凝汽器与真空系统课件

凝汽器的最佳真空
凝汽器的变工况
凝汽器偏离设计工况的工况，称为凝汽器的变工况。 当机组负荷变化时，凝汽量要发生相应的变化；冷却 水进口温度会随气候不同而改变，冷却水量也随循环 水泵的运行方式而变化，这些变化都使凝汽器处在变 工况下工作，凝汽器内的压力也同时发生变化。凝汽 器压力随凝汽量、冷却水量和冷却水进口温度变化而 变化的规律称为凝汽器的热力特性，或称为它的变工 况特性。下面分析一下这二个变量之间的关系。
凝汽器与真空系统
凝汽器是属于凝汽式汽轮机的辅机范畴的，它是凝汽式机组的 一个重要组成部分，因为它工作性能的好坏直接影响着整个机组的 热经济性和安全性，所以，掌握凝汽器的工作原理及特性是十分必 要的。
组成：凝汽器、抽气设备、凝结水泵、循环水泵及其连接管道。
作用： 凝汽器：将汽轮机排汽凝结成凝结水并在汽轮机排汽口建立高度 真空。 抽气设备：启动时建立真空，运行时维持真空。 凝结水泵：将凝汽器中的凝结水升压后送入除氧器。 循环水泵：将循环水升压后送入凝汽器并维持循环水的流动。
如图所示为凝汽设备的原则性系 统图。循环水泵4使冷却水不断地 流经凝汽器3。进入凝汽器的蒸汽 被冷源冷却后，凝结成水。凝结水 被凝结水泵5抽出，经过加热器和 除氧器等进入锅炉循环使用。由于 凝汽器在工作时内部具有高度真空， 所以空气会从不严密处漏入。为了 防止空气在凝汽器内积存，就要不 断地将空气抽出，所以，还设有抽 气器6。
什么是极限真空?
1.凝汽器的最佳真空有最佳设 计真空和最佳运行真空两种概 念。 2.凝汽器的最佳设计真空是指 在新设计一个发电厂时，整个 发电厂冷却系统中所选择的设 备容量、参数、设备相互匹配 以及年运行费用为最少时所确 定的凝汽器压力。 3.凝汽器的最佳运行真空是指 在一个已投运的热力系统中， 设备的型式、容量、参数及设 备间的匹配关系都确定的条件 下，使热力系统运行时的热耗 为最小的凝汽器压力。
凝汽器运行时，冷却水从前水室的 下半部分进来，通过冷却水管（换 热管）进入后水室，向上折转，再 经上半部分冷却水管流向前水室， 最后排出。低温蒸汽则由进汽口进 来，经过冷却水管之间的缝隙往下
流动，向管壁放热后凝结为水。
在启动过程中凝汽器真空是由主、
辅抽汽器将汽轮机和凝汽器内大量空 气抽出而形成的。
2．传热端差 δt
凝汽器的端差反映了凝汽器内部的传热好坏。若端差小则传热效果好同时 真空也会较高。 当冷却水量和冷却水进口温度一定时：凝汽器真空随机组负荷减小而升高； 当冷却水量和机组负荷一定时：凝汽器的真空将随冷却水进口温度的降低而 升高。因此，在其他条件相同的情况下，凝汽器的真空，冬天要比夏天高些。
3.抽汽器必须把漏入的空气和 排汽中的其它气体抽走。
凝结器的真空形成和维持必须具备 三个条件?
极限真空是指汽轮机的背 压降低到某一数值后，蒸汽的 膨胀有部分是在末级动叶栅后 进行的，这些蒸汽已不具备做 功能力。我们将蒸汽在末级动 叶斜切部分膨胀达到极限时的 背压，称为极限背压，它对应 的真空称为极限真空。
最后应该明确，对每一个工况，凝汽器都有一个对应的最有利真空。以此 为基准，真空再提高，将使机组的热经济性降低。真空过度降低，即所谓真 空恶化，将引起一系列不良后果。如使机组的理想焓降相应减小，在认为此 时机组的损失基本不变的前提下，机组的效率要降低；低压缸因蒸汽温度升 高而变形，使机组内动静之间的间隙变化，间隙消失会引起机组振动；有的 机组，低压转子的轴承座落在低压缸上（亦称轴承不落地，国产50MW、 100MW、200MW汽轮机就是这种结构），当低压缸膨胀时，原来分配在 轴系各轴承上的负荷要发生变化，这也能引起机组振动；机组背压变化，轴 向推力也随着变化，变化幅度大了，也影响机组的安全运行；由于铜管和凝 汽器壳体的线胀系数不一样，真空的频繁变化，会使铜管端部在管板中的胀 紧程度遭到破坏；真空恶化时，空气分压力增大，使凝结水中的含氧量增加 等等。因此，一旦真空恶化时，机组被迫减负荷或停机。
凝汽器中真空的形成主要原因?
在正常运行中，凝汽器真空的形
成是由于汽轮机排汽在凝汽器内骤然
凝结成水时其比容急剧缩小而形成的。
如蒸汽在绝对压力4kpa时蒸汽的体积
比水的体积大3万倍，当排汽凝结成
水后，体积就大为缩小，使凝汽器内
形成高度真空。
1.凝汽器铜管必须通过一定的 冷却水量；
2.凝结水泵必须不断地把凝结 水抽走，避免水位升高，影响 蒸汽的凝结；
1．循环水温升 Δt
循环水温升Δt主要取决于冷却倍率。当冷却水量Dw不变时有：
由此可见：
Δt = 520 (DC / DW) = aDc
此时Δt与Dc成正比关系。在运行中，循环水温升是判断循环水系统 工作情况的重要指标。如果在运行中蒸汽负荷Dc没有变化，而循 环水温升Δt却发生变化，说明循环水系统的工作情况有变化，运 行人员应作相应的检查或调整。反之，当冷却水量Dw及其他条件 不变时，可根据Δt变化情况来判断凝汽器负荷Dc或机组负荷的变 化情况。
凝汽设备的任务是：
（1）在汽轮机的排汽口建立并 维持规定的真空度；
（2）将汽轮机的排汽凝结成洁 净的凝结水，并回收工质。
凝汽器按单、冷却效果好等优点。可是它对冷却水质要求高，
否则凝结水就不能再作为锅炉的给水。因为有这个缺点，所以现 在一般不采用它。
表面式凝汽器： 冷却工质与蒸汽被冷却表面隔开而互不接触。根据冷却工质
的不同又分为水冷却式和空气冷却式两种，由于用水作冷却工质 时，凝汽器的传热系数高，所需要的冷却面积小，因此在凝汽式 电厂中，一般都采用这种型式的。只有在严重缺水的地区及列车 电站上才采用空气冷却式凝汽器。
凝汽器中装有大量的铜管，
并通以循环冷却水。当汽轮机的排 汽与凝汽器铜管外表面接触时，因 受到铜管内水流的冷却，放出汽化 潜热变成凝结水，所放潜热通过铜 管管壁不断的传给循环冷却水并被 带走。这样排汽就通过凝汽器不断 的被凝结下来。排汽被冷却时，其 比容急剧缩小，因此，在汽轮机排 汽口下凝汽器内部造成较高的真空。