汽輪機的凝汽設(shè)備

1、第四章 汽輪機的凝汽設(shè)備 提高汽輪機裝置的經(jīng)濟性，主要有兩個途徑：一是提高汽輪機的內(nèi)效率，另一是提高裝置的循環(huán)熱效率。前一個途徑我們在前面各章 中已進行 了討論，這就是努力減小各項損失，改善汽輪機通流部分的設(shè)計等。提高循環(huán)熱效率也有兩個方向，一是提高平均加熱溫度，可采用回?zé)嵫h(huán) ，以減少低韞加熱，也可提高初參數(shù)，以及采用再熱循環(huán)等；另一方向則是降低平均放熱溫度，而這正是凝汽設(shè)備的主要任務(wù)。 在本章 中將著重介紹凝汽設(shè)備工作的基本原理，以及大功率汽輪機凝汽設(shè)備的發(fā)展。 第一節(jié) 凝汽設(shè)備的組成及作用 一、凝汽設(shè)備的組成 凝汽設(shè)備通常由表面式凝汽器、抽氣設(shè)備、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵，以及這些部件之間的連

2、接管道組成，如圖4-1所示。排汽離開汽輪機之后進入 凝汽器5，凝汽器內(nèi)流人由循環(huán)水泵4提供的循環(huán)水作為冷卻工質(zhì)，將排汽凝結(jié)為水。由于蒸汽凝結(jié)成水時，28000倍)，這就在凝汽器內(nèi)形成高 度真空。為保持所形成的真空，則需用抽氣設(shè)備1將漏入凝汽器內(nèi)的空氣不斷抽出，以免不凝結(jié)的空氣在凝汽器內(nèi)逐漸積累，使凝汽器內(nèi)壓力升 高。由凝汽器產(chǎn)生的凝結(jié)水，則通過凝結(jié)水泵6進入鍋爐的給水系統(tǒng)。 凝汽器大都采用水作為冷卻工質(zhì)。按供水方式的不同，有一次冷卻供水和二次冷卻供水。供水來自江、河、湖、海等天然水源，排水仍排回其 中的，稱為一次冷卻供水，或開式供水。供水來自冷卻水塔或冷卻水池等人工水源，排水仍回到冷卻水塔(水

3、池)循環(huán)使用的，稱為二次冷卻供 水，或閉式供水。在特別缺水的地區(qū)，則可采用空氣作為冷卻工質(zhì)。 圖4-1凝汽設(shè)備系統(tǒng)組成 1-抽氣設(shè)備；2-汽輪機；3-發(fā)電機；4-循環(huán)水泵；5-凝汽器，6-凝結(jié)水泵 表面式凝汽器在火電站和核電站中得到廣泛應(yīng)用，圖4-2為表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)示意圖，冷卻水由進水管4進入凝汽器；先進入下部冷卻水管內(nèi) ，通過回流水室5進入上部冷卻水管內(nèi)，再由出水管6排出。同一股冷卻水在凝汽器內(nèi)轉(zhuǎn)向前后兩次流經(jīng)冷卻水管，這稱為雙流程凝汽器，同一 股冷卻水不在凝汽器內(nèi)轉(zhuǎn)向的，稱為單流程凝汽器。冷卻水管2安裝在管板3上，蒸汽進入凝汽器后，在冷卻水管外汽測空間冷凝，凝結(jié)水匯集 在下部熱井7中，

4、由凝結(jié)水泵抽走。 圖4-2表面式凝汽器結(jié)構(gòu)簡圖 1-蒸汽人口；2-冷卻水管，3-管板；4-冷卻水進水管；5-冷卻水回流水室；6-冷卻水出水管；7-凝結(jié)水集水箱(熱井)；8-空氣冷卻區(qū)；9-空氣 冷卻區(qū)檔板；10-主凝結(jié)區(qū)；11-空氣抽出口 凝汽器的傳熱面分為主凝結(jié)區(qū)10和空氣冷卻區(qū)8兩部分，這兩部分之間用檔板9隔開，空氣冷卻的面積約占凝汽器面積的5-10，設(shè)置空氣冷 卻區(qū)的目的主要是冷卻空氣，使其容積流量減小，進而減輕了抽氣設(shè)備的負荷，有利于提高抽氣效果。 二、凝汽設(shè)備的作用 根據(jù)前面的敘述可知，汽輪機裝置中的凝汽設(shè)備是起了一種熱力學(xué)中"冷源"的作用，降低冷源的溫度就能提高

5、循環(huán)的熱效率。因此，凝汽設(shè)備 的第一個作用是：在汽輪機的排汽口建立并保持高度真空，使進入汽輪機的蒸汽能膨脹到盡可能低的壓力，從而增大機組的理想比焓降，提高 其熱經(jīng)濟性。 圖4-3為一次中間再熱亞臨界機組熱效率與排汽壓力p'c的關(guān)系，該汽輪機新汽壓力p'016.67MPa，新 汽和再熱蒸汽溫度t0=tr=537，再熱壓力pr3.665MPa，機組容量為300MW，可 以看出，若沒有凝汽設(shè)備，汽輪機的最低排汽壓力是大氣壓，循環(huán)熱效率s只有37.12，而當(dāng)p'c=5.0kPa時，t45.55，兩者之差的相對值t/t達18.5。因此，降低排汽壓力對提高經(jīng)濟性的影響是十分顯著的。

6、 汽輪機的排汽壓力也不是越低越好，而是有一個最佳值，這個最佳值主要受兩方面因素的影響，一方面，在凝汽器中保持真空是需要消耗能量 的，降低排汽壓力則需要增大凝汽器的冷卻面積，增加冷卻水量，進而增大廠用電，以及增加基本投資和運行費用，因此，機組排汽壓力降低 時，雖然使汽輪機的理想比焓降增大，機組功率相應(yīng)增大，但凝汽設(shè)備所消耗的功率也同時增大，這就會出現(xiàn)在某個排汽壓力下，汽輪機因真 空的提高而增加的功率等于(甚至小于)凝汽設(shè)備所增大的能量消耗。因此，繼續(xù)降低排汽壓力就會得不償失。另一方面，排汽壓力降低時，其 體積急驟增大，汽輪機排汽部分(后汽缸)的尺寸將顯著增大，末級葉片高度也相應(yīng)增大，使機組構(gòu)造復(fù)

7、雜，若使末級尺寸不變，則勢必增大末 級排汽余速損失，這樣降低排汽壓力所得到的效益也就被抵消了。因此，近代汽輪機的設(shè)計排汽壓力一般都在0.00290.0069MPa的范圍內(nèi)，而 不采用更低的數(shù)值。 圖4-3一次中間再熱亞臨界機組的熱效率 凝汽設(shè)備的第二個作用是將由排汽凝結(jié)而成的凝結(jié)水作為鍋爐的給水，循環(huán)使用。鍋爐給水不潔凈將使鍋爐結(jié)垢和腐蝕，使新汽夾帶鹽分，汽 輪機通流部分結(jié)垢將會嚴重，影響電廠的安全經(jīng)濟運行。汽輪機容量越大，給水量也越大。若全部靠軟化水，則水處理設(shè)備的投資和運行費用 將大大增加，而凝汽器潔凈的凝結(jié)水正好可大量用作鍋爐的給水。 第二節(jié) 凝汽器內(nèi)壓力的確定及其影響因素 一、凝汽器內(nèi)

8、壓力的確定 在凝汽器內(nèi)，蒸汽是在汽側(cè)壓力相應(yīng)的飽和溫度下凝結(jié)。若冷卻水量和冷卻面積均為無限大時，蒸汽和冷卻水之間的傳熱端差等于零，這時， 凝汽器內(nèi)的壓力就等于冷卻水溫度相對應(yīng)的飽和蒸汽壓力。但實際情況是凝汽器的冷卻面積是有限的，蒸汽凝結(jié)時放出的汽化潛熱通過管壁傳 給冷卻水，必然會存在一定的溫差。同時，冷卻水量也是有限的，冷卻水吸熱后溫度將會有所提高，蒸汽凝結(jié)溫度要比冷卻水進口溫度高。這 樣，凝汽器中的壓力就需要根據(jù)凝汽器中蒸汽和冷卻水的溫度大小及其分布情況決定。當(dāng)凝汽器中蒸汽和冷卻水的流動近似于逆流情況時，其 溫度沿冷卻表面的分布如圖4-4所示。圖中曲線1表示凝汽器內(nèi)蒸汽凝結(jié)溫度ts的變化，可

9、以看出，ts在主凝結(jié)區(qū)內(nèi)沿著冷卻面積基本不變，只是在空氣冷卻區(qū)，由于蒸汽已大量凝結(jié)，蒸汽中的空氣相對含量增加，使蒸汽分壓力p's明顯低于凝汽器壓力pc，這時p's相對應(yīng)的飽和蒸汽溫度將明顯下降。圖中曲 線2表示冷卻水從進口到出口沿著冷卻面積的變化，冷卻水在吸熱過程中，從進口溫度tw1上升到出口溫度tw2，其溫升t=tw2-tw1。冷卻水的進水側(cè)溫度上升要比出水側(cè)溫度上升 快，這是因為進水測溫度較低，與蒸汽的傳熱溫差較大，單位傳熱的熱負荷較大的緣故。蒸汽凝結(jié)溫度ts與冷卻水出口溫 度tw2之差稱為凝汽器的傳熱端差，用t表示，即tts-tw2。 圖4-4蒸汽和水的溫度沿冷卻表面的分

10、布 Ac-凝汽器總傳熱面積；A's-空氣冷卻區(qū)面積 那么，在一定的冷卻面積下，在主凝結(jié)區(qū)蒸汽的凝結(jié)溫度為 ttw1+t+t(4-1)在主凝結(jié)區(qū)，凝汽器壓力pc與蒸汽壓力p's相差甚微，可用pc代替p's，這樣，由式(4-1)算出ts后就可求出相對應(yīng)的飽和蒸汽壓力p's，也就確定了 凝汽器內(nèi)的壓力pc。 二、影響凝汽器壓力的因素 式(4-1)是確定和分析凝汽器壓力的理論基礎(chǔ)，可以看出，影響凝汽器壓力久的主要因素有： 1.冷卻水進口溫度tw1 凝汽器的進水溫度在冷卻水開式供水系統(tǒng)中完全取決于自然條件，隨季節(jié)的變化而變化。冬季tw1較低，ts也低，相應(yīng)地pc也低，即凝

11、汽器真空變高；夏季tw1較高，ts也高，相應(yīng)地pc也高，凝汽器真空變低。除此以外，水面溫度和水底溫度不一樣，可以相差23 ；水漲潮、退潮時不能讓凝汽器的進水和排水相混，以免使tw1升高。在冷卻水閉式供水系統(tǒng)中，tw1還決定于冷水塔或冷卻水池的冷卻效果。 2.冷卻水溫升t 根據(jù)凝汽器內(nèi)傳熱的熱平衡方程，蒸汽在凝結(jié)時放出的熱量應(yīng)等于冷卻水吸收的熱量，即 Q=1000Dc(hc-h'c) 1000Dw(h'w2-h'w1) 4187Dwt (4-2)式中Q-凝汽器的傳熱量(kJ/h)； Dc、Dw-進入凝汽器的蒸汽量與冷卻水量(t/h)； hc、h'c-蒸汽和凝結(jié)水的

12、比焓(kJ/kg)； h'w2、h'w1-冷卻水出口比焓和進口比焓，kJ/kg。 在低溫范圍內(nèi)，水的比焓h'w2、h'w1在數(shù)值上約等于水溫tw2、tw1的4.18倍，則由上式可得 (4-2a)式中：mDw/Dc，為凝結(jié)1kg蒸汽所需的冷卻水量，稱為冷卻倍率或循環(huán)倍率。增大m，則t減小，由式(4-1)知ts也相應(yīng)減小，凝汽器就可以達到較低的壓力，但由于冷卻水量的增大，循環(huán)水泵的耗功也增大 ，冷卻水管的直徑也加大，同時由于排汽比容增大，末級葉片尺寸也相應(yīng)加大，電站投資增大。因此m值的確定應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟比較，現(xiàn)代凝汽 器的m值約在50120的范圍內(nèi)，一般情況下，凝汽

13、器開式供水或采用單流程時，m可選用較大值。 (hc-h'c)是1kg排汽凝結(jié)時放出的汽化潛熱，對于高真空下的凝汽器來說，比焓差 (hc-h'c)變動范圍很小，一般在21402220kJ/kg左右，取其平均值，則 (4-2b)可以看出，冷卻水溫升ttw2-tw1的大小主要決定于循環(huán)倍率m，一般為510。當(dāng)Dc一定時，若t變大了，則表明冷卻水量不足，這可能是因為凝汽器的管板被冷卻水帶進的雜草、小與與魚蝦等 雜物堵塞；可能是冷卻水吸水井水位太低，吸不上水，"虹吸"破壞或"虹吸"管堵塞，也可能是循環(huán)水泵運行惡化，最終都將使凝汽器真空降低 。從式.

14、(4-2b)也可看出，在汽輪機運行狀態(tài)下，Dc是無法改變的，控制冷卻水溫升t的手段只能是改變冷卻水量Dw。當(dāng)增大Dw時，t下降，在同一個Dc下，鋪草pc將降低，此時機組的經(jīng)濟性將有所提高。但應(yīng)注意，此時，由于Dw的增大，使機組的廠用電也增大了。 3.凝汽器的傳熱端差t 由凝汽器的傳熱方程可知在蒸汽凝結(jié)時，傳給冷卻水的熱量為 QDc(hc-h'c)=AcKtm=Dw t (4-3)式中K-凝汽器的總體傳熱系數(shù)kJ/(m2h)； Ac-冷卻水管外表面總面積(m2)； tm-蒸汽與冷卻水之間的平均傳熱溫差()。 由圖4-4可以看出，由于空冷區(qū)傳熱面積Aa很小，一般可假設(shè)蒸汽凝結(jié)溫度ts，沿冷

15、卻面積不變，而用冷卻水的對數(shù)平均溫 差代替平均傳熱溫差，則 (4-4)將式(4-4)、式(4-2)和式(4-3)聯(lián)立，可得 (4-5)可以看出，傳熱端差t=ts-tw2與冷卻面積、傳熱量、傳熱系數(shù)和冷卻水量有關(guān)，傳熱越強， 端差越小。一般情況下，t=310。當(dāng)然，t越小越好。設(shè)計時，Q一定，DW主 要根據(jù)m決定，K只能按經(jīng)濟數(shù)值取定，此時，只有增大傳熱面積人才能減小t，從而使凝汽器體積增大，占地面積增 大，投資增大，同樣需進行技術(shù)經(jīng)濟比較。對于運行機組，Ac已定，在一定的蒸汽負荷和冷卻水量條件下，t的 大小主要取決于K，即凝汽器冷卻表面的清潔程度和凝汽器內(nèi)積存的空氣量。凝汽器冷卻表面結(jié)垢或變污

16、會妨礙傳熱，引起t升高；當(dāng) 真空系統(tǒng)不嚴密，或抽氣設(shè)備工作不正常時，將會使凝汽器內(nèi)積存空氣，并在冷卻表面形成部分空氣膜，同樣妨礙傳熱，使t升高。 這些都將使ts增大，使凝汽器壓力升高，在運行中，當(dāng)t達到一定值時，就應(yīng)考慮對凝汽器進行清洗，以改善傳 熱效果。 三、總體傳熱系數(shù)的確定 在凝汽器中，汽輪機排汽與冷卻水之間的傳熱過程一般有三個階段，即蒸汽在冷卻水管外的凝結(jié)放熱，熱量由冷卻水管外表面?zhèn)髦羶?nèi)表面，再 由冷卻水管內(nèi)表面將熱量傳至管內(nèi)的冷卻水。 在凝汽器的傳熱方程式(4-3)中，關(guān)鍵是傳熱系數(shù)K的確定。如果將冷卻水管的圓形管壁傳熱近似看成平壁傳熱，則傳熱系數(shù)可表示為 (4-6)式中1-蒸汽向水

17、管外壁的放熱系數(shù)； -水管的壁厚； -水管壁的熱導(dǎo)率； 2-水管內(nèi)壁對冷卻水的放熱系數(shù)。 上式中，汽側(cè)放熱系數(shù)1的確定十分復(fù)雜，至今仍在探索之中，它與水管的排列形狀，水管排數(shù)等多種因素有關(guān)，一根管子的1可以確定， 但對于管束就很難解決。此外，凝汽器處于真空狀態(tài)，空氣將要漏人，含有空氣的蒸汽向管壁的放熱現(xiàn)象更為復(fù)雜，而且空氣的相對含量是變 化的，熱交換的條件在凝汽器內(nèi)也各處不同。由于1不能由理論公式計算出，因此也就不可能由式(4-6)計算出傳熱系數(shù)K。 考慮到上述情況，到目前為止，在進行凝汽器的熱力計算時；總體傳熱系數(shù)K是由根據(jù)實驗和理論分析得到的經(jīng)驗公式進行計算。通常使用的計 算公式為 (4-

18、6)式中-冷卻表面清潔程度修正系數(shù)，即清潔系數(shù)；對于開式供水系統(tǒng)，水質(zhì)清潔時0.80.85；對于閉式供水系統(tǒng)，經(jīng) 常換水時=0.70.8，冷卻水不清潔時，0.650.75； w-冷卻水流速和管徑的修正系數(shù)，可用下式計算； cw-冷卻水在管內(nèi)的流速，應(yīng)根據(jù)管材、水質(zhì)、供水方式等進行技術(shù)經(jīng)濟比較后選定，一般為1.52.5m/s； d1-冷卻水管內(nèi)徑； t-冷卻水進口水溫修正系數(shù)； z-冷卻水流程數(shù)z的修正系數(shù)； d-凝汽器單位面積蒸汽負荷Dc，的修正系數(shù)，單位時間內(nèi)在單位面積上冷凝的蒸汽量，稱為單位熱 負荷，即DcDc/Ac。當(dāng)Dc在設(shè)計值Dcd 與臨界值Dcc(0.9-0.012tw1)Dcd之

19、間，即DccDcDcd時，不需修正，d1。當(dāng)DcDcc時，需進行修正，d(2-)，=Dc/Dcc。 第三節(jié) 凝汽器的變工況 一、基本概念 凝汽器運行時的參數(shù)與設(shè)計參數(shù)往往是不相符合的，這時凝汽器的壓力也隨之改變，凝汽器不在設(shè)計條件下工作，稱為凝汽器的變工況。 決定凝汽器壓力pc的幾個主要因素，如被凝結(jié)的蒸汽量Dc，冷卻水量Dw，以及冷 卻水進水溫度tw1等，在汽輪機組的運行過程中是變化的。機組工況變化時進入凝汽器的蒸汽量將有很大變化，從額定蒸汽 量可變至空載蒸汽量，冷卻水的進口溫度在一年內(nèi)隨季節(jié)的變化也是顯著的，而冷卻水量則隨著循環(huán)水泵運行方式的改變而變化。因此，為了 確定凝汽器設(shè)計和運行的合

20、理方法，就有必要知道pc和Dc、Dw、tw1之間的變化規(guī)律，這個關(guān)系就是凝汽器的變工況特性，而pc=f(Dc、Dw、tw1)的關(guān)系曲線稱為凝汽器的變工況特性曲線。 這個關(guān)系可以用試驗或計算的方法確定，但不論是試驗或計算，求得的凝汽器變工況特性都有一定的近似性，例如，即使是試驗，在試驗中我 們不可能嚴格保持其它參數(shù)不變而只改變某一個參數(shù)。盡管如此，通過試驗或計算獲得的凝汽器變工況特性曲線對于預(yù)先估計凝汽器在變工況 下的工作情況還是有重要的價值。 二、工況變化對冷卻水溫式和傳熱端差的影響 由式(4-2b)可知，冷卻水的溫升t主要決定于冷卻水的倍率m，如果冷卻水量Dw不變，則 tD (4-8)式中：

21、520/Dw可視為常數(shù)，那么t和Dc之間將成正比關(guān)系。當(dāng)冷卻水量Dw改變，則 系數(shù)口也將改變，這時可在新的Dw下，確定t與Dc之間新的比例關(guān)系。 在某個0.下，口為常數(shù)，由式(4-5)和式(4-8)得 (4-9)可知，對于一定的凝汽器，當(dāng)Dw不變時，傳熱端差t值除與Dc有關(guān)外，還與傳熱系數(shù)K有關(guān)， 若K也不變，則t與Dc成正比，也就是與單位熱負荷Dc.成正比，如圖4-5中從0點開始的多根 輻射線所示。在同一個Dc下，當(dāng)tw1較低時，蒸汽冷凝變好，凝汽器內(nèi)空氣分壓提高，傳熱受到惡化， 使K值降低，由式(4-9)知，t將升高，因此，tw1較低的輻射線在其上方。 圖4-5端差t與Dc、tw1的關(guān)系曲

22、線 在凝汽器的實際運行中，當(dāng)工況變化時，K值并不是一個常數(shù)，而是決定于凝汽器內(nèi)漏人空氣量的大小。當(dāng)單位熱負荷Dc減 小時，即Dc減小，此時冷卻水量Dw未變，凝汽器真空將變好，將使漏入的空氣量有所增大，使K值降低 ，t值將增大，這就使得凝汽器在低負荷時，t不再隨著Dc(Dc/Ac)的減小而減小，而是近似不變或下降緩慢。 此外，當(dāng)冷卻水進水溫度人，愈低，凝汽器真空將相應(yīng)提高，使K值減小，這時影響K值的因素除了Dc外，又多了一個tw1，將使K值更加變小，這將在較高的單位熱負荷下，使t值趨于穩(wěn)定，而且穩(wěn)定在較高的t值下，如 圖4-5所示。 圖4-6N-3500-1型凝汽器特性曲線 三、凝汽器特性曲線的

23、計算與繪制 凝汽器的特性曲線如圖4-6所示，它是根據(jù)不同的Dc、tw1和Dw，由t和t隨Dc的變化規(guī)律，求得相應(yīng)的t和t，最終求得凝汽器壓力pc及繪制而 成，具體計算步驟如下： 1)任意選定冷卻水進口溫度tw1值及某個蒸汽負荷Dc； 2)在冷卻水量Dc不變的條件下，可由式tDc求得t； 3)求出對應(yīng)于Dw下的冷卻水流速cw，即,其中，一道水流程中的管子數(shù)nz=n/z，n為凝汽器內(nèi)管子總數(shù)，z為水流程數(shù)； 4)求出總體傳熱系數(shù)K14650w1td； 5)由式ts=tw1+t+t求得凝汽器內(nèi)蒸汽凝結(jié)溫度ts，進而可得 相對應(yīng)的飽和壓力p's；即為凝汽器內(nèi)的壓力pc； 6)在冷卻水量Dw不變

24、的條件下，在同一個冷卻水進口溫度tw1下，由不同的蒸汽負荷Dc，根據(jù)上列步驟，就可求得相應(yīng)的不同的凝汽器壓力pc，得到圖4-6中某一根曲線； 7)在不改變冷卻水量Dw的條件下，按另一個tw1，對應(yīng)于不同的Dc，求出相應(yīng)的pc依此類推，即可得到如圖4-6所示在某個冷卻水量Dw下，在不同的冷卻水進口溫度tw1下，一組蒸汽負荷與凝汽器內(nèi)壓力pc之間的關(guān)系。 8)在不同的冷卻水量Dw下，重復(fù)上列步驟就可得到多幅pcf(Dw、tw1、Dc)關(guān)系曲線。 表4-1為凝汽器特性曲線計算示例。 考慮到上列計算中所得到的特性曲線不能正確反映低負荷下凝汽器的特性，因此應(yīng)由圖4-7(b)低負荷壓力限制曲線對圖4-7(

25、a)凝汽器特性曲線 的低負荷段進行修正，即由圖4-7(b)中的曲線A查得圖4-7(a)中上限點a，由曲線B查得圖4-7(a)中零負荷下的最低壓力點b，將a、b兩點連成直 線。 由凝汽器的特性曲線可知，在一定的冷卻水量和冷卻水進口溫度下，凝汽器中的真空將隨汽輪機負荷的減小而升高；當(dāng)汽輪機負荷和冷卻水量 不變時，凝汽器的真空將隨冷卻水進口溫度的降低而升高。 四、凝汽器的運行 凝汽器的運行好壞對汽輪機組運行的安全性和經(jīng)濟性是十分重要的。凝汽器壓力升高1kPa，會使汽輪機的汽耗量增加。1.5-2.5.凝結(jié)水的 含氧量也和過冷度有關(guān)，當(dāng)過冷度增大，則含氧量升高，將影響蒸汽的品質(zhì)；同時，凝結(jié)水的過冷度增加

26、1，機組煤耗量將增加0.13。循環(huán) 水泵的耗電量是比較大的，一般占機組總發(fā)電量的1.22，因此，凝汽器的經(jīng)濟運行對節(jié)省廠用電也是有意義的。對凝汽器運行的要求主 要是保證達到最有利的真空，減小凝結(jié)水的過冷度和保證凝結(jié)水晶質(zhì)合格。 對凝汽器運行、真空下降的原因等在前面已有基本敘述，下面就一些具體問題再作介紹。 圖4-7凝汽器特性和低負荷壓力限制曲線 A曲線-上限點；B曲線-下最低壓力點 1.凝汽器的汽阻和水阻 (1)汽阻。如前所述，如圖4-2所示，抽氣設(shè)備不斷地將凝汽器內(nèi)不凝結(jié)的空氣和其它氣體由空氣抽出口11抽出，無疑在空氣抽出口s處的壓力pc最高，正在凝結(jié)的蒸汽和空氣的混合物流向空氣抽出口，這兩

27、個壓力之差就是蒸汽空氣混合物的流動阻力，稱為凝汽器 的汽阻，用pc表示，即pc=pc-pc。 由于汽阻的存在，將使得凝汽器蒸汽人口處的壓力升高，汽阻越大，凝汽器蒸汽人口處的壓力pc越高，汽輪機運行經(jīng)濟性 降低。同時，由于汽阻的存在將使凝結(jié)水的過冷度和含氧量增大，因此應(yīng)力求減小凝汽器的汽阻值。凝汽器的汽阻一般不應(yīng)超過660Pa，現(xiàn)代凝 汽器冷卻水管的排列很好，汽阻可以小到260400Pa，甚至只有130Pa左右。 (2)水阻。冷卻水在凝汽器內(nèi)的循環(huán)通道中所受到的阻力稱為水阻，凝汽器中的水阻主要包括冷卻水在冷卻水管內(nèi)的流動阻力，冷卻水進入和離 開冷卻水管時產(chǎn)生的局部阻力，以及冷卻水在水室中和進出水

28、室時的阻力三部分。 水阻的大小對循環(huán)水泵的選擇、管道布置均有影響，水阻越大，循環(huán)水泵的耗功也越大，一般應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟比較來合理確定，大多數(shù)雙流程 凝汽器的水阻在50kPa以下，單流程凝汽器的水阻一般不超過40kPa。 2.凝結(jié)水過冷 除了凝汽器的真空下降外，凝汽器的另一個嚴重的工作不正?，F(xiàn)象是凝結(jié)水的過冷。凝結(jié)水的溫度應(yīng)該是凝汽器壓力下的飽和溫度，當(dāng)凝結(jié)水 的溫度低于凝汽器壓力下的飽和溫度時，即為凝結(jié)水過冷，所低的度數(shù)稱為過冷度。 由于凝結(jié)水過冷，表明蒸汽冷凝過程中，傳給冷卻水的熱量增大，冷卻水帶走了額外的熱量，降低了汽輪機組的熱經(jīng)濟性，此外，凝結(jié)水的含 氧量也與凝結(jié)水的過冷度有關(guān)，往往是因凝

29、結(jié)水過冷而產(chǎn)生的結(jié)果。 凝汽器運行中產(chǎn)生凝結(jié)水過冷可能是凝汽器設(shè)計中的問題，也可能是運行不當(dāng)而產(chǎn)生，主要原因有： (1)從傳熱的角度分析，凝結(jié)水過冷是必然會產(chǎn)生的，因為在蒸汽凝結(jié)的過程中，在冷卻水管的外表面形成水膜，水膜外表面的溫度是所處壓力 下的飽和溫度，而水膜內(nèi)表面的溫度可視為水管內(nèi)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，顯然總是要低 于所處壓力下的飽和溫度。 (2)設(shè)計中冷卻水管的排列不當(dāng)，例如管束上排冷卻水管產(chǎn)生的凝結(jié)水下滴時再與下排冷卻水管接觸，凝結(jié)水再次被冷卻，將使過冷增大。 (3)凝汽器內(nèi)應(yīng)設(shè)有蒸汽通道，使剛進入凝汽器的蒸汽可直接到達凝汽器的底部，以加

30、熱凝結(jié)水，這稱為回?zé)崾侥鳌．?dāng)回?zé)嵝Ч脮r，凝 結(jié)水的過冷度可小于1。當(dāng)回?zé)嵬ǖ啦贾貌划?dāng)或管束布置過密，將產(chǎn)生凝結(jié)水的過冷。 (4)凝汽器的汽阻過大，使得凝汽器內(nèi)管束中、下部形成的凝結(jié)水溫度較低，而產(chǎn)生過冷。 (5)當(dāng)凝汽器漏入空氣增多，或抽氣設(shè)備工作不正常，凝汽器內(nèi)積存有空氣。此時空氣分壓提高，蒸汽分壓降低，而凝結(jié)水是在對應(yīng)蒸汽分壓的 飽和溫度下冷凝，所以凝結(jié)水溫度必然低于凝汽器壓力下的飽和溫度，而產(chǎn)生過冷。運行中，凝汽器真空下降，則表明傳熱惡化，若同時過冷 度也增大，則可從空氣量增多方面查找原因，應(yīng)檢查凝汽器的空氣嚴密性和抽氣設(shè)備工作是否正常。若真空下降，而過冷度并未增大，則應(yīng)從 冷卻水量減少方面查找原因。 (6)運行中凝汽器熱井中凝結(jié)水水位過高，淹沒了凝汽器下部的冷卻水管，使凝結(jié)水再次被冷卻，過冷度必然增大。 3.凝結(jié)水水質(zhì)的監(jiān)視 凝結(jié)水水質(zhì)不良主要是由于冷卻水漏出管外而引起，因此應(yīng)經(jīng)常對凝結(jié)水水質(zhì)進行監(jiān)視。冷卻水泄漏的原因是冷卻水管被腐蝕，或是冷卻水管 與管板的接口不嚴密。若發(fā)現(xiàn)水質(zhì)不合格時，則應(yīng)查找出冷卻水管的泄漏位置，再將這些水管堵塞。 4.凝汽器的膠球清洗裝置 凝汽器冷卻水管常常會受到污染，包括汽側(cè)污染和水側(cè)污染。汽側(cè)污染主要是亞硫酸鹽和石碳酸鹽附著在冷卻水管外表面所致，一般可用80 90C的熱水沖洗掉。較為嚴重的是水側(cè)污染，