凝汽器真空的影响因素

1 汽轮机冷端系统简述
• 汽轮机冷端系统主要由汽轮机低压缸、表面式凝汽器、抽气设备、胶 球清洗装置、凝结水泵 、循环水泵和循环水水源，以及这些部件之间 的连接管道和管件等组成。 • 排汽离开低压缸之后进入凝汽器壳侧，凝汽器管内流入由循环水泵提 供的循环水作为冷却工质，将排汽凝结成水。由于蒸汽凝结成水时， 体积骤然缩小，这就在凝汽器内形成高度真空。为保持所形成的真空， 则需用抽气设备将漏入凝汽器内的空气不断抽出，以免不凝结空气在 凝汽器内逐渐积累，使凝汽器内压力升高。 • 循环水按供水方式的不同，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。冷却水所带入 的泥沙、污秽的物质和加热过程中分解出的盐分等均会不同程度地沉 积在循环水管的内表面上;由于附着物的传热性能很差，将导致凝汽器 真空降低，而且还会加速冷却水管的腐蚀，因此采用胶球清洗装置进 行清洗，并在循环水泵进水管上安装滤网，达到良好的净化循环水的 效果。
6.3真空下降的预防措施
• 汽轮机组真空系统比较庞大，真空问题的治理也较困难。 我们平时要 做好以下工作： • 1.进行真空严密性检漏，及时消除漏空现象。目前检漏方式有卤素检 漏法、超声波检漏法、真空灌水法和氦质谱检漏法，其中氦质谱检漏 法是目前汽轮机真空系统检漏的先进方法。 • 2 从维持轴封系统及水封的正常工作；维持好轴封加热器的正常水位； 调整汽轮机轴端汽封间隙，减小轴端漏汽量；严格控制低压汽封供汽 压力、温度，遇到汽封系统运行不正常，应及时进行分析，负压部位 管道设计时，应充分考虑膨胀问题；应尽量避免剧烈工况出现；及时 更换泄漏的阀门等方面改进真空的严密性； • 3.提高抽气器效率。 • 4.保持凝汽器管壁和水侧的清洁度，减轻汽器铜管结垢，目前最有效 的方法是胶球清洗。 • 5.冷却水流量和流速的合理调整。
6.1 启动中造成凝结器真空缓慢下降的原因
• • • • • 汽轮机轴封压力不正常 凝结器热水井水位升高 轴封加热器满水或无水 处于负压区域内的阀门状态误开（或误关） 凝结器循环水量不足
6.2 机组正常运行中凝结器真空缓慢 下降的原因
• • • • • • 真空泵分离器水温升高，真空泵工作失常 轴封加热器排汽管积水严重 凝结水位升高 工作过程中发生失误造成凝结器真空缓慢下降 做真空系统的安全措施时凝结器真空缓慢下降 运行中机组低压加热器汽侧无水
3.2 运行中影响凝汽器端差的因素
• 正常运行时凝汽器的排汽压力与排汽温度的关系 是饱和蒸汽的压力和温度的关系，也就是说凝汽 器的排汽压力是由相应的饱和蒸汽温度来决定的， 而饱和蒸汽的温度与循环冷却水的热交换程度有 关。 • 所以，凝汽器的传热系数越大，传热端差越小， 真空越低。以下分析影响传热系数的因素： • 1、蒸汽在管子外壁的凝结换热 • 2、 管子内外壁的传热 • 3、对流换热的影响因素 • 4、排除和减小不凝结气体的聚集厚度
•
谢谢！
3.2 运行中影响凝汽器端差的因素
• 凝汽器冷却表面积脏污，凝汽器铜管内结有不同 程度的硬垢时，影响了循环水流量及其传热效果。 凝汽器传热面的结垢和污染使传热系数降低，从 而使凝汽器端差增大，真空下降。结垢和污染的 来源分为两种：即外部污染和内部结垢。 • 在凝汽器中，冷却面结垢对真空影响是逐步积累 和增强的，源自文库汽器结垢可使凝汽器阻力损失增大， 凝汽器的管壁热阻也由于结垢使热阻变大，管壁 结垢增大的热阻往往会成为传热过程中的主要热 阻，针对这个热阻采取处理措施，收效应最为显 著。
• •
•
3.2 运行中影响凝汽器端差的因素
• 根据实际情况及分析研究，可采用以下处理措施： • （1）机组运行过程中维持轴封系统各疏水U形水封的正 常工作。 • （2）机组运行过程中维持好轴封加热器的正常水位。 • （3）按设计要求调整汽轮机轴端汽封间隙，减小轴端漏 汽量。 • （4）运行中严格控制低压汽封供汽压力、温度，遇到汽 封系统运行不正常，应及时进行分析，不可随意提高汽封 供汽压力、温度。 • （5）负压部位管道设计时，应充分考虑膨胀问题，应设 有一定长度的弯头或膨胀节。 • （6）运行中应尽量避免剧烈工况出现。 • （7）及时更换泄漏的阀门。
2 影响真空的因素：
• 汽轮机冷端性能总归是对影响真空的因素的研究， 凝汽器内真空的形成是由于在凝汽器内蒸汽和凝 结水汽液两相之间存在一个平衡压力。蒸汽凝结 时的温度越低，凝汽器内的绝对压力越低。 • 排汽温度主要受冷却水入口温度、冷却水温升、 凝汽器传热端差影响较大。
2.1影响凝汽器传热端差因素
2.3影响冷却水进口温度因素
• 冷却水进口温度主要决定于电站所在地的气候和 季节。同时我厂是明渠取水，水温受到潮位影响 较大
3. 影响凝汽器传热端差的因素
• 凝汽器的传热端差是指凝汽器排汽温度与冷却水 出口温度的差值。 • 凝汽器传热端差值的变化标志着凝汽器运行状况 的好坏，可作为判别凝汽器运行状态的依据。运 行中端差值越小，则运行情况越好．机组的热效 率越高。
凝汽器真空的影响因素 及常见故障分析
• 在现代大型电站凝汽式汽轮机组的热力循环中，凝汽设备 起着冷源的作用，其主要任务是将汽轮机排汽凝结成水并 在汽轮机排汽口建立与维持一定的真空度。以凝汽器为核 心，内连汽轮机低压缸，外连循环水系统，构成了电站热 力系统“冷端”。根据汽轮机工作原理，凝汽器的真空度 对汽轮机装置的效率、功率有重大影响，因此凝汽器的工 作效能直接影响到整个汽轮机组的热经济性。 • 汽轮机组冷端系统性能不良，严重影响整个机组的热经济 性，使供电煤耗率增加。而凝汽器真空降低1kpa,机组热 耗率约上升0.8%,煤耗率增约2.5g/KWh。因此，汽轮机组 冷端系统性能差的问题是电力行业关注的焦点之一。分析 冷端系统性能不良的原因以及对经济性的影响，提高凝汽 器性能，维持机组经济真空运行,直接影响到整个汽轮机 组的热经济性。
3.2 运行中影响凝汽器端差的因素
• • • • • • 真空严密性差是造成汽轮机真空低的主要原因，真空系统易泄漏空气的薄弱 环节有： （1） 凝汽器热井、低压加热器玻璃管水位计经常出现漏点、缺陷，漏入空 气，造成严密性下降。 （2） 轴封加热器水位自动调节失灵导致水位偏低，水封无法建立，导致空 气漏入。 （3） 采用迷宫式水封的给水泵，其密封水排至凝汽器，水封无法有效建立， 导致空气漏入。 （4） 低压缸防爆门、小汽机排汽管防爆门、凝汽器入孔门等也经常由于密 封不严，或防爆门出现裂缝，导致空气漏入。 （5） 大机、小机低压轴封由于轴封压力不能满足需要，造成轴封泄漏，另 外，汽封间隙的大小、汽封的完好程度也是造成轴封泄漏的重要因素。 （6） 凝结水泵进口法兰、凝泵水封泄漏也经常导致凝结水溶氧不合格。 （7） 管道安装。目前的新建机组，安装质量较好，压力管道均进行水压试 验，真空管道均进地灌水试验，由于法兰，阀门盘根等原因导致泄漏的情况 较小。 （8） 部分低压管道上的疏水阀、排汽阀，关闭不严，导致真空泄漏。
5. 冷却水进口温度
• 冷却水的进口温度主要决定于电站所在地的气候 和季节。冬季冷却水进口温度低，主凝结区的蒸 汽凝结温度也低，真空高；夏季水进口温度高， 主凝结区的蒸汽凝结温度也高，真空低。我厂为 明渠取水，潮位变化对冷却水温影响较大。
6. 真空下降的常见原因及预防措施
• 汽轮机凝汽器真空高低直接对机组的经济、安全、 可靠运行有着重大影响。不论是新还是老机组， 在正常运行中，汽轮机设备真空变低，通常发生 的较为缓慢地下降，个别情况真空急剧下降，此 时汽轮机必须立即按规定降负荷随后检查设备及 系统，判断急剧下降的原因，并消除它。真空急 剧下降的原因很多，但现象明显，故不难于查寻， 再者真空急剧下降的情况较少，而真空缓慢下降 才是带有普遍性的问题。
3.2 运行中影响凝汽器端差的因素
• 影响凝汽器传热端差的因素比较复杂，主要包括凝汽器传 热性能、热负荷、清洁系数、空气量及循环水系统的特性 等 • 凝汽器的空气来源有二：一是由新蒸汽带入汽轮机的，由 于锅炉给水经过除氧，这项来源极少；二是处于真空状态 下的各级与相应的回热系统、排汽缸、凝汽设备等不严密 处漏入的，这是空气的主要来源。空气严密性正常时进入 凝汽器的空气量不到蒸汽量的万分之一，虽然少但危害很 大。主要是空气阻碍蒸汽放热，使传热系数减小，端差增 大从而使真空下降。空气的第二大危害是使凝结水的过冷 度增大。 • 降低空气量主要从真空严密性和抽气器的工作性能考虑。
• 一般运行经验表明，凝汽器真空每下降l，机组汽 耗会增加1.5%～2.5% ；而传热端差每升高1℃ ， 供电煤耗约增加1.5%～2.5%。 • 影响凝汽器传热端差的因素比较复杂，主要包括 凝汽器传热系数、热负荷、清洁系数、空气量及 冷却水系统的特性等。
2.2影响冷却水温升因素
• 冷却水温主要决定于循环倍率，或者说，当进入 凝汽器的蒸汽量一定时，主要决定于冷却水量。 冷却水量减少，则冷却水温增大，真空降低。冷 却水量主要决定于循环水泵，也可能由其他原因 而减小，例如，凝汽器管板被杂草、木块、小鱼 等堵塞；冷却水管内侧结垢，流动阻力增大；循 环水泵局部故障；循环水吸水井水位太低，吸不 上水等都可能使冷却水量减少，引起真空降低。
3.1传热端差的确定
• 设计时，凝汽器的传热量一定时，循环水量主要 根据循环倍率决定，只能按经验数值取定，循环 倍率一般为50-80之间。因此，只有增大冷却面积 才能减小传热端差。增大冷却面积需要增大投资， 故也要在汽轮机组“冷端最佳参数选择”任务中 决定。运行时，冷却面积已定，因此传热系数是 影响传热端差的主要因素。传热系数越大，传热 端差越小，真空越高。因此，凡影响传热系数的 因素，都将影响传热端差，从而影响真空。
3.2 运行中影响凝汽器端差的因素
• 根据传热学原理分析，凝汽器性能随其热负荷的 增加而降低、随着凝汽器冷却面积的增加而有所 改善，但是，热负荷对凝汽性能的影响远大于冷 却面积的影响。 • 凝汽器热负荷的改变，必然会引起凝汽器的传热 端差的变化。引起凝汽器热负荷变化因素很多， 除了必然的排气和供热机组供热量变化外，各级 抽气疏水，调节气门前疏水，低加疏水等均接入 凝汽器，都可能增加额外热负荷，运行中应尽力 避免额外的热负荷，以防因此而增加端差。
4. 影响冷却水温升的因素及措施
• 当进入凝汽器的蒸汽量一定时，主要决定于冷却水量。冷 却水量减少，则冷却水温增大，真空降低。冷却水量主要 决定于循环水泵即循环水量，也可能管路或虹吸井的影响。 • 循环水泵 的运行方式 • 循环水量直接影响汽轮机排汽的凝结，凝结的程度又影响 到凝汽器的真空。凝汽器系统内循环水量的需要值与机组 负荷、凝汽器的类型和循环水进水温度有关，通常是用循 环水的温升来监视。 • 凝汽器冷却水在设备中的换热过程主要是以对流换热为主， 而对流换热与冷却水流速有着很大的关系，冷却水流速主 要决定于设计者的设计值，包括冷却水系统的设计、冷却 水压力的范围、冷却管束的合理冷却面积和排列方式以及 管束的选材和几何形状等。实际运行中是调整冷却水量、 冷却水压力和虹吸作用的，这要靠一定的运行经验来实现。