《汽轮机原理》第04章01

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1、现代火电厂都用凝汽式汽轮机发电。因此，都具备凝汽设备。凝汽设备工作好坏，对火电厂的经济性影响很大。第一节凝汽系统的工作原理一、凝汽设备的工作原理1.工作原理：根据汽轮发电机组的热效率进行分析其中，----整机理想焓降；-----蒸汽初焓；(-)----为每kg蒸汽在锅炉中的吸热量。——排汽焓；——给水焓。第四章汽轮机的凝汽系统及设备1分析上式：要提高效率，则提高理想焓降，即提高新蒸汽的初焓，降低排汽焓（压力）。本章只是讨论降低排汽焓值的问题。要降低排汽焓值，就得降低排汽压力。一般来说，排汽压力每降低2kpa，循环热效率就可以提高约3.5%。所以，降低排汽压

2、力对提高火电厂循环热效率是一个非常有效的措施。而降低排汽压力的最有效的办法是：使排汽在密封容器中、在温度较低的条件下受到冷却而凝结成水，体积突然缩小（如在0.0049Mpa下，蒸汽比水的容积大28000倍）而形成真空。同时再用抽气器或者真空泵将漏入空气不断地抽出，保持真空。在凝结中生成的凝结水，经汇集以后，又重新送入锅炉作为给水，反复循环使用。这就是凝汽设备的工作原理。22.主要任务：（1）建立并维持高度真空，即降低排汽焓值，提高理想焓降，使蒸汽中较多的热能转变为机械能。从热力学第二定律，完成动力循环需要一个冷源（循环冷却水），通过降低排汽压力、温度，以提

3、高循环热效率。（2）将蒸汽凝结成水，并将凝结水回收到锅炉作为给水。（3）起热力除氧作用，除去凝结水中的气体，保证凝结水的品质。（4）蓄水作用。（热井）为了保证凝汽器正常工作，必须维持3个平衡：（1）热量平衡：排汽放出的热量等于冷却水（循环水泵）带走的热量；（2）质量平衡：汽轮机排汽量等于凝结水量（凝结水泵）。（3）空气平衡：凝汽器和汽轮机低压部分漏气应等于抽气设备的抽气量。33.排汽压力的最佳值：降低排汽焓值，提高理想焓降，可以提高效率。但不是排汽压力越低越好。这是因为：（1）当降低排汽压力，则比容v增加，汽轮机排汽部分的尺寸增大，成本上升。而且制造困难，

4、材料也受到限制。（2）当降低排汽压力，则比容v增加，凝汽器的冷却面积增大，冷却水量增大，厂用电增大。因此，对排汽压力和其他几个方面要作技术经济对比而定。一般，最佳排汽压力为=0.00294~0.00686Mpa(0.03~0.07ata)，通常取0.005Mpa。4第二节凝汽系统一、水冷凝汽系统（图4-1）。其主要设备有凝汽器、凝结水泵、抽气器、循环水泵等。（1）汽轮机；（2）发电机；（3）凝汽器：使排汽在凝汽器3中不断地凝结成水，建立高度真空；将凝结时放出的热量排出、将生成的凝结水汇集送走；（4）循环水泵：为凝汽器提供冷却水；（5）凝结水泵：不断地把蒸汽

5、凝结时生成的凝结水从凝汽器底部热井中抽出，并送往给给水回热加热系统；（6）抽气器：抽出漏入凝汽器内的空气，以维持高度真空。图4—15供水方式有直流供水方式和循环供水方式两种。在直流供水系统中，电厂从河流上游取水，冷却水流经汽轮机凝汽器、冷油器和有关冷却器之后，排入河流下游。水源为江河湖海的天然水。直流供水系统比较简单，投资少，运行费用低。我国南方的电厂，一般都建在沿江、沿河、沿海岸或者沿大的水库。循环供水方式：需专门的冷却塔，冷却水则沿着联结凝汽器等有关装置的回路循环流动，取自水源的水只作为损失的补充水，故采用循环供水方式可以节约大量的水。而北方的电厂，由

6、于水源不足，多采用循环供水方式。6二、空气冷却系统（1）直接空气冷却系统：用空气作为冷却工质的凝汽器用于空气直接冷却式凝汽系统，如图4-2。汽轮机的排汽送到热交换器管束内直接凝结成水。热交换器管束外侧则利用强制通风带走蒸汽凝结时放出的汽化潜热。由于空气传热系数小、则要求冷却面积大。因此，这种空气直接冷却式凝汽器体积庞大，无法和普通凝汽器一样安装在汽轮机的下部，而是要远离汽轮机安装在厂房外面或厂房顶部。因此，其汽轮机的排汽管道很长。这种空气直接冷却式凝汽系统，在世界上已有（德国）电厂采用，但我国目前还没有电厂采用。7（2）间接空气冷却系统：空气冷却式凝汽系统

7、如图4-3所示。其主要设备有：混合式凝汽器、凝结水泵、循环水泵、空气冷却塔、空气冷却器等。其中，空气冷却塔是一个巨大的建筑物，呈双曲旋转形，空气冷却器布置在空气冷却塔下部周围墙体上。利用高低压力差，将冷风通过空气冷却器吸入塔内，形成自然对流。由于流过空气冷却器的空气的自然对流，将循环水中的热量带走。循环水的温度在空气冷却器中得到降低之后，送入混合式凝汽器中去凝结汽轮机的排汽。这种空气冷却式凝汽系统，设备、建筑费用高，但可以节约大量的水。我国山西大同第二发电厂有两台200MW汽轮发电机组用了此系统。8第二节凝汽器凝汽器有混合式和表面式凝汽器两大类。一、混合式

8、凝汽器混合式凝汽器(图4—4)是使排汽在冷却水中直接冷却而凝结成水