单元六课题二 汽轮机凝汽器PPT

高低压侧连通管
600MW汽轮机凝汽器凝结水回热通道和管道
淋水盘
HP至LP通道
回热管
（2）凝结水真空除氧装置


由于部分蒸汽可以 直接通到凝汽器底 部，对落下的凝结 水进行回热的同时 可以进行除氧。 利用淋水盘将水流 细化，并落在溅水 角铁上，增大水流 和蒸汽的接触面积， 提高除氧效果。
凝汽器淋水盘
喉部支撑钢架（斜撑方法）的焊接
（4）凝汽器与排汽缸的连接和支撑方式

600MW汽轮机设计上凝汽器底部采用刚性支 承，与排汽缸的连接采用不锈钢膨胀节， 在设计中采取高压侧接颈因仅有垂直补偿, 采用单波形膨胀节；在低压侧接颈上布置 双波形膨胀节的方式,以增大其横向补偿 裕量,更好地解决低压排汽缸的横向膨胀 问题，提高膨胀节的使用寿命 。
（3）接颈内部钢管支撑


为什么要加钢管支撑？ 因接颈在真空下工作,必须承受大气压,需具 有足够的强度和刚度,因此凝汽器接颈一般 设计利用内部钢管支撑加强. 有正交支撑和斜撑两种形式.采用斜撑方法 的接颈中央没有支撑管,汽流阻力小,留出足 够空间使蒸汽能顺畅均匀地流经接颈进入凝 汽器管束，同时低压加热器和抽汽管道布置 方便.

汽轮 机排 汽口
汽轮机排汽口
东电清河电厂7、8号低压加热器穿装
（2）凝汽器水幕保护



A.安装位置：水幕保护在凝汽器喉部，低旁排汽口上部， 环绕喉部一圈。 B.作用：凝汽器水幕保护装置的喷水形成水幕，可以防 止低旁蒸汽进入凝汽器后引起低压缸升温，保护低压汽 缸。另外在低负荷、空负荷时排汽温度高，也可防止高 温排汽直接冲刷凝汽器冷却水管。 C.控制:凝汽器温度测点在凝汽器内二级低旁排汽口上 方附近（#7、8低加上方），用它来监视凝汽器低旁排 汽口的温度，用这里的温度代表凝汽器的温度，以决定 能否开启低旁和是否需要开启凝汽器水幕保护。若该处 高时快关低旁且闭锁（85℃报警，100℃快关低旁）， 也可以根据此处温度开、关凝汽器水幕保护阀。

（1）通过使蒸汽凝结建立真 空： 凝汽器压力＝蒸汽分压力+ 空气分压力
空气漏入量
蒸汽排入量 循 环 水 出 口
pc ps pa



（2）通过保持热量和物质平 衡保持真空： 蒸汽排入量＝蒸汽凝结量：Ps 空气漏入量＝空气抽出量：Pa
空 气 抽 出 量
蒸汽凝结量

循 环 水 进 口
凝汽器换热示意图
600MW汽轮机凝汽器底部采用刚性支承
考虑凝汽器 的膨胀
低压侧膨胀 量较大
凝汽器弹簧支撑

有些汽轮机凝汽器底部安装在弹簧支架上，可以吸收汽缸 及设备的热膨胀，与低压排汽缸则采用刚性连接，不使用 膨胀节。
（5） 600MW汽轮机凝汽器喉部膨胀节


凝汽器运行时,凝汽器壳体向上膨胀,排汽缸向下膨 胀,要求二者之间连接一个具有垂直补偿能力和横 向补偿能力的壳体膨胀节。 一般有两种形式:金属膨胀节和橡胶膨胀节,其中金 属膨胀节优点是可采用全焊形式,密封可靠,运行中 无需维护,但与橡胶膨胀节相比,其横向补偿能力较 小,一般用于横向补偿量小的情况;橡胶膨胀节的最 大优点是横向补偿能力大,但由于采用螺栓夹板连 接,密封不十分可靠,一般须设计水封槽,运行时需 维持水封水位,并且橡胶有老化问题,在凝汽器的寿 命期内,需要更换橡胶带.
7、多压凝汽器的应用
（1）一般循环水温tw1较高、缺水（m 小，Δt大）的地区，多压凝汽器的经济 性较好。 （2）600~1000MW机组，采用多压凝 汽器可提高电厂经济性约0.2%~0.3%。

二、凝汽器结构
1、总体结构：
凝汽器一般由接颈、外壳、水室、管 束、管板（中间隔板）、支撑杆、挡 汽板、空气冷却区、热井等部分组成。 东方600MW超临界汽轮机凝汽器采 用双背压、双壳体、表面式、双汽室、 八水室、对分单流程、并列横向布置、 壳体和水室全焊接结构。
600MW凝汽器管束结构之一
结构

辐向管束

汽流通道 排汽通道 空冷区



汽流可通底部 加热凝结水
30 0 汽 轮 机 凝 汽 器 辐 向 带 状 排 列
MW
600MW汽轮机凝汽器排汽通道
教堂窗式凝汽器内部结构
管束

支撑杆（拉杆）

预冷却区 空气冷却区 抽气口

600MW凝汽器管束的结构之二
Ts 2 Tw21 t2 t2
TS2 Tw2
TS1 Tw1 t1 t1
因高,低压侧凝汽器 冷却水进口温度不 同,故在两个凝汽 器壳体内形成不同 的压力。
凝汽器冷却水流程
冷却水先从低压侧凝汽器前水室进入低 压侧管束,然后从低压侧后水室流出,经 过冷却水连通管进入高压侧凝汽器. 因高,低压侧凝汽器冷却水进口温度不 同,故在两个凝汽器壳体内形成不同的 压力.
4、凝汽器真空的确定
pc ps pa
Ps ts
温度
蒸汽凝结温度 传热 循环水出口温度 端差 循环水 温升 循环水进口温度 循环水流程
t s t w1 t t


冷却水进口温度tw1 冷却水温升Δt 凝汽器的传热端差δt

蒸汽凝结温度
5、凝汽器双压的形成
温 度 TSd TS1 Tw21 Tw1 2 号凝汽器 1 号凝汽器 流程 单压和双压凝汽器蒸汽压力
（2）凝汽器内部管束布置结构

管束
Fra Baidu bibliotek
汽流通道 管束间挡汽板 排汽通道 空冷区挡汽板 空冷区

（3）管束布置的基本形式

主要有带状布 置、辐向块状 布置和教堂窗 布置等方式。

①凝汽器管 束辐射式带 状（卵形管 束）布置。
卵形管束

该凝汽器设 置了3处集 水板（挡汽 板），这些 集水板除了 有收集凝结 水的作用外， 还可以分隔 各管束区的 汽流。
3、壳体
型式：大机组 一般采用焊接 结构。 特点：结构简 单，便于制造、 运输和安装， 金属消耗量少。

组装（焊接）壳体
4、接颈 (又称喉部)


（1）接颈中布置有哪些部件？ 接颈接颈(又称喉部)上接壳体膨胀节,下接 凝汽器的管束模块,接颈中布置有合体式低 压加热器及其抽汽管道,小汽机排汽管和低 压旁路系统的减温减压装置、水幕喷射管 （四周布置形成喷水水幕）等。
凝结水泵
六、真空泵组
本机组采用双级水环式真空泵，其配备一套相应的附属设备， 如冷却器，气水分离器及阀门、管道等，它们共同组成真空泵 组。
又称为山 字形管束
排汽通道 空气冷却区
带状管束优点


带状管束的特点是，整个管束布置成连续的条 带状，形成明显的进汽通道和排汽通道，每一 股汽流从进汽通道穿过管束条带基本上完成凝 结任务，剩余汽气混合物沿着排汽通道一直流 向空冷区。 在600MW汽轮机凝汽器的设计中,管束设计为 辐射式带状管束，管束四周呈封闭的带状,空气 冷却区布置在管束的中央,管束四周进汽,在管束 四周有足够的蒸汽通道,流速均匀,汽阻极小,且 有部分蒸汽直接下流对凝结水进行回热除氧.
（3）冷却水管支撑

利用中间隔板将冷却水管支撑为中间呈弧形向上凸 起的形状，作用：①确保冷却水管和管板紧密结合； ②适应管板和冷却水管的热膨胀，减小热应力；③ 改善冷却水管的振动性能；④使凝结水盐弯曲的冷 却水管表面向两侧流动，再沿着隔板流入热井，减 少水膜聚集，提高传热效果。
（4）冷却水管的安装工艺
淋水盘下管道
三、凝汽器胶球清洗装置
五、凝结水泵结构特点




双层壳体筒形立式多级离心水泵 共四级，首级为双侧进水。 采用抽芯式结构 外泵壳整体焊接，具有良好的密 封性能 内壳体由压水接管、导叶体、泵 体、吸入喇叭口等组成，用螺栓 连接。 内壳体插入外筒体内，通过外筒 体的上法兰用螺栓禁固在基础上， 并在吸入喇叭口处设置径向支撑。 在不拆卸外筒体的条件下，可抽 出泵的转子、密封、轴承等，进 行解体，便于装拆检修和更换。
膨胀节
接颈
600MW机组凝汽器喉部不锈钢膨胀节

排汽口

接颈
5、水室：冷却水进出和转向的空间
7、管束





（1）布置原则: 1)在管束之间和管束与壳体壁之间应设有一定宽度 的蒸汽通道,使蒸汽能自由地流向管束的各个部分 而使管束的热负荷较均匀; 2)蒸汽—空气混合物向抽气口流动的路径要短而直, 以降低汽阻，适当提高蒸汽—空气混合物的流速， 提高空冷区的传热效果,减小空冷区面积; 3)用挡汽板划分出空冷区，尽量使主凝结区落下的 凝结水不与空气含量高的汽—气混合物相接触； 4）设有一定的通道使部分蒸汽流向管束下部回热 凝结水.

凝汽器冷却水流程
6、双压凝汽器特点



与单压凝汽器相比,采用双压凝汽器具有以下优点 （1）首先,双压凝汽器比相同冷却面积和冷却水流 量的单压凝汽器具有更低的平均凝汽器压力,因而 可以提高机组的效率和出力. （2）当凝汽器压力相同时,采用双压凝汽器可减少 冷却面积或冷却水量,因而可以减少投资或降低运 行费用. （3）由于双压凝汽器将低压侧的凝结水引入高压 侧,并使之回热到高压侧所对应的较高的饱和温度, 使得凝结水出口温度得以提高,从而提高了凝结水 泵进口温度,改善了凝结水回热系统,增加了机组的 效率.
7、冷却水管

（1）冷却管材料:对海水用钛管,对其它冷却水用不 锈钢冷却管 。
安装中的不锈钢多向扰流管凝汽器内部
改造后的不锈钢多向扰流强化换热管
换管后 的汽室 照片 （中部）
（2）管子的排列方式




三角形：换热效果 好，布置紧凑，但 汽阻大； 正方形：布置稀疏， 汽阻小，但换热效 果差； 辐向排列：介于二 者之间。 后两种用于凝汽器 进口处，第一种用 于其他空间。
600MW 汽轮机 凝汽器
一、双压凝汽器

1、概念：双压凝汽器是指来自两个汽轮机排汽口 的蒸汽分别引入汽侧分隔、水侧串联的真空不同的 两个汽室中冷却凝结的凝汽器。
双压凝汽器结构
低压缸排汽
凝汽器
低压缸排汽
HP
凝汽器
LP
LP
凝泵
2、双压凝汽器汽水流程
凝结水串联方式
3、凝汽器真空的建立和维持

加强型钢与支撑杆
9、抽气口和管束的布置

抽气口的布置：基本上有汽流向心、向侧、向上、 向下四种。
汽流向侧下

汽流 向心
汽流向上
多区域汽流向心
10、空气冷却区

凝汽器的传热面分为主凝结区和空气冷 却区两部分，这两部分之间用档板隔开， 空气冷却的面积约占凝汽器面积的5％10％。 （1）设置空气冷却区的目的：主要是 冷却空气，使其容积流量减小，进而减 轻抽气设备的负荷，有利于提高抽气效 果。

凝汽器不锈钢管的穿装焊接采用了先 定位胀后焊接再强胀的新工艺 ，且定 位胀与强胀的胀接深度、扩张系数均 不相同，增加了施工难度。
① 穿 管

推拉

② 推 拉

③ 切 管

④ 胀 管

⑤焊 接 （氩 弧焊）
⑥强胀
8、中间隔板及其加强型钢、支撑杆




隔板可通过加强型钢和定距拉杆（支撑杆）与壳体 侧板连接成整体框架，使得整体刚性增强。 （1）中间隔板的作用：固定冷却水管，并将汽侧 空间分隔成若干汽室。 （2）隔板支撑杆的作用：采用支撑杆把隔板串联 起来并固定在两侧水室外壳上，便于安装中隔板找 正（保证管孔同心），并增加隔板和冷却水管连接 刚性。 （3）加强型钢作用：与支撑杆一起提高隔板的刚 性。

小型凝汽器内部结构
喉部
1- 管束隔板 8-水室隔板 2-冷却管束
7-人孔 3-抽气口
4-挡板 5-空气冷却区 6-热井
600MW汽轮机双压凝汽器结构
2、凝汽器的结构设计要求

凝汽器在结构上应有合理的管束排列，以提高总的 传热系数和降低汽侧阻力；合理布置空气冷却区和 抽气口，防止形成空气死区；配备有效的抽气设备， 以保证良好的热交换；喉部要有良好的空气动力特 性，以保证排汽较均匀地进入冷却管束，不致形成 汽流旋涡而浪费部分冷却面积；整个外壳要有良好 的气密性和足够的刚度，以利于提高真空严密性和 防止外壳变形；要使汽流良好地加热凝结水，并达 到一定的除氧效果；根据管子振动计算选择合理的 中间支撑板跨距，避免运行时引起管束共振而使管 束遭到破坏。
（2）罩形挡板

在空冷区顶部设置有罩形挡板,将主 凝结区落下的凝结水与空气含量高 的汽一气混合物隔开,抽气管布置在 三角形空冷区顶部,使得空冷区面积 得以较大程度减少 。
凝汽器空气冷却区罩形挡板
（3）空气冷却区抽气管
抽空气管（内部）
11、凝结器凝结水回热系统
（1）回热流程
回热的作用：提高凝结水温度，减小 凝汽器端差；同时对凝结水除氧。