第22课时单元_电厂热力设备及运行_第11章_凝汽设备与冷却装置

华北电力大学环境科学与工程学院 电厂热力设备及运行 任课教师 杨官平 二 一一年一月 封面 凝汽设备的组成 结构和作用发电厂的供水系统凝汽设备的运行干式冷却系统 第十一章凝汽设备的运行 第一节凝汽设备的组成 结构和作用 凝汽设备的任务凝汽设备的组成凝汽设备的工作原理凝汽器抽气器 一 凝汽设备的任务 在汽轮机排汽口建立并维持高度真空 增强蒸汽在汽轮机内的作功能力 减少冷源损失 从而提高循环热效率 将汽轮机的排汽凝结成洁净的凝结水 重新作为锅炉给水 以满足锅炉对给水品质日益提高的要求 回收来自其它地方的工质 旁路 疏水 补水 凝结水初步除氧 保护系统热力设备 起到热力系统蓄水作用 是热力系统稳定调节的缓冲器 二 凝汽设备的组成 图11 1凝汽设备实物图 二 凝汽设备的组成 图11 2凝汽设备简化系统图 凝汽设备主要由凝汽器 抽气器 凝结水泵 循环水泵以及它们连接管道及附件组成 二 凝汽设备的组成 凝汽设备各部分作用 凝汽器 使排汽在凝汽器中不断地凝结成水 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 抽气器 抽出漏入凝汽器内的空气 以维持高度真空 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 并送往给水回热加热系统 循环水泵 为凝汽器提供冷却水 创造凝汽器中的低温环境 使排汽释放汽化潜热而发生凝结 三 凝汽设备的工作原理 在凝汽器中 汽水两相共存 凝汽器压力为乏汽凝结温度所对应的饱和压力 在通常的循环冷却水温下 蒸汽的凝结温度若为30 所对应的饱和压力则为4 2kPa 远远低于大气压力 因此在凝汽器内形成了高度真空 由抽气器不断抽出从不严密处漏入凝汽器的空气 以保持这一真空 三 凝汽设备的工作原理 图11 3凝汽设备结构模型图 三 凝汽设备的工作原理 图11 4600MW凝汽器三维结构图 三 凝汽设备的工作原理 图11 5600MW凝汽器三维结构图 三 凝汽设备的工作原理 图11 6600MW凝汽器三维结构图 三 凝汽设备的工作原理 图11 7凝汽器冷却管板 三 凝汽设备的工作原理 图11 8凝汽器冷却管的安装 三 凝汽设备的工作原理 图11 9凝汽器的空冷区管板管束示意图 三 凝汽设备的工作原理 图11 10凝汽器的工作过程动画 四 凝汽器1 凝汽器分类 按冷却介质分为 水冷式凝汽器空冷式凝汽器按排汽凝结方式分 混合式凝汽器 水冷表面式凝汽器 水冷 空冷按冷却介质流程分 单流程凝汽器双流程凝汽器多流程凝汽器 2 混合式凝汽器 工作原理 汽轮机排汽直接与冷却水混合接触使蒸汽凝结 优点 结构简单 制造成本低 形成和保持真空的能力好 缺点 要求冷却水的质量等同于凝结水 否则 不能作为锅炉的给水 适用范围 现代汽轮机不采用 图11 11混合式凝汽器示意图 3 表面式凝汽器 工作原理 排汽在冷却表面一侧凝结 而冷却工质在另一侧流动 互不接触 优点 传热系数高 能建立高真空 能保持凝结水洁净 缺点 换热面大 消耗大量有色金属 制造成本高 适用范围 现代火力发电厂和核电厂的汽轮机组绝大多数采用 3 表面式凝汽器 图11 12表面式凝汽器示意图1 蒸汽入口 2 气汽混合物引出口 3 主凝结水出口 4 循环水入口 5 循环水出口 6 水室盖 7 热水井 8 凝汽器壳体 9 管板 10 凝汽器管束 11 管束支撑板 12 手孔或入孔 13 凝汽器支腿 14 水室端盖 3 表面式凝汽器 图11 13表面式凝汽器工作原理图 工作过程 冷却水从冷却水入口进入凝汽器 先进入下部冷却水管内 通过后水室流入上部冷却水管内 再由冷却水出口排出 蒸汽进入凝汽器后 在冷却水管外汽侧空间冷凝 凝结水汇集在下部热井中 由凝结水泵抽走 4 凝汽器汽阻 定义 为了使汽气混合物向抽气口以一定的速度流动 则抽气口的压力Pc 应比凝汽器进口压力Pc更低一些 压力差 Pc Pc Pc 就是凝汽器的汽阻 一般为260 400Pa 危害 汽阻越大 Pc 凝汽器进口压力Pc越大 凝汽器进口处真空度越低 凝结水过冷度和含氧量增加 组成 蒸汽进入冷却管束第一排的局部阻力 蒸汽流经冷却管束的沿程阻力 5 凝结水的过冷度 定义 汽轮机凝汽器进口蒸汽饱和温度ts与热井中凝结水温度tc的差值 用符号 t表示 即过冷度 t ts tc 危害 使凝结水回热加热所需的热量增加 从而使系统的热经济性下降 过冷度增加1 煤耗增加0 1 使凝结水中的含氧量增加 对所流过的管道和设备产生的腐蚀作用增强 降低设备的使用寿命 6 空气对凝汽器工作的影响 空气漏入后 凝汽器真空下降 排汽压力和温度升高 汽轮机经济性下降 严重时因排汽温度过高 使汽轮机低压缸变形 造成机组振动 甚至因此使机组被迫减负荷或停机 空气漏入后 空气分压升高 空气在水中的溶解度升高 凝结水中的含氧量升高 加重了管道和低压加热器的腐蚀 增加了除氧器的负担 空气漏入后 传热阻力增加 使排汽温度和压力升高 使真空进一步下降 空气漏入后 空气分压升高 蒸汽分压降低 使凝结水过冷度进一步增加 五 抽气器 作用 将凝汽器在运行中所积聚的不凝结气体抽出 维持凝汽器的真空度 类型 按使用工质的不同可分为 射汽式抽气器 工质为压力蒸汽 射水式抽气器 工质为压力水 1 射汽式抽气器 图11 14射汽式抽气器工作原理图 组成 工作喷嘴 混合室 扩压管 1 射汽式抽气器 工作原理 工作喷嘴 压力能 动能 得到超音速气流 在混合室中形成高度真空 扩压管 动能 压力能 优点 可回收工质 缺点 效率较低 适用范围 中小型汽轮机 1 射汽式抽气器 图11 15射汽式抽气器工作动画 2 射水式抽气器 图11 16射水式抽气器工作原理图 组成 入口 工作水室 工作喷嘴 混合室 扩压管 逆止阀 工作原理 工作喷嘴 压力能 动能 得到高速气流 在混合室中形成高度真空 扩压管 动能 压力能 略大于一个大气压 逆止阀 当水泵发生故障时 逆止阀自动关闭 防止水和空气倒流入凝汽器 2 射水式抽气器 优点 不消耗蒸汽 运行费用低 系统简单 结构紧凑 运行可靠 维护方便 缺点 装设专用水泵 初投资大 不能回收汽水混合物中的凝结水 导致凝结水的消耗 适用范围 大型汽轮机 第二节发电厂的供水系统 供水系统的作用供水系统的水源对供水系统的要求供水系统的组成供水系统的形式 一 供水系统的作用 供给凝汽器所需的循环冷却水 锅炉给水的补充用水 提供汽轮发电机的氢气或空气冷却器 油冷却器等冷却设备所需的冷却水 提供辅助设备 如磨煤机 送 引风机轴承的冷却用水 水力除灰用水 生活与消防用水以及其他用水等 凝汽器冷却水量占总耗水量的90 左右 化学水处理系统所需的水量相对较小 发电厂的供水系统主要指循环水 冷却水 系统 二 供水系统的水源 江 河 湖泊水 含有大量的悬浮物 胶体杂质 有机质和微生物 由于受腐殖质和工业水污染 通常有色度 硬度一般较低 矿物质较少 海水 矿物质含量特别高 其中主要的离子会引起凝汽器及其它冷却设备的腐蚀 地下水 悬浮物少 溶解杂质多 发电厂选址原则 应尽量靠近水源 搜集和研究水质 水量 水温 含沙量 河川和河岸的稳定性及坚固性等水文气象资料 三 对供水系统的要求 保证不间断地供给足够的水量 进入凝汽器的冷却水最高温度一般不应超过制造厂的规定值 最大限度地清除冷却水中的杂质 以免堵塞冷却设备 供水系统必须可靠 否则会直接影响汽轮发电机组的正常运行 四 供水系统的组成 供水系统由三部分组成 水源取供水设备连接管路 五 供水系统的形式 发电厂供水系统主要有三种 直流供水系统 也称开式供水系统 循环供水系统 也称闭式供水系统 混合供水系统 直流供水与循环供水混合构成的系统 1 直流供水系统 定义 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 也称开式供水系统 优点 系统简单 造价价廉 运行维护方便 缺点 冷却水只使用一次就排放掉 不能重复使用 适用范围 水源充足的地方 1 直流供水系统 江河 水渠 其它用水设备 其它用水设备 图11 17直流 开式 供水系统 2 循环供水系统 定义 冷却水则沿着连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 也称闭式供水系统 优点 取自水源的水只作为损失的补充水 故可以节约大量的水 缺