凝汽式汽轮的凝汽设备.doc

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1、凝汽式汽轮机的凝汽设备凝汽式汽轮机是现代火电站和核电站中广泛采用的典型汽轮机。凝汽设备是凝汽式汽轮机装置的一个重要组成部分。凝汽设备工作的好坏直接影响到整个装置的热经济性和运行可靠性。因此应对凝汽设备的工作原理和变工况特性等加以了解。第一节凝汽设备的工作原理、任务和类型一、凝汽设备的工作原理与任务凝汽设备在汽轮机装置的热力循环中起着冷源的作用，降低汽轮机排汽压力和排汽温度可以提高循环热效率。以东方汽轮机厂生产的300Mw汽轮机参数为例，该机新汽压力＝16.67MPa，新汽和再热温度＝＝537℃，再热压力＝3.665MPa，纯凝

2、汽热力循环如图4．1．1(b)所示，循环热效率与汽轮机排汽压力的关系如图4.1.1(b)所示。若没有凝汽设备，汽轮机的最低排汽压力是大气压，循环热效率只有37.12％，而当=5.0kPa时=45．55％，两者之差的相对值为l8.5％，热经济性损失巨大。若运行不善使该机的排汽压力比正常值下降1％，也将降低1％以上，即机组热耗率的相对变化率将增大1％以上，对于大型机组这是可观的。相反．若能使汽轮机排汽温度下降5℃，则将增大1％以上。这些都说明凝汽设备的重要性。以水为冷却介质的凝汽设备，由凝汽器、抽气器、循环水泵和凝结水泵以及它们之

3、间的连接管道、阀门和附件等组成，最简单的凝汽设备示意图如图4.1.2所示。汽轮机的排汽进入凝汽器1，循环水泵2不断的把冷却水打入凝汽器，吸收蒸汽凝结放出的能量，蒸汽被冷却并凝结为水。凝结水由凝结水泵3抽走。凝汽器内压力很低，比较容易漏入空气，空气将阻碍传热因此用抽气器4不断的将空气抽走。凝汽器内为什么会形成真空？这是因为凝汽器内的蒸汽凝结空间是汽水两相共存的，其压力是蒸汽凝结温度下的饱和压力。只要冷却水温不高，在正常情况下蒸汽凝结温度也就不高，如30℃左右的蒸汽凝结温度所对应得饱和压力约只有45kPa，大大低于大气压力，就形成

4、了高度真空。凝汽设备的任务：一是在汽轮机的排汽管内建立并维持高度真空；二是供应洁净的凝结水作为锅炉给水。给水不洁净将使锅炉结垢和腐蚀，使新汽夹带盐分，此盐分在汽轮机通流部分积盐垢，影响电厂的安全经济运行。300Mw机组的给水量达1000t／h左右．容量越大，给水量越大。若都靠软化水，则没备投资和运行费用都很昂贵。而凝汽器洁净的凝结水，正好可大量用作锅炉给水，为此必须保证凝结水质不被污染。如果冷却水管被腐蚀或水管在管板上的胀口松脱，则管内压力较高的不洁净冷却水将漏到凝结水一侧，污染凝结水，水质不合格的凝结水，不能用作锅炉给水。二

5、、凝汽器的类型现在电站使用的凝汽器主要是以水为冷却介质的表面式凝汽器。在缺水地区和列车电站上，可用空气凝汽器。1．空气凝汽器图4.1.3（a）是直接冷却空气凝汽器系统。汽轮机排汽进入热交换器冷却凝结，热交换器一般用具有鳍状散热片的管束组成，蒸汽进入管束内侧，空气在管外流过，为了加强冷却，可用风扇机力通风。由于空气传热系数很低，所以冷却表面积很大，整个凝汽器的体积庞大，无法放在汽轮机下部，常不得不远离汽轮机放在户外，因此汽轮机粗大的排汽管道很长，金属耗量和流动阻力都很大。为了克服这一缺点，出现了间接冷却空气凝汽器系统，如图4．1

6、．3(b)所示。汽轮机排汽进入喷射凝汽器中，与从干冷却塔来的冷却水相混合而凝结为水。喷射凝汽器体积不大，可以装在汽轮机下面。从喷射凝汽器出来的冷却水和凝结水的混合水流，一小部分给凝结水泵抽走作为锅炉给水，大部分经出水泵打入干冷却塔冷却。在缺水地区，这种空气凝汽器可用在大功率机组上、在热交换器至喷射凝汽器管路上装设水轮机、可利用水的压头能量。喷射凝汽器的传热端差为零，凝汽器内不需要冷却水管，投资小，另外，它有结构小、无需维修等有价值的优点。2．表面式凝汽器表面式凝汽器在火电站和核电站中应用广泛。图4．1．4是表面式凝汽器结构简图

7、．冷却水管2装在管板3上，蒸汽进入凝汽器后，在冷却水管外汽测空间冷凝。凝结水汇集在下部热井7中，由凝结水泵抽走。冷却水从进水管4进入凝汽器，先进入下部冷却水管内，通过回流水室5流入上部冷却水管内，再由冷却水出水管6排出。如图4．1．4所示，同一股冷却水在凝汽器内转向前后两次流经冷却水管的、称为双流程凝汽器。同一股冷却水不在凝汽器内转向的(如图4.3.4所示)，称为单流程凝汽器。凝汽器的传热面分为主凝结区和空气冷却区两部分，这两部分之间用挡板隔开。空气冷却区的面积约占凝汽器总面积的5%~10%。蒸汽刚进入凝汽器时，所含空气量不到

8、万分之一，凝汽器总压力可以用蒸汽分压力代替。蒸汽在主凝结区大量凝结，但空气不能凝结，到达空气冷却区入口时，蒸汽流量以大为减小，而空气流量未变。剩下的蒸汽和空气混合物进入空冷区，蒸汽继续凝结，到空气抽出口处，蒸汽和空气的质量流量已是同一数量级，这时蒸汽分压力才明显减小，所对应的