汽轮机—凝汽器.ppt

1 汽轮机凝汽器设备 2 第一节凝汽器设备工作原理和任务 1 凝汽器的工作原理使排汽在密封容器中 在温度较低的条件下受到冷却而凝结成水 体积突然缩小 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 3 2 主要任务 1 在汽轮机排气口造成较高真空 是蒸汽在汽轮机中膨胀到最低压力 增大蒸汽在汽轮机中的可用焓 提高循环热效率 2 将汽轮机的低压缸排出的蒸汽凝结成水 重新送回锅炉进行循环 3 汇集各种疏水 减少汽水损失 4 凝汽器也用于增加除盐水 正常补水 4 二 凝汽系统及主要设备 最简单的凝汽设备原则性系统图 其主要设备有凝汽器 凝结水泵 抽气器 循环水泵等 1 汽轮机 2 发电机 3 凝汽器 使排汽在凝汽器3中不断地凝结成水 建立高度真空 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 5 汽轮机 发电机 凝汽器 抽汽器 凝结水泵 循环水泵 1 2 3 4 5 6 凝汽系统系统图 冷却塔 6 第二节凝汽器的结构类型 凝汽器有混合式和表面式凝汽器两大类 一 混合式凝汽器混合式凝汽器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 7 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 8 1 表面式凝汽器的结构 如图所示 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 9 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 10 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 常见的有如下四种 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 11 凝汽器的管材 凝汽器常用的管材有不锈钢管和铜管 不锈钢管和铜管的比较 1 不锈钢管的导热系数较铜管低 为使两者传热系数相当 在面积相同的情况下 不锈钢管较薄 但内壁光滑度较高 不易结垢 2 不锈钢管具有较高的硬度 因此 具有很强的耐高温蒸汽的冲击性能 3 不锈钢管腐蚀产物较少 管壁光 不易沾污 因此具有较高的清洁系数和较低的流动阻力 不锈钢管的堵管率较低 冷却水的流速相对提高 12 凝汽器不锈钢管的安装 13 凝汽器不锈钢管的安装 14 凝汽器内部结构 15 凝汽器铜管结垢 16 凝汽器胶球清洗 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 17 凝汽器胶球清洗 胶球系统之间循环 利用直径比铜管内壁稍大的橡胶球擦洗铜管内壁的污垢 运行约3小时候将收球筒切换把手打在收球位置进行收球 然后停泵 清点收球数量 二次滤网的作用主要是防止大块杂物进入凝汽器铜管 造成铜管堵塞 胶球系统无法运行 严重影响机组真空和凝汽器端差 电动反冲式二次滤网主要由滤网 外壳 蜗轮箱体 排污槽 传动轴 排污口和电驱动等组成 18 凝汽器胶球清洗 在运行过程中 当滤网表面积污 杂物堵塞网眼 当滤网内外压差增加到一定值后 就必须打开排污阀 因排污管与冷凝器出水管相连 使排污槽内压力迅速下降 同时排污槽旋转 排污槽罩在滤网的区域内的杂物在刮板的刮动下和水流反冲洗的作用下被排出本体外 在排污过程中 电驱动通过蜗轮蜗杆驱动排污槽缓缓旋转 将滤网上的垃圾清除干净 排污完毕 关断排污阀 电驱动停止转动 19 胶球清洗示意图 20 胶球泵及收球网 21 第三节凝汽器真空 真空 排气离开低压缸之后进入凝汽器壳侧 凝汽器管内流入循环水泵提供的循环水作为冷却介质 将排气凝结成水时 体积骤然缩小 这就在凝汽器内形成高度的真空 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 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 22 空气漏入对凝汽器工作的影响 由于空气的漏入 对凝汽器的工作是有影响的 1 空气的漏入会使传热效果变差 传热端差增大 结果会使排汽压力升高 降低了机组的经济性 2 空气的漏入 增加了凝结水中空气的溶解度 对汽轮机装置和管道系统金属产生腐蚀 影响机组的安全性 3 空气的漏入 会使空气分压增大 使凝结水的过冷度增加 影响了机组的经济性 23 第四节抽气器 1 抽气器的作用抽气器的作用是将漏入凝汽器内空气不断地抽出 以维持凝汽器内的高度真空 故抽气器工作的好坏对凝汽器工作的影响很大 任何一种抽汽器 不论其结构和工作原理如何 都是一种压气器 它将汽气混合物从凝汽器抽气口的压力压缩到高于大气压的出口压力 2 抽气器的型式抽气器的型式有机械式和喷射式两种 喷射式抽气器结构简单 工作可靠 制造成本低 维护方便 建立真空快 常用的喷射式抽气器有射汽抽气器和射水抽气器两种 工作原理相同工质不同 前者用蒸汽作工质 后者用水作工质 24 一 射汽抽气器1 启动抽气器的结构和工作原理 启动抽气器的作用是在汽轮机启动前给凝汽器建立真空 以缩短机组启动时间 下图为启动抽气器示意图 它主要由工作喷嘴A 混合室B和扩压管C所组成 工质是新蒸汽 新蒸汽进入工作喷嘴A 在喷嘴A膨胀加速造成一个远高于音速的高速汽流射入混合室 高速汽流有很强的空吸作用 从而将从抽气口来的汽气混合汽流带走 并进入扩压管C 混合汽流在扩压管C中不断扩压 直到压力稍大于大气压力后排入大气 启动抽气器功率大建立真空快 但工质和工质的热量不能回收 有经济损失 故它只作为启动时用 一旦汽轮机正常工作以后 主抽气器便投入工作 启动抽气器停止工作 25 2 主抽气器主抽气器的作用 是在汽轮机正常工作时使用 以维持凝汽器的高度真空 主抽气器一般都采用带中间冷却器的多级型式 其目的在于可以得到更高的真空度 同时也可以回收工质和热量 提高经济性 图5 9为两级射汽抽气器工作原理图 凝汽器内的汽气混合物由第一级抽气器抽出 并压缩到某一中间压力 低于大气压力 然后进入中间冷却器2 在中间冷却器2中 混合物中的部分蒸汽被凝结成水 而未凝结的汽气混合物又被第二级抽走 在第二级抽气器中 汽气混合物被压缩到略高于大气压力 再经第二级冷却器4进一步凝结并回收工质和热量 最后的空气和少量未凝结的蒸汽一起排入大气 26 射水抽气器射水抽气器的工作原理 射水抽气器的工作原理同射汽抽气器相同 如图5 12所示 它主要由工作水进口1 喷嘴2 混合室5 扩压管7和逆止阀6等部件所组成 压力水由射水泵供给 经喷嘴形成高速射流射出 从而将凝汽器中的汽气混合物抽出 射水抽气器不消耗新蒸汽 运行费用较射汽抽气器低 系统简单 运行可靠 维护方便 但需要另外安装射水泵 现代大型汽轮机都采用射水抽气器 国产200MW汽轮机就是采用射水抽气器作为主抽汽器 中小型汽轮机多采用射汽抽气器作为主抽汽器 27 与凝汽器抽气口相连 工作水室 混合室 扩压管