸氣窗口；8 8側封蓋；側封蓋；9 9入口；入口；1010出口；出口；1111葉片葉片 四、凝汽器的運行與監督四、凝汽器的運行與監督 加強對凝汽器在運行中的檢查、分析、監督，是加強對凝汽器在運行中的檢查、分析、監督，是保持凝汽器在安全、經濟狀態下運行的一個有效手段。保持凝汽器在安全、經濟狀態下運行的一個有效手段。凝汽器運行狀況好壞的標志，主要表現在以下三個方凝汽器運行狀況好壞的標志，主要表現在以下三個方面：面： 能否達到最有利的真空。能否達到最有利的真空。 能否保證凝結水的品質合格。能否保證凝結水的品質合格。 凝結水的過冷度能否保持最低。凝結水的過冷度能否保持最低。 1.1.

20、影響凝汽器工作的因素影響凝汽器工作的因素 （1 1）凝汽器中存在空氣對凝汽器真空的影響）凝汽器中存在空氣對凝汽器真空的影響凝汽器的空氣會使冷卻水管表面上形成一層空氣膜而凝汽器的空氣會使冷卻水管表面上形成一層空氣膜而降低了傳熱效果，影響蒸汽的冷卻放熱。同時，空氣降低了傳熱效果，影響蒸汽的冷卻放熱。同時，空氣分壓力的存在，凝汽器內的絕對壓力升高，凝結水中分壓力的存在，凝汽器內的絕對壓力升高，凝結水中的含氧量增加，引起管路的腐蝕速度。的含氧量增加，引起管路的腐蝕速度。 （2 2）凝結水的過冷卻）凝結水的過冷卻凝結水溫度低于凝汽器喉部排汽壓力下的飽和溫度，凝結水溫度低于凝汽器喉部排汽壓力下的飽和溫度，

21、這種現象稱為凝結水的過冷卻，其差值為過冷度。這種現象稱為凝結水的過冷卻，其差值為過冷度。 產生凝結水過冷卻的原因及其消除措施：產生凝結水過冷卻的原因及其消除措施：1 1）凝汽器內銅管排列不好，缺乏回熱通道，管束布）凝汽器內銅管排列不好，缺乏回熱通道，管束布置過密，使蒸汽通往凝汽器下部時受到很大阻力，因置過密，使蒸汽通往凝汽器下部時受到很大阻力，因而凝結水溫亦隨其降低至相應的飽和溫度。而凝結水溫亦隨其降低至相應的飽和溫度。2 2）凝汽器內積存空氣）凝汽器內積存空氣 凝汽器內積存空氣主要因為凝汽器內積存空氣主要因為真空系統不嚴密，抽氣器工作失常或效率降低等原因，真空系統不嚴密，抽氣器工作失常或效率

22、降低等原因，從而引起凝汽器壓力升高，真空降低。從而引起凝汽器壓力升高，真空降低。3 3）凝汽器內凝結水位過高而導致凝結水過冷。）凝汽器內凝結水位過高而導致凝結水過冷。 凝結水過冷卻，一方面增大了鍋爐燃燒煤耗，另凝結水過冷卻，一方面增大了鍋爐燃燒煤耗，另一方面使凝結水中含氧量升高，使凝結水管路、低壓一方面使凝結水中含氧量升高，使凝結水管路、低壓加熱器等設備受腐蝕。加熱器等設備受腐蝕。 2. 2.真空惡化的原因真空惡化的原因 在運行中，凝汽器真空惡化分為真空急劇下降和在運行中，凝汽器真空惡化分為真空急劇下降和緩慢下降兩種情況。緩慢下降兩種情況。 1 1）凝汽器真空急劇下降的原因有：）凝汽器真空急劇

23、下降的原因有： 循環水中循環水中斷；斷； 凝汽器內凝結水位升高，淹沒了抽氣器入口空凝汽器內凝結水位升高，淹沒了抽氣器入口空氣管口；氣管口； 抽氣器噴嘴被堵塞或疏水排出器失靈；抽氣器噴嘴被堵塞或疏水排出器失靈； 汽輪機低壓軸封中斷或真空系統管道破裂；汽輪機低壓軸封中斷或真空系統管道破裂； 發生錯發生錯誤操作。誤操作。 2 2）凝汽器真空緩慢下降的主要因素：）凝汽器真空緩慢下降的主要因素： 冷卻水冷卻水量不足；量不足； 冷卻水溫上升過高，如在夏季；冷卻水溫上升過高，如在夏季； 凝汽凝汽器內冷卻水管結垢或臟污；器內冷卻水管結垢或臟污； 凝汽器內緩慢漏入空氣；凝汽器內緩慢漏入空氣； 抽氣器效率降低；抽

24、氣器效率降低； 由于冷卻水內有雜物使部分由于冷卻水內有雜物使部分冷卻水管被堵塞。冷卻水管被堵塞。 3. 3.凝汽器的正常運行監視凝汽器的正常運行監視 1 1）凝汽器真空。正常運行時，凝汽器真空應在規定的范圍）凝汽器真空。正常運行時，凝汽器真空應在規定的范圍內。當發現真空下降，機組要降負荷運行，同時查找原因，并內。當發現真空下降，機組要降負荷運行，同時查找原因，并采取措施施予以消除。當真空降低到允許的下限值，仍不能減采取措施施予以消除。當真空降低到允許的下限值，仍不能減輕或消除時，就要作緊急停機處理。輕或消除時，就要作緊急停機處理。 2 2）凝汽器溫度。凝汽器汽側溫度與正常工作壓力相對應。）凝汽

25、器溫度。凝汽器汽側溫度與正常工作壓力相對應。溫度過高會使排汽缸變形，造成汽輪機事故；溫度過低，不僅溫度過高會使排汽缸變形，造成汽輪機事故；溫度過低，不僅會使凝結水的含氧量增加，而且增加了凝結水的過冷度，降低會使凝結水的含氧量增加，而且增加了凝結水的過冷度，降低了機組的熱經濟性。了機組的熱經濟性。 3 3）凝汽器水位。要保持凝汽器水位在正常范圍內。水位過）凝汽器水位。要保持凝汽器水位在正常范圍內。水位過高，不僅使凝汽器真空下降，還會造成冷卻水帶走凝結水的熱高，不僅使凝汽器真空下降，還會造成冷卻水帶走凝結水的熱量，致使凝結水過冷度增大；水位過低，又會使凝結水泵汽蝕。量，致使凝結水過冷度增大；水位過低，又會使凝結水泵汽蝕。 4 4）凝結水品質。為了防止熱力設備結垢和腐蝕，在運行過）凝結水品質。為了防止熱力設備結垢和腐蝕，在運行過程中還要經常對凝結水水質進行監督。使凝結水的硬度、含氧程中還要經常對凝結水水質進行監督。使凝結水的硬度、含氧量及量及PHPH值等在規定的范圍內。運行中若發現水質不合格，其主值等在規定的范圍內。運行中若發現水質不合格，其主要原因是冷卻水漏到汽側