1、第七章 汽輪機熱力系統(tǒng)及設(shè)備7.1 汽輪機凝汽設(shè)備及系統(tǒng)一、凝汽設(shè)備的作用、組成 作用：1. 在汽輪機排汽口建立并維持真空； 2. 回收純凈的冷凝水。凝汽設(shè)備組成：1. 凝汽器 在較低溫度下將蒸汽凝結(jié)成水；2. 循環(huán)水泵 提供冷卻用水；3. 凝結(jié)水泵 將凝結(jié)水帶走，加入循環(huán)；4. 抽氣器 將凝汽器中不凝結(jié)的空氣抽出。cp 由于蒸汽凝結(jié)為水時，體積驟然縮小（ =0.0049MPa時，干蒸汽的體積為飽和水比容的28000多倍），從而在原來被蒸汽充滿的凝汽器封閉空間中形成高度真空。為保持所形成的真空，抽汽器則不斷的將漏入凝汽器內(nèi)的空氣抽出，以防不凝性氣體在凝汽器內(nèi)積聚，使凝汽器內(nèi)壓力升高。集中于凝汽

2、器頂部的凝結(jié)水，則通過凝結(jié)水泵送往除氧器方向作為鍋爐的給水。cp凝汽器的結(jié)構(gòu)凝汽器的結(jié)構(gòu): :1 1、空氣冷卻介質(zhì)的空氣凝汽器、空氣冷卻介質(zhì)的空氣凝汽器在缺水地區(qū)和列車電在缺水地區(qū)和列車電站上用空氣冷卻介質(zhì)的站上用空氣冷卻介質(zhì)的空氣凝汽器空氣凝汽器。2 2、以水為冷卻介質(zhì)的、以水為冷卻介質(zhì)的表面式凝汽器表面式凝汽器火電站、核電站?；痣娬尽⒑穗娬?。 冷卻水管裝在管板上，蒸汽在冷卻水管外側(cè)空冷卻水管裝在管板上，蒸汽在冷卻水管外側(cè)空間冷凝，凝結(jié)水匯集在下部熱井中，由凝結(jié)水泵抽間冷凝，凝結(jié)水匯集在下部熱井中，由凝結(jié)水泵抽走，冷卻水有進水管進入凝汽器，通過回流水室流走，冷卻水有進水管進入凝汽器，通過回流

3、水室流入上部冷卻水管內(nèi)，由冷卻水出水管排出。入上部冷卻水管內(nèi)，由冷卻水出水管排出。 流程流程同一股冷卻水在冷卻水管中流過的次同一股冷卻水在冷卻水管中流過的次數(shù)數(shù) ： 單流程、雙流程、多流程。單流程、雙流程、多流程。 凝汽器的傳熱面分為主凝結(jié)區(qū)和空冷區(qū)兩部分，凝汽器的傳熱面分為主凝結(jié)區(qū)和空冷區(qū)兩部分，這兩部分之間用擋板隔開，空冷區(qū)的面積約占凝汽這兩部分之間用擋板隔開，空冷區(qū)的面積約占凝汽器面積的器面積的5%5%10%10%。 蒸汽剛進入凝汽器時，所含的空氣量不到萬分蒸汽剛進入凝汽器時，所含的空氣量不到萬分之一，凝汽器總壓力可以用蒸汽分壓力代替，蒸汽之一，凝汽器總壓力可以用蒸汽分壓力代替，蒸汽在主

4、凝結(jié)區(qū)大量凝結(jié)，但空氣不能凝結(jié)，到達空氣在主凝結(jié)區(qū)大量凝結(jié)，但空氣不能凝結(jié)，到達空氣冷卻區(qū)入口處時，蒸汽流量已大為減少，而空氣流冷卻區(qū)入口處時，蒸汽流量已大為減少，而空氣流量未變，剩下的蒸汽和空氣混合物進入空冷區(qū)，蒸量未變，剩下的蒸汽和空氣混合物進入空冷區(qū)，蒸汽繼續(xù)凝結(jié)，到空氣抽出口處，蒸汽和空氣的質(zhì)量汽繼續(xù)凝結(jié)，到空氣抽出口處，蒸汽和空氣的質(zhì)量流量已達同一數(shù)量級，這時蒸汽分壓力才明顯減小，流量已達同一數(shù)量級，這時蒸汽分壓力才明顯減小，所對應(yīng)的飽和溫度也才降低，空氣和很少量的蒸汽所對應(yīng)的飽和溫度也才降低，空氣和很少量的蒸汽才會得到冷卻。空氣被冷卻后，容積流量小，抽氣才會得到冷卻?？諝獗焕鋮s后，

5、容積流量小，抽氣器負(fù)荷減輕，抽汽效果才好。器負(fù)荷減輕，抽汽效果才好。二、二、凝汽器內(nèi)壓力的確定凝汽器內(nèi)壓力的確定凝汽器絕對壓力：端差端差 溫升溫升 汽輪機運行時，只要知道當(dāng)時的汽輪機運行時，只要知道當(dāng)時的 ， ，和和 的數(shù)值，就可求得飽和蒸汽溫度的數(shù)值，就可求得飽和蒸汽溫度 ，進而，進而從從hs圖上查得圖上查得 即即 。2swttt21wwttt 1swtttt 1wtttspcp1. 1. ：主要決定于電站所在地的氣候和季節(jié)：主要決定于電站所在地的氣候和季節(jié) （冬季（冬季 ， ， 真空高）。真空高）。 供水方式（循環(huán)供水供水方式（循環(huán)供水 直流供水）（小池直流供水）（小池 江河）或開式供水或

6、閉式供水。江河）或開式供水或閉式供水。1wt1wtstcp2. 2. 凝氣器熱平衡方程式：凝氣器熱平衡方程式： t21cccwwwwpD hhD hhDC t4.1868/4.1868ccccwchhhhtDDm 1 1） 凝氣器的冷卻倍率或循環(huán)倍率，凝氣器的冷卻倍率或循環(huán)倍率， 循環(huán)水與凝氣量之比。循環(huán)水與凝氣量之比。 越大，越大， 越小，越小， 越小越小 ，真空越高；，真空越高；同時循環(huán)水泵耗增加，水管粗；同時排氣同時循環(huán)水泵耗增加，水管粗；同時排氣vv，末級葉片尺寸也相應(yīng)加大，電站投資，末級葉片尺寸也相應(yīng)加大，電站投資多。故設(shè)計時應(yīng)在汽輪機組的多。故設(shè)計時應(yīng)在汽輪機組的“冷端最佳參冷端最

7、佳參數(shù)選擇數(shù)選擇”任務(wù)中決定。任務(wù)中決定。 單流程單流程 大，大， =80-120=80-120； 雙流程雙流程 =50=508080wcDmDmtststmmm2 2） 是是1kg1kg排氣凝結(jié)時放出的汽化潛排氣凝結(jié)時放出的汽化潛熱，一般變化很小。在熱，一般變化很小。在214021402220kJ/kg2220kJ/kg左左右取平均值右取平均值2180kJ/kg2180kJ/kg。則則 分析：分析：當(dāng)當(dāng) 一定時，一定時， 取決于排氣量取決于排氣量 ， 并與并與 成正比，但成正比，但 是由機組所帶負(fù)荷決是由機組所帶負(fù)荷決定的定的, ,不可隨意調(diào)節(jié)，不可隨意調(diào)節(jié)， =const=const， ，

8、且循環(huán)泵耗功，且循環(huán)泵耗功只有在由于增加只有在由于增加 使汽輪機的得益大于使汽輪機的得益大于循環(huán)水泵耗功時，增加循環(huán)水泵耗功時，增加 才是合理的。才是合理的。cchh520520cwDtmD wDtcDcpcDcDcDwDipwDwD3.3.傳熱端差傳熱端差 傳熱方程傳熱方程 tmcccwpQKA tDhhD Ct 1212lnlnswswmswswttttttttttttt 1cpwA kc Dtte設(shè)計時 一定， 主要根據(jù) 決定。K主要與清潔程度，冷卻水流速，管徑，進口溫度，程數(shù)Z等因素有關(guān)。設(shè)計時，用經(jīng)驗公式估算，需要時可參考有關(guān)資料。Ac， 增大投資，在“冷端最佳參數(shù)選擇”中決定。31

9、0。運行時，Ac已知，K是影響 的要因素。K 真空越高。QwDmtt四、凝汽器的運行四、凝汽器的運行1. 凝氣器的汽阻和水阻凝氣器的汽阻和水阻（1）汽阻）汽阻 由于空氣抽出口不斷地抽除空氣，因此正在凝由于空氣抽出口不斷地抽除空氣，因此正在凝結(jié)的蒸汽和空氣流向抽氣口，顯然空氣抽出口的壓結(jié)的蒸汽和空氣流向抽氣口，顯然空氣抽出口的壓力最低力最低 ，凝氣器入口壓力，凝氣器入口壓力 最高，這兩個壓最高，這兩個壓力之差就是凝氣器的汽阻。力之差就是凝氣器的汽阻。 越大，越大， 越高，汽輪機運行經(jīng)濟性越差，同時，越高，汽輪機運行經(jīng)濟性越差，同時，由于由于 的存在，將使過冷量和含氧量的存在，將使過冷量和含氧量。

10、要力求要力求 越小越好，一般（越小越好，一般（260400Pa）660Pa。cpcpccppp pcpccppp ccppp （2）水阻）水阻定義：定義：冷卻水在凝氣器內(nèi)的循環(huán)通道中所受冷卻水在凝氣器內(nèi)的循環(huán)通道中所受到的阻力稱為水阻。到的阻力稱為水阻。 水阻越大。則循環(huán)水泵的耗功越大。故水阻越大。則循環(huán)水泵的耗功越大。故應(yīng)減之。應(yīng)減之。 雙流程雙流程50kpa，單流程，單流程40kpa。2. 2. 凝結(jié)水過冷凝結(jié)水過冷 除了凝氣器的真空下降外，凝氣器的另一除了凝氣器的真空下降外，凝氣器的另一個嚴(yán)重的工作不正?，F(xiàn)象是凝結(jié)水的過冷個嚴(yán)重的工作不正?，F(xiàn)象是凝結(jié)水的過冷。 蒸汽在上排管凝結(jié)后可能被下

11、排管冷卻，蒸汽在上排管凝結(jié)后可能被下排管冷卻，使熱井中凝結(jié)水溫小于凝氣器喉部壓力對應(yīng)的使熱井中凝結(jié)水溫小于凝氣器喉部壓力對應(yīng)的飽和溫度。即為凝結(jié)水過冷，它們之間的差值飽和溫度。即為凝結(jié)水過冷，它們之間的差值稱為稱為凝結(jié)水過冷凝結(jié)水過冷度度。危害： （1）一般運行是沒有過冷度的，但有時，熱井中溫度低，加熱到一定的水溫度需要的熱量多，經(jīng)濟性下降。 （2）根據(jù)道爾頓定律 ，因為過冷度，凝結(jié)水溫低，則 ， 則凝結(jié)水中含氧量增多，造成危害。cfspppspfp產(chǎn)生過冷度的不正常原因產(chǎn)生過冷度的不正常原因：（1）從傳熱的角度分析，凝結(jié)水過冷度必然會）從傳熱的角度分析，凝結(jié)水過冷度必然會產(chǎn)生的。在蒸汽凝結(jié)的

12、過程中，在冷卻水管產(chǎn)生的。在蒸汽凝結(jié)的過程中，在冷卻水管的外表面的外表面形成膜形成膜，水膜外表面的溫度是所處水膜外表面的溫度是所處壓力下的飽和溫度，而水膜內(nèi)表面處的溫度壓力下的飽和溫度，而水膜內(nèi)表面處的溫度可視為冷卻水的溫度，而水膜增厚產(chǎn)生的水可視為冷卻水的溫度，而水膜增厚產(chǎn)生的水滴溫度是水膜內(nèi)外表面溫度的平均溫度，顯滴溫度是水膜內(nèi)外表面溫度的平均溫度，顯然它總是要低于所處壓力下的飽和溫度。然它總是要低于所處壓力下的飽和溫度。（2）設(shè)計中冷卻）設(shè)計中冷卻水管的排列不當(dāng)。水管的排列不當(dāng)。（3）凝汽器內(nèi)應(yīng)沒有蒸汽通道，使剛進入凝汽）凝汽器內(nèi)應(yīng)沒有蒸汽通道，使剛進入凝汽器的器的蒸氣可直接到達凝汽器的

13、底部。以加熱蒸氣可直接到達凝汽器的底部。以加熱凝結(jié)水凝結(jié)水稱回?zé)崾侥鞣Q回?zé)崾侥?。?dāng)回?zé)嵝Ч脮r，。當(dāng)回?zé)嵝Ч脮r，過冷度可小于過冷度可小于1 。當(dāng)回?zé)嵬ǖ啦贾貌划?dāng)或當(dāng)回?zé)嵬ǖ啦贾貌划?dāng)或管布置過密，將產(chǎn)生凝結(jié)水的過冷管布置過密，將產(chǎn)生凝結(jié)水的過冷。（4）凝汽器的汽阻過大。在中、下部形成的凝）凝汽器的汽阻過大。在中、下部形成的凝結(jié)水溫度較低，而產(chǎn)生過冷。結(jié)水溫度較低，而產(chǎn)生過冷。（5）當(dāng)凝汽器漏入空氣增加，或抽氣設(shè)備工作）當(dāng)凝汽器漏入空氣增加，或抽氣設(shè)備工作不正常，凝汽器內(nèi)積存有空氣。此時凝結(jié)水不正常，凝汽器內(nèi)積存有空氣。此時凝結(jié)水溫度低于凝汽器壓力下的飽和水溫度而產(chǎn)生溫度低于凝汽器壓力下

14、的飽和水溫度而產(chǎn)生過冷。過冷。（6）運行中凝汽器熱井中水位調(diào)節(jié)不當(dāng)，水位）運行中凝汽器熱井中水位調(diào)節(jié)不當(dāng)，水位過高，淹沒了下部的冷卻水管。過高，淹沒了下部的冷卻水管。3、空氣對凝汽器工作的影響：、空氣對凝汽器工作的影響：危害危害:1）影響傳熱系數(shù)；空氣阻礙蒸汽放熱影響傳熱系數(shù)；空氣阻礙蒸汽放熱K， ，真空真空。 2)凝結(jié)水過冷度增加；凝結(jié)水過冷度增加；3)空氣漏入凝汽器，使排汽壓力升高，排汽溫空氣漏入凝汽器，使排汽壓力升高，排汽溫度升高，可能造成低壓缸變形；對有些低壓度升高，可能造成低壓缸變形；對有些低壓軸承與低壓缸一體的機組而言，造成機組振軸承與低壓缸一體的機組而言，造成機組振動；動；4)增

15、加空氣分壓力，使凝結(jié)水含氧量增加。增加空氣分壓力，使凝結(jié)水含氧量增加。t4、凝結(jié)水水質(zhì)的監(jiān)視、凝結(jié)水水質(zhì)的監(jiān)視泄露原因：泄露原因：冷卻水管被腐蝕。冷卻水管被腐蝕。冷卻水管與管板接口不嚴(yán)密。冷卻水管與管板接口不嚴(yán)密。凝汽器嚴(yán)密性測試方法：凝汽器嚴(yán)密性測試方法：空氣嚴(yán)密性：空氣嚴(yán)密性：通常在凝汽器承擔(dān)通常在凝汽器承擔(dān)80%100%負(fù)荷時，切除抽氣設(shè)備，觀察凝汽器真空的負(fù)荷時，切除抽氣設(shè)備，觀察凝汽器真空的下降速度。對大型汽輪發(fā)電機組，真空下降下降速度。對大型汽輪發(fā)電機組，真空下降速度速度0.13kPa/min， 優(yōu)優(yōu) 0.27 kPa/min，良良 0.67 kPa/min 不合格不合格某空冷機組

16、規(guī)定，某空冷機組規(guī)定，100%負(fù)荷下小于負(fù)荷下小于0.3mbar/min為合格，大于為合格，大于0.5mbar/min為不為不合格合格5 5、真空除氧、真空除氧 凝結(jié)水含氧量大是導(dǎo)致鋼管及凝結(jié)水系統(tǒng)凝結(jié)水含氧量大是導(dǎo)致鋼管及凝結(jié)水系統(tǒng)管道閥門腐蝕，降低設(shè)備壽命的重要原因，故管道閥門腐蝕，降低設(shè)備壽命的重要原因，故沒有真空除氧裝置，其形式為沒有真空除氧裝置，其形式為淋水盤式淋水盤式。過程：過程：凝結(jié)水進入熱井前，首先流入帶有許多凝結(jié)水進入熱井前，首先流入帶有許多小孔的淋水盤，水自小孔流下，形成水簾，凝小孔的淋水盤，水自小孔流下，形成水簾，凝結(jié)水表面積增大，被上面流下的蒸汽加熱。只結(jié)水表面積增大，

17、被上面流下的蒸汽加熱。只要加熱到凝汽器壓力下的飽和溫度，就可把溶要加熱到凝汽器壓力下的飽和溫度，就可把溶于水中的于水中的O2O2和其它氣體除掉。水簾落下，落在和其它氣體除掉。水簾落下，落在角鐵上，濺成水滴，表面積又增大，可被進一角鐵上，濺成水滴，表面積又增大，可被進一步加熱與除氧，不能凝結(jié)的氣體經(jīng)過許多根導(dǎo)步加熱與除氧，不能凝結(jié)的氣體經(jīng)過許多根導(dǎo)管導(dǎo)入空冷區(qū)抽出。管導(dǎo)入空冷區(qū)抽出。6、凝汽器的膠球清洗裝置、凝汽器的膠球清洗裝置凝汽器冷卻水管常常會受到污染：汽側(cè)污染凝汽器冷卻水管常常會受到污染：汽側(cè)污染。 水側(cè)污染水側(cè)污染。汽側(cè)污染主要是鹽汽側(cè)污染主要是鹽SO3和鹽和鹽CO3附著在冷卻附著在冷卻

18、水管外表面所致，一般可用水管外表面所致，一般可用8090的熱水沖的熱水沖洗。洗。轉(zhuǎn)為嚴(yán)重的是水側(cè)污染。冷卻水所帶入的泥轉(zhuǎn)為嚴(yán)重的是水側(cè)污染。冷卻水所帶入的泥沙、污穢的物質(zhì)和加熱過程中分解出的鹽分等沙、污穢的物質(zhì)和加熱過程中分解出的鹽分等均會不同程度地沉積在冷卻水管的內(nèi)表面上，均會不同程度地沉積在冷卻水管的內(nèi)表面上，使使k真空降低，影響機組出機和運行經(jīng)濟性真空降低，影響機組出機和運行經(jīng)濟性。此外還會加速冷卻水管的腐蝕，甚至此外還會加速冷卻水管的腐蝕，甚至造成穿孔，造成穿孔，使冷卻水漏入凝結(jié)水中，惡化凝結(jié)水水質(zhì)，影使冷卻水漏入凝結(jié)水中，惡化凝結(jié)水水質(zhì)，影響機組安全運行。響機組安全運行。在火電廠中廣泛采用凝汽器膠球自動清洗裝在火電廠中廣泛采用凝汽器膠球自動清洗裝置置。6、凝汽器的膠球清洗凝汽器檢漏水環(huán)式真空泵與射流式抽氣器的性能比較：1. 起動性能凝汽式汽輪機沖轉(zhuǎn)前，必須依靠抽氣器，在凝汽器內(nèi)建立一定的真空。抽氣器起動性能的好壞直接影響到汽輪機建立真空的時間。如圖所示：三者在