空气凝汽器水环式真空泵优化运行研究

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1、空气凝汽器水环式真空泵优化运行研究空气凝汽器；水环式真空泵；气汽混合物发电技术论坛ns电二二发电技术论坛ns电二=汽轮机低压缸排汽管排汽通过粗大的分配管道引至室外的空凝器顺、逆流冷却管束（顺、逆流管束）中，冷却空气通过轴流风机流经冷却管束，管内蒸汽与管外冷却空气换热凝结成水。排汽先经过顺流管束，没能在顺流管束中凝结的蒸汽及不凝结气体进入逆流管束再次换热凝结，不凝结气体则通过水环泵抽出排入大气111•大型直冷机组中空凝器抽真空系统容积很大，600MW级机组的抽真空系统容积达15000m3.如此庞大的容积需要抽真空系统良好的工

2、作，才能及时将空凝器冷却管中的气汽混合物及时抽出，保证空凝器的换热效果。温差较大时，需要抽真空系统抽走的气汽混合物的容积流量也相差很大。冬季环境温度较低，空凝器压力降低，水环泵从逆流管束抽气点抽出的气汽混合物（抽气点混合物）比体积流量增加很多，如不能及时抽走，空凝器冷却管束就会出现凝结水滞流,发生冻结。夏季环境温度较高，没有在顺流管束中凝结的蒸汽流向逆流管束，由于换热温差减小、冷却管束结垢等原因，部分蒸汽不能在空凝器冷却管束中凝结，抽气点混合物不断增多。此种情况下，如果水环泵不能将气汽混合物中的不凝结气体及时抽走，就会使越

3、来越多的不凝结气体聚集在冷却管束，不凝结气体增多，会造成传热恶化，导致空凝器压力升高，影响机组的经济性。试验证实，纯蒸汽的放热系数达17500WAm2.°C）,表面式凝汽器冷却管束中含1%空气流量时，平均放热系数降到7778WAm2°C）,含空气流量7%时，放热系数只有2蒸汽放热系数的15%•蒸汽中含有空气对空凝器换热影响很大，真空系统的运行好坏直接影响着空凝器2抽气点混合物比体积和质量比的计算逆流管束中，不凝结气体被抽走的同时会带走一部分蒸汽，抽气点混合物中蒸汽越多，逆流管束内蒸汽分压力就越大，换热越好，但是水环泵的负荷

4、增加，水环泵循环冷却水温度增高，严重时会造成水环泵工作水汽化，影响水环泵运行。为了确定抽气点混合物的含汽量和混合物的容积，需要计算逆流管束抽气点混合物中蒸汽的质量比和比体积比。假定pc和t是逆流管束抽气点的压力和温度，to是pc压力所对应的饱和蒸汽温度，ps是温度t所对应的饱和蒸汽压力，则Ps是逆流管束抽气点混合物的蒸汽分压力，并且tc.由道尔顿定律得知，逆流管束抽气点的不凝结气体（绝大部分为空气）的分压力为Pair=Pc—Ps.在压力Ps与温度t的状态下，逆流管束中干度为x的湿蒸汽比体积为：Vs=xV4（1-x）V，（x

5、与空凝器的特性、水环泵抽气流速等因素有关，V，与V”是分压力ps所对应的饱和水与饱和蒸汽的比体积（在这里V，气0001m3/kg）由于水的可压缩性很小，并且在逆流管中x—般大于85%以上，所以近似认为Vs=xV，，在压力pair与温度t的状态下，不凝结气体可近似视为理想气体由理想气体状态方程可知，比体积Vair为121：这样，从空凝器抽气点抽出lm3的混合物中含有1/Vairkg的干空气和1/Vskg的蒸汽。因此，空凝器的抽气点混合物中蒸汽质量比为：=診s在空凝器抽气点压力为pc和温度为t的情况下，抽1kg空气对应的抽气点

6、混合物比体积为：空凝器抽气点压力pc对应的饱和蒸汽温度tc与抽气点温度t之差At=tc—t•在抽气点的压力pc和At不同的情况下，由式(3)求得在At不同时，抽lkg空气对应的抽气点混合物比体积V见表1.发电技术论坛想ns电二=由表1可知：(1)当空凝器抽气点压力pc不变吋，At越大，即空凝器抽气点压力pc对应的饱和蒸汽温度tc与抽气点的温度t之差越大，则抽lkg空气对应的抽气点混合物比体积越小，但随着At的变大而抽气点混合物比体积变化趋缓；(2)当At不变时，空凝器抽气点压力pc越小，抽lkg空气对应的抽气点混合物比体积

7、越大。=4.2kPa,空冷机组由于空凝器工作温度较高，可取p.=5kPa.、分别是由式lkg干空气对应的抽气点混合物比体积流量与空凝器抽气点压力pc的变化曲线图，这里V就看作是水环泵需要抽走的气汽混合物的比体积流量。当环境温度大于2。(？时，建议水环泵负荷选用At=5°C时的比体积流量；当环境温度小于2°C,逆流管束有可能发生结冰时，建议水环泵负荷选用At=3C时的抽气比体积流量。原因是环境温度高时At取大值可以减少水环泵抽气点混合物比体积流量，以减轻水环泵的负荷和耗功，但At不能过大，否则会过量减少水环泵抽气流量，使空凝

8、器中不可凝气体增多，降低传换性能。当环境温度低时，At取较小值可增大抽气点混合物容积流量，增大空凝器的换热性能。空凝器冷却管冬季冻结的主要原因是冷却管中凝结水滞留造成的31•增大抽气点混合物比体积流量后，减小了凝结水滞留的可能性，一定程度上也就避免了空凝器冷却管结冰。At=3°C时抽气点混合物比体积流量