汽轮机论文1

汽轮机凝气设备效率改善
摘要：现代火力发电厂和核电厂的主要汽轮机型号都是凝气式汽轮机，凝气设备则是凝气式机组的重要组成部分。

凝气设备工作性能的的好坏将会直接影响机组的热经济性和安全性。

因此，凝气设备效率的改善和提高务必会给机组带来积极的经济效益。

关键词：汽轮机 凝气设备 效率 真空度 改善
一，凝气设备的工作原理以及其基本任务
汽轮机中经过做功的排气离开汽轮机后进入凝汽器，凝汽器内流入水或者空气等冷却工质，当乏汽与冷却水管表面接触时由于温度的下降乏汽会被凝结为凝结水。

此时由于体积的突然变小，会在凝汽器内形成真空。

而为了保持凝汽器内所形成的真空，需要抽气器不断地将凝汽器内多余的气体抽出，另外还需要通过凝结水泵将凝汽器底部的凝结水抽出凝汽器。

由上可知，凝汽器的基本任务是：一，在汽轮机排气口建立并维持高度的真空；二，将汽轮机的排气凝结为洁净的凝结水供给锅炉循环使用。

除此之外，凝汽器还会有部分的除氧作用以及储存部分凝结水的作用。

因此，凝气设备的运行效率的高低将会对整个热电机组的经济安全性产生重要的影响。

二，影响凝气设备工作效率的一些因素
在电厂中，需要监测凝汽器的性能指标包括真空度、端差、循环水温升、凝结水过冷度及水侧冷凝管壁运行清洁等。

凝汽器中蒸汽和循环水温度变化情况见图1。

图1：凝汽器中蒸汽和循环水温度沿冷却面的分布
凝汽器的真空度是指大地大气压与凝汽器内压力之差，即：
s a p p -=I
式中：I 为真空度，Kpa ；a p 为大气压力，Kpa ；
s p 为凝汽器压力，Kpa 。

凝汽器端差是指汽轮机背压下饱和温度与凝汽器出口循环水温度的差值，
即：
式中：t δ为端差，℃；s t 为凝汽器压力对应的饱和温度，℃；2w t 为凝汽器出口处循环水温度，℃。

凝汽器循环水温升是指循环水流经凝汽器后温度的升高值，即：
式中：t ∆为端差，℃； 1w t 为凝汽器进口处循环水温度，℃。

凝汽器凝结水过冷度是指凝汽器压力对应的饱和温度与凝汽器热井水温度的差值，即： 式中： c t ∆为凝结水过冷度，℃；c t 为凝汽器热井水温度，℃。

凝汽器水侧冷凝管壁运行清洁系数是指凝汽器实际总平均传热系数与理想总平均传热系数之比，即： 三，改善凝气设备效率的措施
综合汽轮机凝气设备的各项性能指标便可以得出提高凝汽器效率的各种方法，其中最主要和有效的效率提高措施就是提高凝汽器的真空度。

因此这里主要说明凝汽器真空度的影响因素以及提高真空度的措施，除此之外由于冷却水量和冷却面积的限制，蒸汽和凝结水之间必然还存在一定传热端差的影响；凝汽器的气阻和水阻的影响；凝结水过冷的影响以及凝汽器的密封程度和冷却水质好坏存在的的影响。

1，凝汽器真空度的影响因素和提高凝汽器真空度的措施
凝汽器的运行情况、状态和真空系统的严密程度决定了凝汽器的真空度，这其中冷却水的温度和流量，冷却水管的传热效率均会影响凝汽器的真空度。

冷却水流量：由于凝汽器的运行过程是蒸汽和冷却水之间的换热过程，因此冷却水流量的提高势必会给凝汽器的凝气效率带来积极的作用效果。

但是冷却水流量的增加需要配合汽轮机排气量增加，也就是凝汽器热负荷适当提高的基础下能发挥不错效率。

由传热原理可知排汽量越大则蒸汽凝结放出的热量就越多，冷却介质需带走的热量越多，然而冷却水量、传热面积、循环水温度是受生产成本所限制的。

所以又需要降低凝汽器的热负荷以求带来更好的凝气效率，在这之间就存在冷却水量增加和凝汽器热负荷减少的矛盾，这两者之间需要形成一定比例关2w s t t t -=δ1
2w w t t t -=∆c s c t t t -
=∆0K K Cf n
=
系时才会给凝汽器效率带来积极的影响。

这个比例系数可以通过一定的试验来确定。

可以通过改善一下凝汽器的凝气装置，将纯表面接触式凝汽器适当改装成混合式的凝气装置，加入雾化式冷却水的冷却减轻表面式凝汽器的热负荷，提高凝汽器的真空度。

冷却水温：由导热定律可知，热传导过程中温差增加会增加传热量。

因此在凝汽器冷却蒸汽过程中冷却水的温度越低，带走蒸汽的热量越多，也就越有利于蒸汽的凝结。

冷却水的水温则是主要取决于冷却塔的工作状况。

由于飞散及蒸发损失，冷却补充用水是较大的，及时补充冷水是保持冷却塔有效降温的重要措施。

应定时检查冷却塔内的分配管是否正常旋转，出水是否顺畅，填料层是否有泥垢等等。

降低凝汽器进口冷却水温是提高真空度的有效途径，它比提高循环水量更有效。

冷却水管传热效率：在凝汽器冷却水和蒸汽通过冷却水管壁换热的过程中，冷却水管常常会受到污染，包括水侧污染和气侧污染。

气侧污染主要是亚硫酸盐和石碳酸盐附着在冷却水管表面所致一般可用80℃-90℃热水冲洗掉。

而在水侧，由于冷却水在被加热的过程中其中的盐分会沉积在冷却水管的内表面。

由于附着物质的传热性能很差，将会使凝汽器的真空度一定程度的下降。

所以需要定期对冷却水管壁进行清洁。

在火电厂中广泛采用凝汽器胶球自动清洗装置，胶球在冷却水管内随冷却水的流动运动，通过挤压和摩擦将壁面的污垢随胶球带出管外。

轴封系统的影响：汽轮机的排汽口与低压轴封段相邻，因此轴封系统的工作情况对凝汽器有接的影响。

在轴封供汽调节装置正常工作的情况下，轴封供汽压力、轴加风机的容量对真空的影响较大，应通过试验的方法来确定合适的轴封供汽压力和轴加风机容量。

2，凝结水过冷对凝汽器效率的影响
除了凝汽器的真空度下降之外，凝汽器的另一个严重的工作不正常现象是凝结水的过冷。

凝结水过冷表明蒸汽冷凝过程中传给冷却水的热量增大，冷却水带走了额外的热量，降低了汽轮机组的热经济性。

为了降低凝结水过冷给机组经济性带来的不利影响，应从多个角度加以改善：（1）对冷却水管的排列进行合理布置。

（2）凝汽器内应设有蒸汽通道，使刚进入凝汽器的蒸汽到达凝汽器的底部加热凝结水。

（3）降低凝汽器内的气阻。

（4）避免凝汽器内的空气含量过多。

3，凝汽器密封度的影响
凝汽器在装配的过程中是需要做泵水试验以保证凝汽器的密封性的，但是在运行的过程中，由于种种原因，空气和循环水总是或多或少地漏入以凝汽器为主的真空系统内，这种泄露无疑会影响机组的经济性和安全性。

因此必须采取措施对这种情况加以避免。

为了监视凝气设备在运行过程中的严密性，要定期做真空严
密性试验。

消除喉部、管道接头，水位计连通接头、凝结水泵轴端密封装置等处的漏气点；检查清理喷嘴，保证其抽气效率。

根据负荷的变化，经常调整汽轮机轴封，不使其中断；经常检查负压系统的阀门；加强射气抽气器的运行调整，在其压盖处不应有松动现象。

结语：综合各种影响凝气设备的因素，要提高凝汽器的运行效率，除了在凝汽器设计的过程中需要满足各项性能指标，例如冷却水管材料的选择，冷却水管的排列布置，换热机构的调节变化，凝汽器的密封性等。

还需要操作人员在机组运行的过程中了解机组特性，提高日常维护水平，定期检查提早发现机组的不正常运行工况。

从而保证机组的良好经济效益和安全效益。

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