熱力發(fā)電廠課件02-6補充內容：凝汽設備及系統(tǒng)

補充內容：凝汽設備及系統(tǒng)動畫演示凝汽設備降低排汽壓力和排汽溫度提高循環(huán)熱效率以國產引進型300MW機組平均供電煤耗345g標煤/kwh為例真空提高0.2kPa供電煤耗降低0.7g標煤1.工作原理循環(huán)水泵汽輪機凝汽器凝結水泵抽汽器一、凝汽設備的工作原理與任務

2.作用（1）冷端放熱、回收工質在朗肯循環(huán)中，起到冷端放熱、將排汽凝成水。（2）建立、維持真空在汽輪機的尾部建立并維持盡可能高的真空，增大機組的理想焓降，提高蒸汽熱力循環(huán)效率。（3）熱力除氧、改善凝水品質借助熱力物理分解方法除去凝結水的氧氣，提高凝水品質、防止加熱器、鍋爐設備的氧腐蝕。一、凝汽設備的工作原理與任務3.凝汽器分類凝汽器：一種換熱器，將蒸汽冷卻成水混合式表面式冷卻介質與蒸汽混合基本不采用冷卻介質與蒸汽由換熱面隔開主要采用按冷卻介質分空冷水冷北方嚴重缺水地區(qū)山西內蒙富煤缺水冷卻系統(tǒng)本身節(jié)水97％以上，全廠性節(jié)水約65％。真空值優(yōu)于空冷、一次投資較小，耗水量大應用最廣泛一、凝汽設備的工作原理與任務按壓力分：單壓凝汽器多壓凝汽器按冷卻介質流程分：單流程雙流程按空氣抽出口的位置分：汽流向側式汽流向心式一、凝汽設備的工作原理與任務汽阻凝汽器入口壓力pc與空氣抽出口壓力pc’’之差，汽阻越大，pc越高水阻凝汽器給冷卻水的阻力由冷卻水管內沿程阻力、水室中的沿程阻力、冷卻水由循環(huán)水管進出水室與水室進出管子的局部阻力組成主凝結區(qū)空氣冷卻區(qū)排汽首先流過主凝結區(qū)，主要換熱面占總換熱面積的5%-10%，冷卻抽氣口抽出的汽氣混合物，減小容積流量，減輕抽氣器負荷，減少工質損失4、相關概念一、凝汽設備的工作原理與任務1-管束隔板2-冷卻管束3-抽氣口4-擋板5-空氣冷卻區(qū)6-熱井8-水室隔板7-人孔一、凝汽設備的工作原理與任務冷卻水溫升蒸汽和水的溫度沿冷卻表面的分布冷卻水的進、出口溫差傳熱端差凝汽器進口壓力下的蒸汽飽和溫度與冷卻水出口溫度的差。主凝結區(qū)的凝結溫度主凝結區(qū)空冷區(qū)t水2蒸汽1tstw1tw2ts’’△t冷卻水進出口溫度主凝結區(qū)：二、凝汽器內壓力Pc的確定影響凝汽器內壓力的三個因素：⒈冷卻水進口溫度①季節(jié)與氣候（主要因素）夏季冬季>夏季真空冬季真空<南方北方>南方真空北方真空<同樣條件：②晾水塔的冷卻效果（淋水盤脫落、冷卻塔幾米內無建筑物）⒉冷卻水溫升蒸汽的放熱被冷卻水吸收傳輸出來。熱量平衡方程式為：③（開式供水）熱水回流由熱平衡方程求得：循環(huán)倍率m：冷卻水量與被凝結蒸汽量之比。m真空初投資運行時循環(huán)水泵電耗m=50～120是汽化潛熱，考慮濕度后，在2140～2220KJ/Kg左右，取平均值，則循環(huán)水泵以及電機容量增大循環(huán)水管路加粗末級葉片增長開啟臺數影響凝汽器內壓力的三個因素：運行時：尋求最佳真空pc△p△pel-pc△pel-pc△pnet極限真空最佳(或經濟)真空循環(huán)水量增大，凝汽器真空上升，使機組出力增加，但同時輸送冷卻水的循環(huán)水泵的功率也增加，則當

最大時所對應的真空為凝汽器最佳真空。繪得上圖的前提條件為：只有一臺循環(huán)水泵運行，且冷卻水量可連續(xù)調節(jié)而實際并非如此，故應通過實驗才能定出不同負荷下的最佳真空。影響凝汽器內壓力的三個因素：⒊凝汽器傳熱端差傳熱方程:凝汽器的傳熱過程是管外凝結放熱、管壁導熱、管內污垢導熱和冷卻水的對流傳熱。對數平均溫差tw1蒸汽1水2主凝結區(qū)空冷區(qū)ttstw2空冷區(qū)面積較小假設ts沿整個換熱面不變影響凝汽器內壓力的三個因素：影響的主要因素設計時運行時傳熱面積Ac，投資，需技術經濟比較決定，不宜過小，3～10℃⑴

冷卻面積Ac雜物堵塞，人為堵塞(銅管泄漏后)Ac⑵傳熱系數K凝汽器嚴密性變差，抽氣器工作性能惡化；管內結垢膠球清洗；最佳水速：1.5～2.0m/s影響凝汽器內壓力的三個因素：凝汽器的空氣來源：由新蒸汽帶入汽輪機由設備不嚴密處漏入危害：管表面附近聚積形成氣膜阻礙了蒸汽的凝結放熱凝結水過冷度增大過冷現象:凝水溫度低于凝汽器入口蒸汽溫度的現象。所低的度數稱為過冷度過冷度1℃，煤耗0.1%危害低加吸熱量凝水含氧量低加管道和設備腐蝕引起過冷的正常原因（表面式凝汽器工作機理決定）：

三、空氣的危害管子外表面蒸汽分壓力低于管束間平均分壓，使蒸汽凝結ts0溫度低于管束間混合汽流溫度；汽阻使管束內層壓力降低，也使凝結溫度ts降低。管子外表面的水膜直接受管內冷卻水冷卻，水膜的導熱溫差使水膜的平均溫度(tsi+ts0)/2低于水膜外表面的蒸汽凝結溫度ts0；過冷度固有2.8℃壓力及溫度至流動的中心距離pspcpapstsotstsi熱流及蒸汽流動方向三、空氣的危害產生過冷水的不正常原因⑴冷卻水管束排列不合理；⑵漏入空氣過多或抽氣器工作不正常，使空氣分壓增大；⑶凝結水位過高，淹沒冷卻水管，使凝結水被進一步冷卻。排列不合理，上層凝水滴落在下層管束上產生沖擊，水滴飛濺破壞流場分布，增大汽阻，過冷度增大總壓pc一定，越靠近冷卻水管，pa，蒸汽分壓力ps，凝結水過冷度增大減小過冷度方法：三、空氣的危害管束布置留有相當大的蒸汽通道，使一部分蒸汽能直通凝汽器底部。在凝結水落入熱井之前，與蒸汽進行充分接觸，這種效應稱為蒸汽回熱作用。采用回熱式凝汽器可減小過冷度三、空氣的危害過冷度是否變化作為初步分析真空下降原因判據汽側原因抽氣器失?；蚵┤肟諝庠龆嗬鋮s水管束排列不合理凝結水位過高，淹沒冷卻水管真空下降伴隨過冷度增大真空下降，但無過冷度增大水側原因循環(huán)水量減小冷卻管結垢凝汽器水阻大三、空氣的危害對凝汽器的要求：1、有較高的傳熱系數和合理的管束布置；2、凝汽器本體及真空系要有高度的嚴密性；3、凝結水過冷度及汽阻要??；大型機組凝汽器的過冷度一般為0.51

C。4、水阻要?。荒魉璧拇笮≈苯佑绊懙窖h(huán)水泵的耗電量，大型機組一般為4m水柱左右。5、凝結水的含氧量要??；（一般高壓機組要求凝結水的含氧量小于0.03毫克/升）6、便于清洗冷卻水管；四、凝汽器的結構1、接頸（喉部）：具有一定的擴散角。是各種蒸汽和水的便利匯集點。如布置有旁路減溫水，低壓加熱器。2、外殼：圓筒形外殼和方形外殼。鑄鐵鑄造：接縫少、不易漏如空氣；但是鑄鐵承受較大的溫度變化時容易產生裂紋。鋼板焊接（10~15mm厚的鋼板）：結構簡單、制造方便、耗金屬量少、可分組運輸、施工方便。3、端蓋：用生鐵鑄造或用鋼板焊接而成四、凝汽器的結構4、管板和中間隔板中間隔板：為了避免管子的振動和減小管子的撓度，沿管子的長度方向設有中間隔板作為支撐板。中間隔板的管孔中心比管子中心線略高，其目的是：使管子和隔板緊密接觸，改善管子的振動，補償管子受熱的彎曲應力；同時提高傳熱效果。5、冷卻水管H68黃銅管：含銅68%、含鋅32%，抗腐蝕性能較差；HSn70-1海軍黃銅（含錫1%）；在黃銅中加入（0.08~0.5）%的砷可以防止脫鋅，故近來開始使用含砷的黃銅管；不銹鋼管、鈦合金管。四、凝汽器的結構凝汽器的管束布置冷卻水管在凝汽器板上的基本排列方法三角形排列法正方形排列法輻向排列法凝汽器管束布置的要求減小汽阻減小過冷度均勻熱負荷（總體傳熱系數較高）凝汽器評價指標①真空②凝結水過冷度③凝結水含氧量④水阻四、凝汽器的結構6、凝汽器與汽輪機排汽口的連接（1）凝汽器裝在自己的基礎上，以套管式水封或膨脹補償器與排汽管相連。（2）凝汽器與汽輪機排汽口之間采用固定的法蘭聯(lián)接或焊接，凝汽器座于彈簧支座上。7、向空排汽門在與凝汽器喉部相連的專用排汽管道上或排汽缸上裝有向空排汽門。四、凝汽器的結構按汽流方向分按冷卻水的流程分

按垂直隔板分

按凝汽器汽側壓力分

凝汽器管子排列方式管束布置凝汽器選用單背壓、單殼體、對分雙流程、表面式凝汽器。設備主要規(guī)范如下：冷卻面積：21600m2冷卻水量：39000t/h循環(huán)倍率：55水側水阻：71kPa凝汽器背壓:5.4kPa.a(冷卻水溫為22℃)換熱管材質：TP317冷卻水質：城市中水四、凝汽器的結構五、真空除氧凝結水含氧量大銅管腐蝕、凝結水系統(tǒng)管道閥門腐蝕凝汽器都設有真空除氧裝置加設鼓泡除氧啟動、低負荷其他非正常工況投入加熱蒸汽鼓泡通入熱井，混合加熱凝結水至飽和溫度放出不凝結氣體一般真空除氧裝置蒸汽量少不能到達熱井回熱凝結水60％額定負荷以上除氧效果較好低負荷和機組啟動時除氧效果較差pc漏入空氣量過冷度五、真空除氧六抽氣器抽氣器的作用：抽取凝汽器汽側空間的不凝結氣體，以保持汽側良好的傳熱狀態(tài)和凝汽器真空。機組啟動時，在汽輪機內部建立真空，加快汽缸及轉子加熱。抽氣器的類型：射流式抽氣器水環(huán)式真空泵射汽抽氣器射水抽氣器逐步取代射水抽氣器母管制機組單元制機組（一）射汽抽氣器工作蒸汽壓縮后的汽氣混合物汽氣混合物超音速汽流抽吸動量交換夾帶高度真空混合室與凝汽器抽氣口相連工作噴嘴外殼擴壓管射汽抽氣器汽源節(jié)流降壓的主蒸汽或除氧器汽平衡管工作蒸汽（一）射汽抽氣器單級，混合物排入大氣不回收工質射汽抽氣器啟動抽氣器主抽氣器多級（2-3級），降低單級擴壓比，提高效率，回收工質（一）射汽抽氣器（二）射水抽氣器混合室擴壓管工作水室噴嘴射水泵高壓工作水（循環(huán)水）與凝汽器抽氣口相連逆止閥，射水泵停水防止工作水倒入凝汽器喉部優(yōu)點：無需汽源工作可靠無需啟動抽氣器壓力水在噴嘴中降壓增速，水射流形成高度真空抽吸氣汽混合物，在混合室中牽連不凝結氣體運動。水射流達到一定行程后發(fā)生破碎，與不凝結氣體產生碰撞與強烈的動量交換，壓縮升壓，然后利用水柱自重對其進一步壓縮。不能回收工質缺點：噪音大效率低長2.5~4m（二）射水抽氣器空腔1～3的容積，吸氣過程；空腔4～6的容積，排氣過程。（三）水環(huán)式真空泵外殼偏心葉輪

工作水同心水環(huán)123654假如葉輪不偏裝同心水環(huán)吸氣口排氣口真空泵組水環(huán)除起液體“活塞”的作用外，還有冷卻、密封作用。真空泵組主要有：水環(huán)式真空泵、氣水分離器、冷卻器等及其連接管道、閥門和控制部件組成。從凝汽器來的氣體經過氣動蝶閥后，沿泵抽氣管進入水環(huán)式真空泵，泵排出的水和氣體的混合物從泵的出口管到達氣水分離器，分離后的氣體經氣體排放口排入大氣，分離出來的水與來自水位調節(jié)器的補充水一起進入冷卻器。冷卻后的水分兩路：一路直接進入泵體作為工作水的補充水，使水環(huán)保持穩(wěn)定而不超溫；另一路經節(jié)流孔版噴入真空泵抽氣管，使即將進入真空泵的氣體中所攜帶的蒸汽冷卻凝結下來，以提高真空泵的抽吸能力。分離器高水位溢水、真空泵和冷卻器停用時的放水排入地溝。

在一定條件下，抽氣容積流量、泵軸功率、等溫效率與抽氣壓力的變化。

1、水環(huán)式泵的抽氣量隨抽氣壓力的降低而減小。一般兩臺真空泵并列運行或在真空泵上并接一個噴射器。

2、工作水溫升高，抽吸能力下降運行中要保持冷卻器正常運行，以保持真空泵的抽吸能力。

3、泵轉速在額定值用提高轉速的方法來提高抽吸能力不可取。

4、當抽吸壓力變化時，真空泵所消耗的功率沒有明顯變化，水環(huán)式真空泵比較經濟。真空泵的運行特性七、多壓式凝汽器有兩個以上排汽口的大容量機組的凝汽器可以制成多壓凝汽器。下圖為雙壓凝汽器的示意圖。冷卻水由左側進入，右側排出。凝汽器汽側用密封的分割板隔成互不相通的兩部分，進水側的冷卻水溫較低，汽側壓力也低出水側冷卻水溫較高，汽側壓力也較高，這就構成了雙壓凝汽器。依此類推，可以制成三壓式、四壓式，在美國最多有六壓式。優(yōu)點：1、在一定條件下，多壓凝汽器的平均折合壓力比單壓式的低，平均凝汽溫度降低，亦即降低平均凝汽器真空。2、利用高壓凝汽器的高溫凝結水加熱低壓凝汽器的低溫凝結水，減少低壓加熱器抽汽量，減小發(fā)電熱耗率。七、多壓式凝汽器缺點：系統(tǒng)復雜，增大水阻。多壓式凝汽器更適用于汽溫高的地區(qū)(tw1高)、缺水地區(qū)(m小)和回流供水(m小，△t大)的機組。向心式管束布置的凝汽器在組裝中七、多壓式凝汽器（一）凝汽器運行狀況好壞的標志（1）能否達到最有利真空；（2）能否保證凝結水的水質合格；（3）凝結水的過冷度能否保持最低。八、凝汽器運行（二）凝汽器運行中的主要監(jiān)視參數（1）凝汽器內的真空；

（2）凝汽器入口的排汽溫度；（3）凝結水溫度；（4）凝汽器的冷卻水進、出口溫度；（5）凝汽器冷卻水的出入口壓力差；

（6）凝汽器熱水井水位；（7）循環(huán)水泵的電流。真空急劇惡化的原因及處理：1、循環(huán)水中斷現象：凝汽器真空急劇下降，排汽溫度顯著上升，循環(huán)水泵電流到零或只有空載電流，凝汽器的循環(huán)水進出口無壓力差。處理方法：

1）首先啟動備用循環(huán)水泵，關閉事故水泵得出水門；若兩臺水泵都處于運行狀態(tài)同時跳閘時，及時發(fā)現未反轉時，可強行合閘。強行合閘無效時，應關閉兩臺泵的出口門，啟動臨近機組的備用泵供水。（三）真空惡化的原因及判斷方法八、凝汽器運行2）若離心式循環(huán)水泵電流降至空載數值時，表明循環(huán)水泵雖在運轉，但已斷水。應查明原因作如下處理：若是吸水池水位過低，應立即關閉循環(huán)水系統(tǒng)排水門并補充水源，待水位升高后重新啟動；若是水泵吸水側漏入空氣，則應更換盤根，消除漏氣點，同時啟動真空抽氣系統(tǒng)抽出漏入空氣。如果水池水位不低，則應檢查入口并清理雜物，然后重新啟動。2、凝汽器滿水現象：凝結水位升高，淹沒了抽氣器入口空氣管口，空氣不能被抽出原因：銅管破裂、凝結水泵故障，負荷增加時未開大主凝結水門，誤開大再循環(huán)水門、軟化水門等。處理方法：啟動備用凝結水泵，根據負荷增加情況相應開大凝結水出水門，關小再循環(huán)水門，使凝汽器水位恢復正常。八、凝汽器運行3、低壓軸封供汽中斷；4、抽汽器的汽（水）源中斷；5、真空系統(tǒng)管道嚴重漏氣。真空緩慢下降的原因及處理：

1、循環(huán)水量不足；2、抽氣器工作失常；

3、凝汽器水位升高；4、真空系統(tǒng)管道及閥門不嚴密漏氣；

5、凝汽器冷卻表面污臟。真空下降的影響及處理基本原則：1、影響：使機組的經濟性下降；嚴重時排汽溫度升高易引起排汽缸變形，引起汽輪機動靜摩擦。2、處理基本原則：減負荷運行并查找原因，予以消除，如真空下降至極限值時，仍無法消除作緊急停機處理。八、凝汽器運行（四）凝結水過冷卻的監(jiān)視及其消除

凝結水過冷度也是隨熱負荷而變化的。一般在小負荷的情況下，過冷度較大。產生過冷卻的原因：凝汽器內積有空氣；凝結水位過高；凝汽器內管子排列不佳或布置過密。消除過冷卻常用方法：合理安排、布置凝汽器的管束，減小汽阻；利用排汽回熱加熱凝結水；加強真空系統(tǒng)維護，減少漏氣量及空氣的積聚；加強運行監(jiān)督、維護、調整工作，使凝汽器水位維持在正常值。八、凝汽器運行（五）凝結水質的監(jiān)督與對策凝結水質的不良大部分是由于冷卻水漏入凝汽器的汽側所至，若發(fā)現水質不合格時，則應查出漏泄的水管，然后用木塞或紫銅塊堵死。銅管的漏泄原因通常有：銅管在管板上的接口不嚴密；銅管受機械振動、電化學腐蝕和化學腐蝕等產生破裂。循環(huán)水長時間中斷時，要等到凝汽器溫度低于50才能重新向凝汽器供水？當循環(huán)水中斷后，排汽溫度很快升高，凝汽器的拉筋、低壓缸銅管均作橫向膨脹，此時通入循環(huán)水銅管首先受到冷卻，而低壓缸、凝汽器的拉筋卻得不到冷卻，這樣銅管收縮，而拉筋不收縮，銅管會有很大的拉應力。將會使銅管端部脹口拉松，造成銅管泄漏。八、凝汽器運行？（一）凝汽設備汽側的嚴密性

1、真空嚴密性試驗（每月一次）

條件：80%負荷，抽氣器的空氣閥嚴密，保持負荷和參數穩(wěn)定。實驗步驟：緩慢關閉凝汽器的抽空氣門直到全關。機組穩(wěn)定1分鐘后，記錄真空值的變化，連續(xù)記錄5分鐘，

注意：試驗中真空的變化，如下降超過某一定值應停止試驗恢復運行并查找原因。

結果分析：真空下降值小于3mmHg/min為良好；超過5mmHg/min為嚴密性不合格；4mmHg/min為合格。

九、凝汽設備的嚴密性的檢驗方法2、查找漏氣點的方法：蠟燭火焰法（不適用于氫冷發(fā)電機系統(tǒng)）；汽測灌水試驗法（最有效的方法但須在機組停運情況下進行）；氦氣檢漏儀法。

3、凝汽器灌水試驗:汽輪機大修后真空系統(tǒng)灌水試驗，檢查嚴密性，檢查時可采用加壓法，壓