凝汽器介绍(600MW)教材

东方汽轮机厂凝汽器介绍2000年2月东方汽轮机厂凝汽器介绍一东方汽轮机厂凝汽器概况东方汽轮机厂是国内生产大型电站汽轮机及其配套辅机的主要厂家之一，从建厂至今，共配套提供了各类凝汽器300多台套，功率范围1.5MW～600MW，凝汽器面积从140～36000m2，按冷却管材分有铜管、不锈钢管、钛管凝汽器，按背压分有单、双背压凝汽器，按冷却介质分有淡水、半海水、海水凝汽器。

另外，还为300～600MW国外机组配套凝汽器共8套，产品不仅在国内使用，还出口到马来西亚等多个国家，运行实绩良好。

东方汽轮机厂获得国家颁发的一、二类压力容器制造许可证，获得美国机械工程师协会颁发的ASME压力容器设计制造授权证书和U法规钢印，通过了ISO9001质量体系认证；东方汽轮机厂凝汽器开发的发展与水平建立在试验和与高等院校及国外公司的技术交流与合作上；是国内唯一进行过大型凝汽器传热性能及水室流场工业性试验的凝汽器制造厂家；是国内唯一采用大型数值计算程序对壳侧汽相流场进行流场的速度、压力、温度、空气浓度、相对传热系数及热负荷进行计算的凝汽器制造厂家，通过该手段可以优化凝汽器排管；东方汽轮机厂与德国BALCKE-DüRR公司及日本日立公司就300MW及600MW具体工程凝汽器设计、制造进行过广泛技术合作。

二东方汽轮机厂凝汽器特点东方汽轮机厂凝汽器设计、制造、安装执行的标准为：HEI标准（美国传热协会）、DB3.18.10-1998《凝汽器加工装配技术条件》及其它相关标准。

凝汽器排管设计是影响凝汽器性能的决定性因素之一，东方汽轮机厂排管设计手段进程:早期手工绘图，经验设计；经过实物对比试验，以验证各排管的优劣；70年代为优化排管，东方汽轮机厂曾用二种排管实物进行了电站工业性试验，这也是国内的制造厂中唯一的一家；在取得电站实测数据的基础上开发了准三维凝汽器汽相流场及传热特性数值模拟计算程序。

该程序是可得到凝汽器汽相流速、温度、压力、传热系数、热负荷等重要参数分布图，据此调整管束排列，达到最优化排管，实现设计和排管自动化。

该方法目前世界上仅有几家大公司具备，国内仅东汽一家。

东方汽轮机厂已广泛用于300～600MW 凝汽器排管设计中。

东方汽轮机厂采用的模块排管，经数值计算程序模拟完全符合优化管束排列的判别标准，经国外工业性试验证明总体传热系数比HEI 计算值提高15～30%。

东方汽轮机厂有二种风格的喉部结构型式：一种为衍架支撑，壳板无加强肋，便于电站布置；一种为喉部壳板采用足够强度和刚度的工字钢，内部支撑杆少，对降低蒸汽流阻有利。

在尺寸较大的设备(如低压加热器)和管道(抽汽管等)采用消除下方旋涡的措施。

东汽厂凝汽器喉部扩散角合理，曾在70年代作过吹风试验；按ASME标准制作和布置了四个网状探头测量排汽压力；喉部内的低压加热器和抽汽管均有不锈钢罩隔热、防冲罩。

所有支撑板均采用使汽阻最小的结构。

东方汽轮机厂凝汽器空冷区采用了在抽空气通道区布置有冷却水管，适当放大孔与管间的间隙，蒸汽至抽汽口的流动是沿抽空气通道区的冷却管流动，并由此造成空气与水间的逆流换热，它既有助于防止蒸汽至空气抽口形成短路，也有助于空气抽出前，空气--蒸汽混合物中蒸汽充分凝结，对提高凝汽器性能，改善抽气装置的工作条件有益。

东方汽轮机厂是国内首家采用弧形水室的厂家。

70年代各制造厂联合试验且国际上亦试验证明：弧形水室的水力流场平稳，分配到各冷却水管的水量均匀。

各管流速均匀，有利于各冷却管传热系数和热负荷均匀，提高总体传热性能，避免部分管因流速过高而过负荷并引起管子寿命缩短；弧形水室消除了死角，有利于胶球清洗装置回收胶球；弧形水室的受力情况最好也便于安装、检修。

弧形水室是东方汽轮机厂在国内制造厂中首家采用，且全面推广的。

东方汽轮机厂对低压缸与凝汽器喉部的弹性及刚性两种连接方式均有成熟的经验，大型凝汽器普遍采用的不锈钢膨胀节弹性连接方式。

东方汽轮机厂应用大型结构分析ANSYS软件对膨胀节进行了分析计算；严格控制结构设计诸要素，提出一整套保证可靠运行与安装的技术措施并得以成功地运用实施；不锈钢膨胀节可制成两半运往现场，现场拼装即可。

东汽凝汽器的固定支座设计亦有特点:PTFE板防腐蚀，且有很好弹性变形能力，通过其受压变形可达到各支承板间载荷的平均分配。

该PTFE板及其保护盒采用标准结构设计，东方汽轮机厂为开发应用此种技术，对该板作了试验，测定其摩擦系数，承压能力，并已广泛应用于300、600MW上。

东方汽轮机厂凝汽器壳体设计时采用ANSYS软件对壳体强度、刚度进行分析计算，结合HEI的方法保证壳体具有足够强度和刚度；采用多种方法进行冷却管振动计算，确保冷却管较大的避振裕度；管孔公差合理，优于行业标准，并且在厂内作拉脱力试验，保证冷却管两端管板上牢固的固定；在每个管束上方设置独立的凝结水收集槽，以便检测万一胀管处发生泄漏，可很快找出泄漏的管束。

为胀管提供电动数字胀管器，这是东方汽轮机厂独具的特点。

电动数字胀管器可根据工厂试验的胀管拉脱力数据自动胀管、退胀并直观数字显示，操作简便、可靠。

这是东汽独家自行开发已推广应用于所有工程。

在管板和水室防腐方面，对端管板东汽引用国外技术的基础上，自行研制并已广泛应用于我厂凝汽器的技术------喷铝+涂环氧沥青，该方法具有良好的防腐性能，可用于淡水(涂层较簿)，海水(涂层较厚)；对水室壁板，涂环氧煤沥青。

92年后已开始应用，而其它制造厂未用过；该防腐方法，解决了原来使用的防锈漆脱落问题、电化学腐蚀问题，深受用户青昧，这是东汽独家特色，它高于行业标准要求。

对高能流体进入凝汽器有独到的技术。

高能流体排入凝汽器时，由于引起热变形造成热应力过大将会损坏凝汽器内件，如冷却管、壳体板或各种支撑杆（板）。

国内外同行都曾经不懈努力，试图实现全部疏水、汽直接进入凝汽器，但成功先例不多。

东方汽轮机厂早期也曾出现过一些问题，但90年代以来通过与BD、HTC的合作与技术咨询，在解决这一问题的方法上有了独创之处，有下述两种措施:通常采用外置式疏水扩容器消能后进入凝汽器，目前普遍受用户欢迎的是在凝汽器电机和汽机两侧利用柱间空档设置跨栏式疏水容器，这样不仅能接纳汽机本体疏水而且接纳汽机岛疏水，极大地方便了电站布置，并可接纳如高压加热器事故疏水、除氧器溢流……等疏水，简化了电站疏水系统设计。

随着汽轮机组不断大型化，一方面基础机架尺寸限制在一定尺寸范围凝汽器空间不能相应增加，另一方面，用户希望更多疏水和排汽直接进入凝汽器，而不经过外置式疏水扩容器，这是矛盾的，但通过下述措施可有效地解决高能流体排入凝汽器所引起的热变形、热应力、内件损坏的问题；疏排口由热井最低水位以下通过多孔管排入；消能装置多数为多孔管结构；设必要的防冲板；根据不同介质及温度，采用不同材质和不同接口形式，如t≥150℃采用热套管接入，t≥400℃采用合金钢。

我厂已有成熟的技术结构，可满足用户各种疏水要求，这些技术均已在多台机组上成功应用，安全、可靠。

如首阳山、鄂州由最低水位以下直接进入；沙电3、4号，三门峡1、2号，上安1、2号采用跨栏式；邹县600MW用多口管+防冲板直接进入。

三级旁路减温减压器采用具国际水平的超临界流动设计，具有结构紧凑、便于布置、独特防冲能力；利用超临界流动代替逐级扩容理论，其结果使得凝汽器喉部可以布置BFPT排汽管，组合低加等而不致影响其性能。

通过技术合作，开发设计了600MW双背压凝汽器，全面掌握双背压设计的各种技术难点。

东方汽轮机厂凝汽器从热力计算、流场分析、优化排管及CAD绘图全面实现计算机化，拥有一大批长期致力于凝汽器开发设计的工程技术人员。

东方汽轮机厂有专用于凝汽器制造的现代化厂房：长300米，宽2×30米；面积18000平方米；起吊能力250吨/75吨，已拥有美国Moling-Tool公司的数控多头钻（10轴），可加工工件尺寸为4000×6000；，最大钻孔深度150mm（管板重叠），最大孔径可达Φ38mm，能有效提高凝汽器板孔的加工质量。

拥有2台德国梅萨公司的数控火焰切割机2台，可加工尺寸7.5m×22mm，具有自动套料功能。

还有2台大型刨边机、2台大型退火炉。

东方汽轮机厂还拥有大型卷边机、大型喷砂间等设备，能充分保证凝汽器的制造质量。

东方汽轮机厂凝汽器的设计开发、生产、安装和服务全过程处于ISO9001质量保主体系监控之中。

三 600MW机组双背压凝汽器介绍东方汽轮机厂600MW机组凝汽器为双背压双壳体单流程，正常工作时，冷却水依次流过低压（LP）凝汽器和高压（HP）凝汽器，蒸汽由汽轮机两个低压缸分别排入凝汽器LP、HP喉部，由于循环水温的不同，在LP凝汽器中形成低背压，在HP凝汽器中形成高背压。

LP 侧凝结水经LP侧与HP侧凝结水连通管流入高压侧回热管系，通过淋水盘与HP侧凝结水汇合，利用HP侧蒸汽对其回热以提高经济性，并消除过冷度，起到除氧作用。

被回热的凝结水汇集于热井，并由HP 侧热井底部的凝结水出口管被凝结水泵抽出，升压后输入主凝结水系统，少量未凝结的蒸汽和空气混合物经各管束空气冷却区的抽气通道汇入喉部抽气母管并被抽真空设备抽出。

600MW机组双背压凝汽器结构特点：凝汽器是由两个斜喉部，两个壳体（含水室、热井）、循环水连通管及底部支座等组成的全焊结构。

两个斜喉部的四周端板由钢板焊接而成，其内部用一定数量的钢管和肋板支撑，具有刚性好，重量轻的特点。

两个喉部上可布置有组合式低压加热器、给水泵汽轮机排汽管及汽机旁路系统的三级减温减压器，汽轮机第五、六、七、八段抽汽管道及轴封送回汽管道穿行于喉部，在抽汽管上装设了膨胀节，以便吸收热膨胀量，为了保护加热器及抽汽管，在其表面加装了不锈钢保温防冲罩。

壳体由侧板、前后端管板、中间隔板、支撑管、冷却水管等装焊而成，不设置壳体膨胀节，壳体与冷却管之间的热膨胀差由冷却管本身变形来吸收。

其优点：一是大大简化壳体结构；二是节省了巨型矩形膨胀节的投资，更重要的是这种结构已有大量机组的运行实绩证明安全可靠。

采用两个单独壳体以形成双压凝汽器的高压汽室和低压汽室。

600MW机组双背压凝汽器设计时，采用了摸块式管束排列方式，摸块式管束排列主要特点是：每一管束有独立的空冷区；管心距较大：排管带较窄。

其主要优点在于：蒸汽流动阻力小，热负荷均匀：主蒸汽通道通畅，汽流平稳，有利于凝结水回热和除氧；采用多个管束，管板尺寸小，便于安装、运输。

600MW机组双背压凝汽器部分应用日立公司技术，采用重力输送法，将低压汽室的凝结水输送至高压汽室，并在其中回热。

在低压凝汽器热井上部设有集水板，LP侧凝结水经集水板下部凝结水回热主管，通过高、低压侧凝结水连通管进入高压侧凝汽器热井，再经高压侧回热支管进入淋水盘，与HP侧凝结水汇合，利用高压侧蒸汽对其回热，以达到充分回热的目的。