凝汽器

第六篇凝汽设备的运行

♦凝汽器的作用

♦凝汽器的结构

♦凝汽器的正常运行

♦凝汽器的抽汽器介绍

凝汽设备的任务

♦(1)在汽轮机排汽口建立并保持规定的真空，以提高循环效率；

♦(2)将汽轮机排汽凝结成洁净的凝结水作为锅炉给水，重新送回锅炉。

♦(3) 除掉凝结水中氧气，以减少氧气对主凝结水管路的腐蚀。

真空与循环效率

♦当背压由10kPa降至5kPa时，其循环热效率将从40.2％提高到42.2％

但它由两方面因素来决定：

（1）末级蒸汽参数的降低，蒸汽比容的增加，汽轮机的后汽缸和末级叶片势必相应增大和增长，这样会使汽缸十分庞大。

（2）背压的降低，需加大凝汽器的冷却面积，增加循环水量和厂用电，增加整套辅机的投资以及运行费用。

我国电站汽轮机的背压一般按3—7kPa

凝汽设备的组成

♦凝汽设备主要由凝汽器、抽气器、凝结水泵、循环水泵以从这些部件之间的连接管道和附件组成。

♦凝汽设备的原则性热力系统：描述凝汽系统基本组成和工作原理。

凝汽设备的原则性热力系统

凝汽器的工作原理

♦凝汽器中真空的形成主要原因是由于汽轮机的排汽被冷却成凝结水，其比容急剧缩小。如蒸汽在绝对压力4kPa时蒸汽的体积比水的体积大3万多倍。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。

凝汽器的真空形成和维持必须具备三个条件

♦（1）凝汽器的铜管必须通过一定的冷却水量。

♦（2）凝结水泵必须不断的把凝结水抽走，避免水位升高，影响蒸汽的凝结。

♦（3）抽汽器必须把漏入的空气和排汽中的其它气体抽走。

凝汽设备的要求

♦(1)凝汽器应具有较高的传热系数；

♦(2)凝汽器本体及真空系统要有高度的严密性；

♦(3)低凝结水过冷度；不超过0.5—1℃；

♦(4)凝汽器的汽阻、水阻要小；

♦(5)与空气一起被抽气器抽出的未凝结蒸汽量应尽可能少；

♦(6)凝结水的含氧量要小；

♦(7)便于清洗冷却水管；

♦(8)凝汽器的总体结构及布置方式应便利于制造、运输、安装及维修等

凝汽器设备运行情况良好主要表现在哪些方面

♦凝汽设备运行情况良好主要表现在以下三个方面：保证达到最有利真空；凝结水的过冷度小；

保证凝结水的品质合格。

表面式凝汽器的结构和分类

♦在表面式凝汽器中，冷却工质与蒸汽冷却表面隔开互不接触。

♦分为空气冷却式和水冷却式两种，分别被称为空冷式凝汽器和水冷式凝汽器。

♦用水做冷却介质时．凝汽器的传热系数高，在保持洁净的和含氧量极小的凝结水的条件下，获得和保持高真空。它是现代电站汽轮机装置中采用的主要型式，只存在严重缺水地区的电站．才用空气冷却凝汽器。

表面式凝汽器的构造简图

表面式凝汽器的构造由哪些部件组成

♦凝汽器主要由外壳、水室、管板、铜管、与汽轮机连接处的补偿装置和支架等部件组成。凝汽器有一个圆形（或方形）的外壳，两端为冷却水水室，冷却水管固定在管板上，冷却水从进口流入凝汽器，流经管束后，从出水口流出。汽轮机的排汽从进汽口进入凝汽器与温度较低的冷却水管外壁接触而放热凝结。排汽所凝结的水最后聚集在热水井中，由凝结水泵抽出。不凝结的气体流经空气冷却区后，从空气抽出口抽出。以上就是凝汽器的工作过程。

表面式凝汽器的分类

♦(一)按汽流方向分

♦1．汽流向下式

♦2 汽流向上式

♦3.汽流向心式

♦4．汽流向侧式

按汽流方向分

汽流向侧式凝汽器特点

♦汽轮机的排汽进入凝汽器后，因抽气口处压力最低，所以汽流向抽气口处流动。汽流向侧式凝汽器有上下直通的蒸汽通道，保证了凝结水与蒸汽的直接接触。一部分蒸汽由此通道进入下部，其余部分从上面进入管束的两半，空气从两侧抽出。在这类凝汽器中，当通道面积足够大时，凝结水过冷度很小，汽阻也不大。国产机组多数采用这种型式。

汽流向心式凝汽器特点

♦汽流向心式凝汽器，蒸汽被引向管束的全部外表面，并沿半径方向流向中心的抽气口。在管束的下部有足够的蒸汽通道，使向下流动的凝结水及热水井中的凝结水与蒸汽相接触，从而凝结水得到很好的回热。这种凝汽器还由于管束在蒸汽进口侧具有较大的通道，同时蒸汽在管束中的行程较短，所以汽阻比较小。此外，由于凝结水与被抽出的蒸汽空气混合物不接触，保证了凝结水的良好除氧作用。其缺点是体积较大。国产200MW机组就采用这种凝汽器。

按冷却水的流程分

按垂直隔板分

按凝汽器汽侧压力分

凝汽器管子排列方式

管束布置图

除氧装置

凝汽器钢管在管板上如何固定

♦凝汽器铜管在管板上的固定方法主要有垫装法、胀管法、焊接法（钛管）。垫装法是将管子两端置于管板上，再用填料加以密封。优点是当温度变化时，铜管能自由胀缩，但运行时间长了，

填较会腐烂而造成漏水。胀管法是将铜管置于管板上后，用专用的胀管器将铜管扩胀，扩管后的铜管管端外径比原来大1～1.5mm，与管板间保持严密接触，不易漏水。这种方法工艺简单、严密性好，现在广泛在凝汽器上采用。

凝汽器与汽轮机排口是怎样连接的？排汽缸受热膨胀时如何补偿？

♦凝汽器与排汽口的连接方式有焊接、法兰连接、伸缩节连接三种。大机组为保证连接处的严密性，一般用焊接连接。当用焊接方法或法兰盘连接时，凝汽器下部用弹簧支撑。排汽缸受热膨胀时，靠支承弹簧的压缩变形来补偿。小机组用伸缩节连接时，凝汽器放置在固定基础上，排汽缸的温度变化时，膨胀靠伸缩节补偿。也有的凝汽器上部用波形伸缩节与排汽缸连接，下部仍用弹簧支承。

凝汽器汽侧中间隔板起什么作用

♦为了减少铜管的弯曲和防止铜管在运行过程中振动，在凝汽器壳体中设有若干块中间隔板。中间隔板中心一般比管板中心高2～5mm，大型机组隔板中心抬高5～10mm。管子中心抬高后，能确保管子与隔板紧密接触，改善管子的振动特性；管子的预先弯曲能减少其热应力；还能使凝结水沿弯曲的管子中央向两端流下，减少下一排管子上积聚的水膜，提高传热效果，放水时便于把水放净。

凝汽器的热力特性曲线

♦凝汽器内压力的高低是受许多因素影响的，其中主要因素是汽轮机排入凝汽器的蒸汽量、冷却水的进口温度、冷却水量。这些因素在运行中都会发生很大的变化。凝汽器的压力与凝汽量、冷却水进口温度、冷却水量之间的变化关系称为凝汽器的热力特性。在冷却面积一定，冷却水量也一定时，对应于每一个冷却水进水温度，可求出凝汽器压力与凝汽量之间的关系，将此关系绘成曲线，即为凝汽器的热力特性曲线。

凝汽器的热力特性

凝汽器的热力特性

凝汽器热交换平衡方程式如何表示？

♦凝汽器热交换平衡方程式的物理意义是：8 a9 z& Y4 N4 J. s" x8 z

排汽凝结时放出的热量等于冷却水带走热量。1 U: ^/ S) I5 e+ b

方程式为：Dc（hc－hc’）＝Dw（t2－t1）cw （4-1）# c5 ], n$ D5 L' @! N9 w& w 式中Dc——进入凝汽器的蒸汽量，kg／h；/ R# d& m- N2 a

hc——汽轮机排汽的焓值，kJ／kg；1 I4 N* j2 g: s; U/ ~4 @

hc’——凝结水的焓值，kJ／kg；) z1 f4 g* d' q- h

t1 、t2——冷却水的进、出水温度，℃；

cw——冷却水的比热容，kJ／（kg•℃）；8 r( h: w6 d6 c6 x" u8 T. s$ L# A

Dw——进入凝汽器的冷却水量，kg／h. + r+ ~; L' M8 ~8 M& k. \+ `

式中（hc－hc’）的数值在（510～520）×4.186 kJ／kg之间，近似取520×4.186 kJ ／kg。3 S- Q* A7 b7 M

冷却水进口温度t w1

♦(一)冷却水进口温度t w1

♦冷却水进口温度tw1决定于地区的气温和供水方式，与凝汽器的运行情况无关。在其他条件不变的情况下，越低真空越高，因此，冬季比夏季水温低，真空也较高

凝结水温升

极限真空与最佳真空