第四章_汽轮机的凝汽系统及设备
汽轮机原理第四章
（2）海勒式间接空冷系统
缺点：系统结构 复杂，设备多， 投资大；系统容 易发生冰冻；化 学水耗水大。
海勒式间接空冷机组
第一节
凝汽设备的工作原理、任务和类型
（3）哈蒙式间接空冷系统
优点：节约厂用 电、设备少、冷 却水系统与汽水 系统分开，两者 水质均可保证、 冷却水系统防冻 性能好。
缺点：空冷塔占 地大，基建投资 多；系统中要进 行两次表面式换 热，使全厂热效 率有所降低。
多区域汽向侧流动
凝汽设备的结构模型
600MW凝汽器三维结构图
600MW凝汽器三维结构图
600MW凝汽器三维结构图
凝汽器冷却管束隔板
凝汽器冷却管束隔板
凝汽器冷却管的安装
第一节
凝汽设备的工作原理、任务和类型
（2）表面式凝汽器的类型
汽流向下式 汽流方向 单流程 冷却水流程 双流程
汽流向上式
1000Dwcp (tw2 tw1 )
第二节
凝汽设备的真空与传热
循环水泵容量
循环倍率m：m Dw Dc 冷却水量与被凝结蒸汽量之比。 初投资 m
t 真空
循环水管路阻力
末级叶片长度
m=50~120
循环水泵电耗 双流程（水阻大）
开启台数
单流程（水阻小） m取较 m取较 (4.2.3) 大值 小值 直流（开式）供水 循环（闭式）供水
第二节
凝汽设备的真空与传热 A.由新蒸汽带入汽轮机
三、空气对凝汽器工作的影响
1.凝汽器的空气来源：
B.由设备不严密处漏入 管表面附近聚积形成气膜阻碍了蒸汽的凝结放热 2.危害： 凝结水过冷度增大
过冷现象:凝水温度低于凝汽器入口蒸汽温度的现象。 所低的度数称为过冷度
汽轮机凝结水系统设备介绍
汽轮机凝结水系统设备介绍1、凝汽器1）概述凝汽器的主要功能是在汽轮机的排汽部分建立一个较低的背压，使蒸汽能最大限度地做功，然后冷却成凝结水，回收至热井内。
凝汽器的这种功能需借助于真空抽气系统和循环水系统的配合才能实现。
真空抽气系统将不凝结气体抽出；循环水系统把蒸汽凝结热及时带走，保证蒸汽不断凝结，既回收了工质，又保证排汽部分的高真空。
凝汽器除接受主机排汽、小汽机排汽、本体疏水以外，还接受低压旁路排汽，高、低加事故疏水及除氧器溢流水。
我公司的凝汽器为双壳体、单流程、双背压表面式凝汽器，并列横向布置。
由两个斜喉部、两个壳体（包括热井、水室、回热管系）、循环水连通管及底部的滑动、固定支座等组成的全焊接钢结构凝汽器。
（见图10－2）凝汽器喉部上布置组合式7、8号低压加热器、给水泵汽轮机排汽管、汽轮机旁路系统的三级减温器等。
在高压凝汽器和低压凝汽器喉部分别布置了喷嘴，当低压缸排汽温度高于80℃时保护动作。
汽轮机的5、6、7、8段抽汽管道及轴封回汽、送汽管道从喉部顶部引入，5、6段抽汽管道分别通过喉部壳壁引出，7、8段抽汽管接入布置在喉部内的组合式低压加热器。
壳体采用焊接钢结构，分为高压壳体和低压壳体，内有管板、冷却管束、中间隔板和支撑杆等加强件。
管板与端盖连接，将凝汽器壳体分为蒸汽凝结区和循环水进出口水室；中间隔板用于管束的支持和固定。
管束采用不锈钢管，布置方式见图10－3。
这种布置方式的特点是换热效果好，汽流在管束中的稳定性强。
由于布置合理，凝结水下落时可破坏下层管束的层流层，改善传热效果。
凝汽器壳体下部为收集凝结水的热井，凝结水出口设置在低压侧壳体热井底部，凝结水出口处设置了滤网和消涡装置。
循环水室内表面整体衬天然橡胶并整体硫化。
凝汽器循环水采用双进双出形式，前水室分为四个独立腔室，低压侧两个水室为进水室，高压侧两个水室为出水室；后水室为四个独立腔室，均为转向水室。
凝汽器与汽轮机排汽口采用不锈钢膨胀节挠性连接（图10－4），凝汽器下部支座采用PTFE（聚四氟乙烯）滑动支座，并设有膨胀死点及防上浮装置，补偿运行中凝汽器及低压缸的膨胀差，并避免凝结水和循环水的载荷对汽轮机低压缸的影响。
汽轮机凝汽系统及设备
汽轮机凝汽系统及设备1. 汽轮机凝汽系统概述汽轮机凝汽系统是汽轮机的一个重要组成部分，主要用于回收汽轮机排出的热能，并将其转化为可再利用的水资源。
凝汽系统的功能包括冷却和回收汽轮机排出的高温高压蒸汽，并将其转化为冷凝水，以供锅炉再次加热。
凝汽系统由多种设备组成，包括凝汽器、空冷器、凝汽泵等。
这些设备通过协同工作，实现了汽轮机排气蒸汽的冷凝和凝汽水的回收，并将凝汽水输送回锅炉进行再次加热，以提供给汽轮机继续工作所需的蒸汽。
2. 凝汽系统主要设备2.1 凝汽器（Condenser）凝汽器是凝汽系统中最重要的设备之一。
它负责将汽轮机排出的高温高压蒸汽冷凝成液态水，并实现蒸汽的回收。
凝汽器通常由许多平行布置的管子组成，通过这些管子，冷却水进入凝汽器并与蒸汽接触，使蒸汽冷却并凝结成水滴。
2.2 空冷器（Air Cooler）空冷器是凝汽系统的辅助设备，用于在部分负载或停机情况下，提供冷却介质。
它采用空气作为冷凝介质，通过自然对流或风机强制对流的方式，将蒸汽冷却为水。
2.3 凝汽泵（Condensate Pump）凝汽泵是凝汽系统中的一种泵，用于将凝结水从凝汽器或空冷器中抽出，并将其输送回锅炉进行再次加热。
凝汽泵通常采用离心泵，它能够有效地输送大量的水，并具有较高的泵送效率。
2.4 其他设备除了上述主要设备外，凝汽系统还包括一些辅助设备，如水箱、水封罩、排气器等。
这些设备的功能各不相同，但都起到了辅助凝汽系统正常运行的作用。
3. 凝汽系统工作原理汽轮机凝汽系统的工作原理可以简要概括如下：1.汽轮机排出的高温高压蒸汽通过主蒸汽管道进入凝汽器。
2.在凝汽器中，蒸汽与冷却介质（一般为冷却水）进行热交换，蒸汽冷却并凝结为水滴。
3.凝结水通过凝汽泵被抽出，并输送回锅炉进行再次加热。
4.经过再次加热后，水变为蒸汽，再次进入汽轮机进行工作。
5.空冷器在部分负载或停机情况下起到辅助冷却的作用，保证凝汽系统的正常运行。
4. 凝汽系统的重要性凝汽系统在汽轮机发电厂中起到至关重要的作用，它不仅能够有效地回收汽轮机排出的热能，减少能源浪费，还能够提高汽轮机的热效率和发电效率。
汽轮机凝结水系统设备介绍
汽轮机凝结水系统设备介绍1、凝汽器1）概述凝汽器的主要功能是在汽轮机的排汽部分建立一个较低的背压，使蒸汽能最大限度地做功，然后冷却成凝结水，回收至热井内。
凝汽器的这种功能需借助于真空抽气系统和循环水系统的配合才能实现。
真空抽气系统将不凝结气体抽出;循环水系统把蒸汽凝结热及时带走，保证蒸汽不断凝结，既回收了工质，又保证排汽部分的高真空。
凝汽器除接受主机排汽、小汽机排汽、本体疏水以外，还接受低压旁路排汽，高、低加事故疏水及除氧器溢流水。
我公司的凝汽器为双壳体、单流程、双背压表面式凝汽器，并列横向布置。
由两个斜喉部、两个壳体（包括热井、水室、回热管系）、循环水连通管及底部的滑动、固定支座等组成的全焊接钢结构凝汽器。
（见图10-2）凝汽器喉部上布置组合式7、8号低压加热器、给水泵汽轮机排汽管、汽轮机旁路系统的三级减温器等。
在高压凝汽器和低压凝汽器喉部分别布置了喷嘴，当低压缸排汽温度高于80℃时保护动作。
汽轮机的5、6、7、8段抽汽管道及轴封回汽、送汽管道从喉部顶部引入，5、6段抽汽管道分别通过喉部壳壁引出，7、8段抽汽管接入布置在喉部内的组合式低压加热器。
壳体采用焊接钢结构，分为高压壳体和低压壳体，内有管板、冷却管束、中间隔板和支撑杆等加强件。
管板与端盖连接，将凝汽器壳体分为蒸汽凝结区和循环水进出口水室；中间隔板用于管束的支持和固定。
管束采用不锈钢管，布置方式见图10-3。
这种布置方式的特点是换热效果好，汽流在管束中的稳定性强。
由于布置合理，凝结水下落时可破坏下层管束的层流层，改善传热效果。
凝汽器壳体下部为收集凝结水的热井，凝结水出口设置在低压侧壳体热井底部，凝结水出口处设置了滤网和消涡装置。
循环水室内表面整体衬天然橡胶并整体硫化。
凝汽器循环水采用双进双出形式，前水室分为四个独立腔室，低压侧两个水室为进水室，高压侧两个水室为出水室；后水室为四个独立腔室，均为转向水室。
凝汽器与汽轮机排汽□采用不锈钢膨胀节挠性连接（图10-4）,凝汽器下部支座采用PTFE （聚四氟乙烯）滑动支座，并设有膨胀死点及防上浮装置，补偿运行中凝汽器及低压缸的膨胀差，并避免凝结水和循环水的载荷对汽轮机低压缸的影响。
汽轮机原理汽轮机的凝汽设备
空气冷却区水蒸汽分压力
凝汽设备的作用
■ 1）建立并维持真空，实现蒸汽朗肯循环的放 热工作；
■ 2）回收凝结水，节省水处理费用；
■ 3）凝结水除氧，保护设备；
■ 4）回收来自其它地点的工质。（旁路、疏水、 补水）
2、凝汽器内压力的确定
■ 主凝结区的温度 ■ 式中
■ 凝汽器压力的影响因素
■ 热平衡方程 ■ 循环倍率（50~120） ■ 循环倍率与冷却水温升
■ 9、机组负荷变化对Δt和δt的影响？
■ 10、抽气器的作用和类型？
温、冷却水流程、蒸汽负荷
■ 漏入空气的影响
空气从强迫对流转 为静止——临界点
3、凝汽器的变工况
■ 问题： ■ 1）汽轮机排汽量减小，传热端差如何变化？ ■ 2）汽轮机排汽量减小，冷却水温升如何变化？ ■ 3）汽轮机排汽量减小，凝汽器压力如何变化？ ■ 4）凝汽器传热系数减小，凝汽器压力如何变化？ ■ 5）凝汽器传热系数减小，冷却水温升如何变化？
汽轮机的凝汽设备
1、凝汽设备的组成和作用 2、凝汽器内压力的确定 3、凝汽器的变工况 4、多压凝汽器 5、抽气设备
1、凝汽设备的组成和作用
■ 一、组成
■ 1、凝汽器 ■ 2、抽气器 ■ 3、循环水泵 ■ 4、凝结水泵
凝汽器概貌
凝汽器管束
■ 管束设计原则： ■ 压降小 ■ 压强分布均匀 ■ 无静止区 ■ 优化速度分布 ■ 优化管束截面 ■ 凝结水回热
4、多压凝汽器
■ 多压凝汽器，利用汽轮机有多个排汽口这一因素， 把凝汽器的汽侧空间分隔开来，而水侧管道实现 串联。
■ 沿着冷却水流程，各个壳体内凝汽器的工作压力 依次升高。
■ 对各个壳体内凝汽器的工作压力求平均值，可得 到比单壳体凝汽器更低的压力值，相当于降低了 汽轮机的平均排汽压力，提高汽轮机发电量，提 高经济性。
汽轮机-第四章.
§4.4 抽气器 §4.4.2 射水抽气器 以压力水为动力。压力水在喷嘴中降压增速，形成水 射流，在混合室中牵连不凝结气体运动。水射流达到 一定行程后发生破碎，与不凝结气体产生碰撞与强烈 的动量交换，压缩升压，然后利用水柱对其进一步压 缩。为提高射水抽气器的效率，要求喷嘴距离水面高 度应大于水射流破碎长度，这就是长喉管射水抽气器 的工作原理。 §4.4.3 水环式真空泵 置于水室中的偏心叶轮，旋转时产生与水室同心的水 环，利用叶片与水环间空间容积随转子旋转一周由小 变大和由大变小的变化，完成吸气、压缩。水环真空 泵的效率约为高效射水抽气器的2倍。故新建机组主要 采用水环真空泵。
pc B0 H 0 133.3
折合到标 准温度0℃下的数值。
B0与H 0是 B与H
§4.1 凝汽设备的工作原理、任务和类型（思考）
• 1.简述汽轮机凝汽设备的工作原理。 • 2.凝汽器的真空是如何形成的? • 3.影响凝汽器真空的因素有哪些？
§4.2 凝汽器的真空与传热 §4.2.1 凝汽器内压力 pc 的确定 蒸汽凝结过程中释放出不凝结气体(如化学药剂分解产 生或原蒸汽中夹带)，真空系统不严密漏入系统的空气， 即凝汽器汽侧空间是多组分介质共存。这里，将它们 分为蒸汽和不凝结气体两大组分。由道尔顿定律知， pc 汽侧空间的总压力 是组成气体分压力之和。
(4.2.3)
' h c c 只有2140～2220KJ/Kg左右，取平均值，则 2177 520 t 4.187m m 循环倍率m---- m Dw Dc ，冷却水量与被凝结蒸汽量之
h
比。 循环水的温升决定于循环倍率，循环倍率越大，温升
§4.2 凝汽器的真空与传热
则越小，凝汽器的真空就越高。即在循环水量一定时， 机组负荷越大，循环水温升就越高，凝汽器真空则越 低。反之，机组负荷一定时，循环水量越多，温升越 小，凝汽器真空就越高。
汽轮机-凝汽设备
蒸汽动力循环及其设备
T
t
1
Tc T0
TC
s
汽轮机排汽与热效率的关系
0.48 η
0.46
0.44
0.42
0.4
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
pc(kPa)
凝汽设备的主要内容
凝汽设备的组成、作用和结构 冷却水系统 凝汽设备的运行
凝汽设备
凝汽设备组成 凝汽设备包括：凝汽器、抽 气器、凝结水泵、循环水 泵以及这些部件间的连接 管道和附件组成。
4.187
Dw Dc
4.187m
m Dw Dc
冷却倍率：冷却 水量比被凝结蒸 汽量的倍数。
m值越大，温升Δt越小，凝汽器压力pc降低越多，真空越高。
同时，冷却水量Dw↑，循环水泵耗功↑。
冷却倍率m约在50－120范围内，与流程和供水方式有关： 单程、开式循环 m：80－120 双程、开式循环 m：50－80 双程、闭式循环 m：50
2、冷却水温升Δt
热量平衡方程：
Q 1000Dc hc hc 1000Dw hw2 hw1 4187Dwt
式中：Q—凝汽器的传热量； Dc, Dw—进入凝汽器的蒸汽量、冷却水量； hc , hc —蒸汽焓、凝结水的焓； hw2, hw1— 冷却水流出、进入的焓。
t hc hc hc hc
Ac
4187Dwt K t
4187Dw K
ln
t t t
ln
t t
t
t t
e 1
Ac K 4187 Dw
传热端差δt与Ac、K、Dw有关。运行过程中，当冷却水量Dw不变时，由于 传热面积Ac不变，则传热系数K是影响传热端差δt的主要因素。
汽轮机原理-第四章凝气设备
第四章汽轮机的凝汽设备提高汽轮机装置的经济性，主要有两个途径：一是提高汽轮机的内效率，另一是提高装置的循环热效率。
前一个途径我们在前面各章中已进行了讨论，这就是努力减小各项损失，改善汽轮机通流部分的设计等。
提高循环热效率也有两个方向，一是提高平均加热温度，可采用回热循环，以减少低韫加热，也可提高初参数，以及采用再热循环等；另一方向则是降低平均放热温度，而这正是凝汽设备的主要任务。
在本章中将着重介绍凝汽设备工作的基本原理，以及大功率汽轮机凝汽设备的发展。
第一节凝汽设备的组成及作用一、凝汽设备的组成凝汽设备通常由表面式凝汽器、抽气设备、凝结水泵、循环水泵，以及这些部件之间的连接管道组成，如图4-1所示。
排汽离开汽轮机之后进入凝汽器5，凝汽器内流人由循环水泵4提供的循环水作为冷却工质，将排汽凝结为水。
由于蒸汽凝结成水时，28000倍)，这就在凝汽器内形成高度真空。
为保持所形成的真空，则需用抽气设备1将漏入凝汽器内的空气不断抽出，以免不凝结的空气在凝汽器内逐渐积累，使凝汽器内压力升高。
由凝汽器产生的凝结水，则通过凝结水泵6进入锅炉的给水系统。
凝汽器大都采用水作为冷却工质。
按供水方式的不同，有一次冷却供水和二次冷却供水。
供水来自江、河、湖、海等天然水源，排水仍排回其中的，称为一次冷却供水，或开式供水。
供水来自冷却水塔或冷却水池等人工水源，排水仍回到冷却水塔(水池)循环使用的，称为二次冷却供水，或闭式供水。
在特别缺水的地区，则可采用空气作为冷却工质。
图4-1凝汽设备系统组成1-抽气设备；2-汽轮机；3-发电机；4-循环水泵；5-凝汽器，6-凝结水泵表面式凝汽器在火电站和核电站中得到广泛应用，图4-2为表面式凝汽器的结构示意图，冷却水由进水管4进入凝汽器；先进入下部冷却水管内，通过回流水室5进入上部冷却水管内，再由出水管6排出。
同一股冷却水在凝汽器内转向前后两次流经冷却水管，这称为双流程凝汽器，同一股冷却水不在凝汽器内转向的，称为单流程凝汽器。
汽轮机--简单提纲
汽轮机凝汽系统及设备
汽轮机凝汽系统及设备一、汽轮机凝汽系统概述汽轮机凝汽系统是汽轮机发电厂中至关重要的一环，它负责收集和处理汽轮机排出的高温高压蒸汽，将其凝结为液态水，并输送到锅炉中再次加热为蒸汽，以实现汽轮机循环工作。
凝汽系统的设计和运行直接关系到汽轮机的效率和稳定性。
二、汽轮机凝汽系统主要组成汽轮机凝汽系统由以下主要设备组成：1. 凝汽器凝汽器是汽轮机凝汽系统的核心设备之一。
它通过与汽轮机排出的高温高压蒸汽接触，使其冷却并凝结为水。
凝汽器通常采用流动型凝结器，通过将进入凝汽器的冷却水与蒸汽进行交换，实现蒸汽的冷凝。
凝汽器的性能直接关系到汽轮机的发电效率和热经济性。
2. 凝汽泵凝汽泵用于抽取凝汽器中的冷凝水并将其送回锅炉，再次加热为蒸汽供给汽轮机使用。
凝汽泵通常是多级泵，能够提供足够的压力将冷凝水输送回锅炉。
3. 冷却塔冷却塔用于冷却凝汽泵返回的冷凝水。
冷凝水经过冷却塔，通过与周围空气进行传热，将其温度降低，以便再次用于汽轮机循环。
4. 冷却水系统凝汽系统还包括冷却水系统，用于提供冷却塔所需的冷却水。
冷却水系统通常包括水处理设备、水泵等。
三、汽轮机凝汽系统的工作原理汽轮机凝汽系统的工作原理如下：1.汽轮机排出高温高压蒸汽经过高压再热器降压至凝汽器进口压力，同时在再热器中被冷却。
2.进入凝汽器的蒸汽与冷却水进行传热，蒸汽冷凝为冷凝水。
3.凝汽泵将冷凝水抽回锅炉，进行再次加热。
4.再热后的水蒸汽重新进入汽轮机，驱动汽轮机发电。
5.冷凝水通过冷却塔进行冷却，然后经过水处理设备处理后再次用于凝汽器的工作。
四、汽轮机凝汽系统的调试与运行汽轮机凝汽系统的调试与运行需要注意以下事项：1.在调试凝汽系统之前，需要进行设备和管道的检查和清洗，确保其内部干净无杂质。
2.在运行凝汽系统时，需要注意监测和控制凝汽器的进口和出口温度，以及凝汽泵的出口压力等参数。
3.定期检查和维护冷却塔和水处理设备，保证其正常运行。
4.注意凝汽系统的密封性，减少漏气和漏水现象。
汽轮机凝汽系统及设备
注意事项：在设备设计过程中，需 要注意设备的安装、运行和维护等 方面的要求，确保设备的安全性和 可靠性。
添加标题
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设备设计：根据设备选型，进行详 细的结构设计、材料选择和制造工 艺等方面的设计。
优化设计：在满足设备功能和性能 要求的前提下，进行优化设计，降 低设备的成本和能耗。
减排技术应用
未来发展趋势与展望
节能减排技术应 用前景广阔
新型凝汽系统技 术研发与推广
智能化、自动化 技术助力节能减 排
政策支持推动行 业持续发展
汽轮机凝汽系统技术创新与发 展趋势
技术创新成果展示
凝汽系统优化设计： 提高系统效率，降 低能耗
新型材料应用：提 高设备性能，延长 使用寿命
智能化控制技术： 实现远程监控和故 障诊断
凝汽系统的重要性：凝汽系统对于汽轮机的正常运行至关重要。如果凝汽系统出现故障或效率低下， 会导致汽轮机的热效率降低，甚至可能导致汽轮机停机。因此，对凝汽系统的维护和检修非常重要。
凝汽系统的组成及工作原理
凝汽系统的组成：凝汽器、凝结水泵、抽气器、 疏水器等
凝汽系统的工作原理：蒸汽在汽轮机内做功后， 进入凝汽器凝结成水，形成真空状态，使蒸汽中 的热能转化为机械能，同时将疏水排出。
汽轮机凝汽系统及设备
汇报人：
单击输入目录标题 汽轮机凝汽系统概述 汽轮机凝汽设备 汽轮机凝汽系统设备选型与设计 汽轮机凝汽系统运行维护与管理
汽轮机凝汽系统节能减排技术应用
添加章节标题
汽轮机凝汽系统概述
凝汽系统的定义与作用
凝汽系统的定义：凝汽系统是汽轮机的一个重要组成部分，主要由凝汽器、抽气器、凝结水泵 添加标题 添加标题 添加标题 添加标题
汽轮机—凝汽器
2.表面式凝汽器的流程 冷却水从进口11 进入水 室15 ，通过冷却管流到另一端水室16，转向后， 又经冷却管进入水室17，最后由出水口12排出。 这种 称为双流程凝汽器。 还有单流程、 三流程、 四流程 。
二 、表面式凝汽器
在表面式凝汽器内，冷却工质与蒸汽由冷却表面隔开。根据冷却工 质不 同 ，表面式凝汽器又分为空气冷却和水冷却两种。
用水作为冷却工质的凝汽器简称为表面式凝汽器。由于水的传热系 数比空气大，能保证凝汽器内维持高度真空和获得洁净的凝结水。因 此，国内外火电厂主要采用这种凝汽器。
1.表面式凝汽器的结构 ：如 图 所 示，凝汽器的外壳
凝汽器不锈钢管的安装
凝汽器不汽器胶球清洗
凝汽器的冷却水管长期运行会在内壁产生结垢， 影响换热效率，真空下降，引起汽轮机效率下降。 所以凝汽器冷却水管要定期胶球清洗。
凝汽器胶球清洗装置主要由胶球泵、装球室、 收球网等组成。清洗时，把胶球填入装球室，启 动胶球泵，胶球便在比循环水压力略高的压力水 流带动下，经凝汽器进水室进入铜管。胶球在循 环水中分散均匀，使各铜管的进球率相差不大。 胶球把铜管内壁清洗一遍流出铜管以后，随水流 到达收球网，被胶球泵的入口负压吸入泵内，重 复上述过程，反复清洗。 胶球就在凝汽器铜管和
度真空；将凝结时放出的热量排出、将生成的凝结水汇集 送走； （4）循环水泵：为凝汽器提供冷却水； （5）凝结水泵：不断地把蒸汽凝结时生成的凝结水从凝汽 器底部热井中抽出，并送往给给水回热加热系统； （6）抽气器：抽出漏入凝汽器内的空气，以维持高度真空。
汽轮机原理 汽轮机的凝汽系统及设备
管材
• 铜管：传热系数高 • 钢管：
– 抗高速湿蒸汽引起的腐蚀 – 湍流漏汽以及管子进口段的腐蚀 – 抗空冷区的氨腐蚀 – 导热系数低，胀管困难，薄壁管
• 钛管：适用于任何水质和抗腐蚀
组装中的凝汽器外壳
凝汽器隔板在安装中，可见挡汽板，形 成空冷区
组装中的隔板
国产引进型300MW机组凝汽器
单壳体、对分、双流程、表面式
喉部
• 足够的强度来承载凑，最低压力的低 压加热器布置在喉部 • 各种蒸汽和水的汇集点：疏水，旁路，小 机排气等
冷却水管
• 确保管子和隔板紧密接触，改善管子的震 动特性
（2）凝汽器的极限真空：若真空进一步增高， 末级叶片的斜切部分达到膨胀极限时的真空称为 凝汽器的极限真空。这时候余速损失增加。
五、真空除氧
使水在真空下低温沸腾，脱除水中含有的氧气、氮气、二氧 化碳等气体。
真空除氧
• 亨利定律：当水和气体之间处于平衡状态 时，水中溶解的该气体的量与水面上该气 体的分压力成正比。
冷却水流程：冷却水在凝汽器中依次流过冷却水管的次数。图4－5中所示的 凝汽器为双流程的凝汽器。 凝汽器的传热面分为主凝结区和空气冷却区两部分，用挡板13隔开，空气冷 却区的面积约占总传热面积的5％~10%。 漏入凝汽器内的不凝结空气，经过空气冷却区进一步冷却后，由抽气设备从 抽气口15抽出。
空气冷却区： 凝结尚未凝结的蒸汽，减少蒸汽工质的损失； 冷却空气，使其体积流量减小，减轻抽气设备的负荷，提高抽气效果。
四、凝汽器内高度真空的形成
蒸汽遇冷凝结，体积骤然减小。 0.0049MPa的压力下，水的体积约为干蒸汽的1/28000倍，这样就在凝汽 器容积内形成高度真空。
电厂培训凝汽器1
所谓最佳真空就是提高真空所增加的汽 轮机功率与循环水泵等所消耗的厂用电 之差达到最大时的真空值，这时经济上 的收益最大。
对于运行中的机组要保持最佳真空，以 保证机组的热经济性。实际运行的循环 水泵可能有几台。当采用定速泵时，循 环水量不能连续调节，故应通过试验确 定不同蒸汽量及不同冷却水温下的最佳 运行真空。
主机各工况背压值：
启动背压
允许连续运行最高背压 最大运行背压 汽机报警背压 汽机脱扣背压 汽轮机阻塞背压
kPa（a）
kPa（a） kPa（a） kPa（a） kPa（a） kPa（a）
<13
12.8 <18.6 18.6
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3.1.3 凝汽器的工作过程及结构形 式
目前火电厂广泛使用表面式凝汽器。 下图是表面式凝汽器的结构简图。凝 汽器的外壳1通常呈圆柱形或椭圆柱形，大功率汽轮机的凝汽器则为矩形。 外壳两端连接着端盖2、3和管板4，端盖和管板之间形成水室。18为凝汽器 的喉部，是指接受汽轮机排汽的进口部分。数目甚多的冷却水管5装在管板 上，形成主凝结区。冷却水从进水口11进入凝汽器，沿箭头所示方向流经冷 却水管5后从出水口12流出。汽轮机的排汽从进汽口6进入凝汽器，蒸汽和 冷的管壁接触开始凝结成水，所有凝结水最后聚集在热井7中，然后由凝结 水泵抽走。
疏水接管；8—氦气瓶
荧光检漏法，只能在停运条件下进行。
通过测量凝结水的含氧量，也可确定泄漏点是 在热井水面以上的汽空间还是在热井水面以下 的水空间，是一种辅助方法。含氧量高，而抽 气量又在许多范围之内，表示泄漏点在热井水 面的水空间；含氧量高，而抽气量又大于许可 值，表示泄漏点在热井水面，在汽轮机内部建立真空，加快汽缸及转 子加热；正常运行时抽取凝汽器汽侧空间的不凝结气体，以 保持汽侧良好的传热状态和凝汽器真空。
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第一节
1、工作原理：
根据汽轮发电机组的热效率进行分析
H t H t h0 hc t ' Q h0 h fw h0 h 'fw凝汽设备的工作原理来自任务一、凝汽设备的工作原理
其中 ， H t 为整机理想焓降；
hc 为排汽焓；
h0 为蒸汽初焓；
第三节
一、混合式凝汽器
凝汽器
凝汽器有混合式和表面式凝汽器两大类。 混合式凝汽器(图 4-4 )是使排汽在 冷却水中直接冷却而凝结成水。在混合 式凝汽器内，从汽轮机中排出的乏汽直 接与冷却水混合而得到凝结。冷却水从 安装在混合式凝汽器上部周围的喷嘴喷 出，排汽由上部进汽口进入，与冷却水 混合而得到凝结，凝结水与冷却水一起 用水泵抽走。不凝结的空气，用抽气器 或者真空泵不断地抽出。这种凝汽器结 构简单，冷却效果好，制造成本低。
3、排汽压力的最佳值： 降低排汽焓值，提高理想焓降，可以提高效率。 但不是排汽压力越低越好。这是因为： (1）当降低排汽压力，则比容v 增加，汽轮机排汽部分的尺 寸增大，成本上升。而且制造困难，材料也受到限制。 (2）当降低排汽压力，则比容v 增加，凝汽器的冷却面积增 大，冷却水量增大，厂用电增大。 因此，对排汽压力和其他几个方面要作技术经济对比而 定。一般，最佳排汽压力为 pc 0.03~0.07atm，通常取 0.05atm。
s w1
其中 ， t w1 －冷却水的进口温度； t －冷却水的温升； t ts tw2 －传热端差。
只要求得了温度 t s 之值 ， 就可以从 水蒸汽表中查得相对应的压力 pc 。
（一）冷却水的进口温度 t w1
冷却水的进口温度取决于电厂所在的地理位置、季节和供 水方式。电厂供水方式有直流供水方式和循环供水方式两种。
（二）冷却水的温升 t
1、冷却水的温升可根据凝汽器的热平衡方程式求出：从而，
Dc (hc hc ' ) Dw (hw2 hw1 ) 4.187Dw (tw2 tw1 ) 4.187Dwt
hc hc ' hc hc ' t Dw 4.187( ) 4.187m Dc
Hamon间接空冷系统
Heller 系统
空气冷 却式凝 汽系统
直接空 气冷却 系统
2、运行对凝汽设备的要求： （1）凝汽器冷却管应具有较好的传热系数，保证良好的传 热效果，获得较高的真空度，同时尽可能的减少换热面积。 （2）凝结水温度不应低于排汽压力对应的饱和温度，以免 增加过冷度。这和供水方式、季节、地理位置有关； （3）蒸汽在凝汽器内的流动阻力要小，以降低排汽口压力 和减少凝结水过冷度。
h0 h'fw 为每kg蒸汽在锅炉中的吸热量。
h 'fw 为给水焓。
分析上式：要提高效率，则提高理想焓降，即提高新蒸汽的 初焓，降低排汽焓（压力）。本章只是讨论降低排汽焓值的问题。
要降低排汽焓值，就得降低排汽压力。 一般来说，排汽压力每降低2 kpa，循环 热效率就可以提高约3.5 %。所以，降低 排汽压力对提高火电厂循环热效率是一个 非常有效的措施。 降低排汽压力的最有效的办法是：使 排汽在密封容器中、在温度较低的条件下 H t1 受到冷却而凝结成水，体积突然缩小（如 在0.0049Mpa下，蒸汽比水的容积大28000 倍）而形成真空。同时再用抽气器或者真 空泵将漏入空气不断地抽出，保持真空。 在凝结中生成的凝结水，经汇集以后，又 重新送入锅炉作为给水，反复循环使用。 这就是凝汽设备的工作原理。
直接空冷系统 空冷凝器系统 间接空冷系统
带表面式凝汽器的间接 空冷系统（哈蒙系统） 带喷射式凝汽器的间接 空冷系统（海勒系统）
（1）直接空气冷却系统： 用空气作为冷却工质的凝汽器称为空气直接冷却式凝汽 系统，如图 。 汽轮机的排汽送到热交换器管束内直接凝结成水。热交 换器管束外侧则利用强制通风带走蒸汽凝结时放出的汽化潜 热。由于空气传热系数小、则要求冷却面积大。因此，这种 空气直接冷却式凝汽器体积庞大，无法和普通凝汽器一样安 装在汽轮机的下部，而是要远离汽轮机安装在厂房外面或厂 房顶部。因此，其汽轮机的排汽管道很长。这种空气直接冷 却式凝汽系统，在世界各国已有较多采用，占空冷凝器系统 发电机组的60％以上，目前最大机组已超过 600MW。 采用 的冷却单元有多排管、双排管、单排管。目前主要生产公司 有德国GEA、美国SPX、国内哈空调、江苏双良等。
(5-2 ) (5-3)
以上二式中， Dc -进入凝汽器的凝汽量(kg/h)； Dw -进入凝汽器的冷却水量(kg/h)； hc、hc' -排汽焓值和凝结水焓值(kJ/kg)；
hw1、hw2 -冷却水进出口焓值(kJ/kg)。
2、冷 却 倍 率 称为冷却倍率（或循环倍率），它表示凝结单位蒸汽汽量 所需要的冷却水量。m值越大，则冷却水的温升 t 越小，凝汽器内 压力越低，会使整机理想焓降增加，从而可以提高电厂热效率。
hc h 'c 2200 525 t 4.187m 4.187m m
3、凝汽器的最有利真空和极限真空： （1）凝汽器的最有利真空：凝汽器 的进汽量是由外界负荷决定的，而冷 却水温升是有依靠调节冷却水量来控 制的。
冷却水量增加，可降低冷却水温升，降低汽轮机排汽压力，增大 理想焓降，提高经济性。但是水泵功率要增大。这里有一个最佳 冷却水量，即冷却水量增大，使汽轮机功率增加所得到收益大于 水泵功率增大，净收益最大。这时候的真空称为凝汽器的最有利 真空。 （2）凝汽器的极限真空：若真空进一步增高，使末级叶片的斜切 部分达到膨胀极限时的真空称为凝汽器的极限真空。这时候余速 损失增加。
（2）间接空气冷却系统：空气冷却式凝汽系统如图所示。其主 要设备有：混合式凝汽器、凝结水泵、循环水泵、空气冷却塔、 空气冷却器等。其中，空气冷却塔是一个巨大的建筑物，呈双 曲旋转形，空气冷却器布置在空气冷却塔下部周围墙体上。利 用高低压力差，将冷风通过空气冷却器吸入塔内，形成自然对 流。由于流过空气冷却器的空气的自然对流，将循环水中的热 量带走。循环水的温度在空气冷却器中得到降低之后，送入混 合式凝汽器中去凝结汽轮机的排汽。 这种空气冷却式凝汽系统，设备、建筑费用高，但可以节 约大量的水。 我国山西大同第二发电厂有两台200MW 汽轮发 电机组用了 此系统 。
国产300MW汽轮机的凝汽器为N-17650型单壳体、对分、双流 程表面式凝汽器。冷却面积为17650，冷却管数为9758*2根。
三、凝汽器内蒸汽的凝结过程
蒸汽在凝汽器内的凝结过程包括珠状凝结和膜状凝结两种 凝结过程。
影响蒸汽凝结过程的主要因素有：
凝汽器内冷却水管的布置排列方式； 凝汽器内蒸汽的流动速度；
由于汽轮机单机功率的增大，凝汽器的冷却面积也在增加， 冷却管数目增多。大机组用多区域汽流向心式的凝汽器。这种凝 汽器的管束分成若干区域，平行布置在箱体内。每个管束区都有 自己的空气冷却区，蒸汽从四周进入各区域。各个空气冷却器的 汽气混合物被引入到联通目管，由抽气器抽出。这种凝汽器的蒸 汽通流面积大，汽阻小，凝结水能够得到充分回热。 国产200MW 汽轮机配用三壳体表面式N--11220--1型凝汽器。 冷却面积为3*3740=11220，冷却管数为3*5667=17001根。
5、减少汽侧阻力 为了使汽气混合物向抽气口流动，则抽气口的压力应比凝汽 器的压力更低一些。压力差就是凝汽器的汽阻。汽阻大，会使凝 汽器入口压力升高、凝结水的过冷度和含氧量增大。因此，应设 法减小汽阻。 抽气口的位置不同，凝汽器中汽流流动方向就不一样，凝汽 器的结构型式也不相同。常见的有如图 3-85所示的四种，即汽流 向下式、汽流向上式、汽流向心式、汽流向侧式四种。这些多用 于中小型汽轮机组。
p0
t0
H t
pc
p c1
2、主要任务：
（1）建立并维持高度真空，即降低排汽焓值，提高理想
焓降，使蒸汽中较多的热能转变为机械能。 （2）将蒸汽凝结成水，并将凝结水回收到锅炉作为给水。
（3）利用热力除氧原理真空除氧，提高凝结水品质。
（4）起到热力系统蓄水作用，是热力系统稳定调节的缓 冲器。 为了完成上述任务，必须采用凝汽系统，保证以下几 个平衡： 热量平衡－>循环水泵； 质量平衡－>凝结水泵； 空气平衡－>抽气设备；
（三）传热端差 传热端差和冷却面积、传热量及传热系数有关系。设计时， 一般取 t 3 ~ 10 0C 。对于单流程凝汽器，取 t 7 ~ 9o C，对 于多流程凝汽器，取 t 4.5 ~ 6.5o C 。
作业与思考题
1，画出最简单的凝汽系统图，其主要设备及其作用。 2，间接空冷系统图，其主要设备及其作用。
1. 在直流供水系统中，电厂从河流上游取水，冷却水流经汽轮 机凝汽器、冷油器和有关冷却器之后，排入河流下游。
2. 采用循环供水方式时，冷却水则沿着联结凝汽器等有关装置 的回路循环流动，取自水源的水只作为损失的补充水，故采用 循环供水方式可以节约大量的水。
直流供水系统比较简单，投资少，运行费用低。我国南方 的电厂，一般都建在沿江、沿河、沿海岸或者沿大的水库。而 北方的电厂，由于水源不足，多采用循环供水方式。
二、表面式凝汽器
在表面式凝汽器内，冷却工质与蒸汽由冷却表面隔开。根据冷 却工质不同，表面式凝汽器又分为空气冷却和水冷却两种。 用水作为冷却工质的凝汽器简称为表面凝汽器。 由于水的传热 系数比空气大， 能保证凝汽器 内维持高度真 空和获得洁净 的凝结水。因 此，国内外火 电厂主要采用 这种凝汽器。
1、表面式凝汽器的结构 如图4-5所示，凝汽器的外壳通常钢 板做成圆柱形、椭圆形或者方箱形。外壳两端连接着形成水室的 端盖2和3，外壳内的两端又装有管板4，管板4上装有很多冷却管。 凝汽器内部空间被冷却管分隔成两部分： 蒸汽空间（汽侧 ）和 冷却水空间（ 水 侧 ）。 2、表面式凝汽器的流程 冷却水从进口 11 进入水室 15 ，通过冷却管流到另一端水室 16， 转向后，又经冷却管进入水室17，最后由出水口12排出。 这种称 为双流程凝汽器。还有单流程、三流程、四流程。 3、凝结水 汽轮机的排汽进入凝汽器，在汽侧与冷却管接触而凝结成水。 凝结水汇集到热井7中，由凝结水泵抽走并送到低压加热器。 4、漏入空气的抽出 漏入凝汽器的空气，通过抽气口8由抽气器抽出。为了减少抽 气器的负荷和回收热量， 使混有蒸汽的空气在经过一次冷却，使 蒸汽凝结。 在凝汽器内专门设置有空气冷却区9。