汽轮机凝气设备

1、汽轮机凝气设备第五章 汽轮机的凝汽设备教学目标：教学目标： 理解真空的形成机理理解真空的形成机理知道凝气系统的任务与结构知道凝气系统的任务与结构 能回答影响凝汽器真空的因素及影响方式能回答影响凝汽器真空的因素及影响方式 掌握不同工况下凝汽器的生产过程掌握不同工况下凝汽器的生产过程熟悉运行与检修规程，能填写工作票熟悉运行与检修规程，能填写工作票第五章 汽轮机的凝汽设备重点：重点： 汽轮机真空的形成机理汽轮机真空的形成机理 汽轮机凝汽系统的任务与结构汽轮机凝汽系统的任务与结构 凝汽器的生产过程凝汽器的生产过程运行与检修规程，工作票运行与检修规程，工作票第五章 汽轮机的凝汽设备本节内容：本节内容：第

2、一节第一节 凝汽设备的作用及工作过程凝汽设备的作用及工作过程第二节第二节 凝汽器的压力与传热凝汽器的压力与传热第三节第三节 抽气设备抽气设备第四节第四节 凝汽器的变工况及多压凝汽器凝汽器的变工况及多压凝汽器5.1凝汽设备的作用及工作过程一、凝汽设备的作用一、凝汽设备的作用图为最简单的凝气设备示意图：图为最简单的凝气设备示意图：1凝汽器凝汽器 2循环水泵循环水泵3凝结水泵凝结水泵 4抽气器抽气器凝汽设备的凝汽设备的作用作用：1、在汽轮机排汽口建立并维持、在汽轮机排汽口建立并维持高度真空高度真空2、保证蒸汽凝结并供应洁净凝、保证蒸汽凝结并供应洁净凝结水作为锅炉给水结水作为锅炉给水5.1凝汽设备的作

3、用及工作过程二、凝汽器的结构类型二、凝汽器的结构类型（一）表面式凝汽器的结构及工作过程（一）表面式凝汽器的结构及工作过程表面式凝汽器的表面式凝汽器的结构结构如下：如下：冷却水管冷却水管2 2安装在管板安装在管板3 3上，上，冷却水从进水管冷却水从进水管4 4进入凝汽器，进入凝汽器，先进入下部冷却水管内，通先进入下部冷却水管内，通过回流水室过回流水室5 5流入上部冷却水流入上部冷却水管内，再由冷却水出水管管内，再由冷却水出水管6 6排排出。蒸汽进入凝汽器后，在出。蒸汽进入凝汽器后，在冷却水管外汽侧空间冷凝。冷却水管外汽侧空间冷凝。凝结水汇集在下部热井凝结水汇集在下部热井7 7中，中，由凝结水泵抽

4、走由凝结水泵抽走5.1凝汽设备的作用及工作过程（二）表面式凝汽器的分类（二）表面式凝汽器的分类1、根据、根据冷却介质冷却介质空气冷却式空气冷却式水冷却式水冷却式2、根据、根据冷却水流程冷却水流程单流程单流程双流程双流程多流程多流程3、根据、根据空气抽出口位置空气抽出口位置气流向心式气流向心式气流向侧式气流向侧式5.1凝汽设备的作用及工作过程凝汽器的结构形式示意图凝汽器的结构形式示意图（a）气流向心式气流向心式（b）气流向侧式）气流向侧式（c）多区域气流向心式）多区域气流向心式5.1凝汽设备的作用及工作过程三、机组运行时对凝汽设备的要求三、机组运行时对凝汽设备的要求、传热性能传热性能要好要好、减

5、小、减小过冷度过冷度、减小、减小汽阻和水阻汽阻和水阻5.1凝汽设备的作用及工作过程小结：小结：了解了解表面式凝汽器的分类与结构表面式凝汽器的分类与结构 掌握掌握凝汽设备的作用和原理凝汽设备的作用和原理知道知道凝汽设备的工作过程凝汽设备的工作过程熟悉熟悉凝汽设备运行与检修规程能凝汽设备运行与检修规程能 填写工作票填写工作票5.2 凝汽器的压力与传热一、凝汽器压力一、凝汽器压力p pc c的确定的确定凝汽器内蒸汽和冷却水温度眼凝汽器内蒸汽和冷却水温度眼流程的变化规律如图所示，由流程的变化规律如图所示，由图可知图可知蒸汽的饱和温度蒸汽的饱和温度 st为为:冷却水的进口温度冷却水的进口温度冷却水在凝汽

6、器中的温升冷却水在凝汽器中的温升凝汽器的传热端差凝汽器的传热端差ttttws1w1ttt5.2 凝汽器的压力与传热 冷却水进口温度的大小冷却水进口温度的大小取决于当地的气候取决于当地的气候和和供水方式供水方式，其他条件不变时，其他条件不变时，冬季冬季气温低，则冷却水进口温度也低，凝气温低，则冷却水进口温度也低，凝汽器压力低，真空高；汽器压力低，真空高；夏季夏季气温高，冷却水进口温度也高，气温高，冷却水进口温度也高，真空低。循环供水时，决定于冷水塔或喷水池的冷却效果。真空低。循环供水时，决定于冷水塔或喷水池的冷却效果。 （一）冷却水的进口温度（一）冷却水的进口温度（二）冷却水温升（二）冷却水温升

7、降低冷却水温升降低冷却水温升t t ，可降低，可降低ts ,ts ,由凝汽器热力平衡方程由凝汽器热力平衡方程式求得：式求得：tcDttDhhDpwwwwccc125.2 凝汽器的压力与传热可得可得m m称为凝汽器的冷却倍率称为凝汽器的冷却倍率为为1 1KgKg排汽凝结时放出的排汽凝结时放出的汽化潜热汽化潜热，在凝汽器排汽压，在凝汽器排汽压力下，只有力下，只有21402140到到22202220KJ/KgKJ/Kg左右，一般取平均值约左右，一般取平均值约为为21802180KJ/KgKJ/Kg，于是有：，于是有：（三）传热端差（三）传热端差由凝汽器的传热方程式可知，蒸汽凝结时传给冷却水的由凝汽器

8、的传热方程式可知，蒸汽凝结时传给冷却水的热量热量Q Q为为: :Q=KAcQ=KActmtmmchhDDchhtpcccwpcccwDDm cchhmmt520187. 421805.2 凝汽器的压力与传热二、凝汽器的极限真空和最佳真空二、凝汽器的极限真空和最佳真空最佳真空最佳真空：提高真空后所增加：提高真空后所增加的汽轮机功率与为提高真空使的汽轮机功率与为提高真空使循环水泵多消耗的厂用电之差循环水泵多消耗的厂用电之差达到最大，此时的真空称为最达到最大，此时的真空称为最佳真空。佳真空。极限真空极限真空：指使汽轮机做功达：指使汽轮机做功达到最大值的排气压力所对应的到最大值的排气压力所对应的真空。

9、真空。基本概念：基本概念：5.2 凝汽器的压力与传热三、凝汽器内空气的影响三、凝汽器内空气的影响1 1、进入凝汽器的、进入凝汽器的空气来源空气来源(1)(1)由新蒸汽带入汽轮机由新蒸汽带入汽轮机(2)(2)通过汽轮机设备中小于真空状态通过汽轮机设备中小于真空状态下的低压各级与相应的回热系统、下的低压各级与相应的回热系统、排汽缸、汽设备等不严密处漏入排汽缸、汽设备等不严密处漏入5.2 凝汽器的压力与传热、危害：危害：空气使凝汽器真空下降。空气使凝汽器真空下降。空气使凝结水过冷度增加。空气使凝结水过冷度增加。空气使机组运行的经济性下降。空气使机组运行的经济性下降。空气使凝结水含氧量增加。空气使凝结

10、水含氧量增加。除此之外，除此之外，引起凝结水过冷的不正常原因引起凝结水过冷的不正常原因有：有：冷却水管排列不合理，使汽阻增大。冷却水管排列不合理，使汽阻增大。系统严密性不好或抽气器工作不正常，系统严密性不好或抽气器工作不正常，使空气分使空气分 压力增大。压力增大。凝结水水位过高，淹没部分管束，使凝结水水位过高，淹没部分管束，使凝结水进一步冷却。凝结水进一步冷却。5.2 凝汽器的压力与传热四、真空除氧四、真空除氧为了为了减少凝结水中的含氧量减少凝结水中的含氧量，一般在大型机组的凝汽器内，一般在大型机组的凝汽器内还专门设置了凝结水的还专门设置了凝结水的除氧装置除氧装置水封淋水式凝结水真空除氧装置水

11、封淋水式凝结水真空除氧装置11淋水盘；淋水盘；22长水槽；长水槽；33溅水角铁溅水角铁5.2 凝汽器的压力与传热五、凝汽器的真空严密性五、凝汽器的真空严密性1 1、凝汽器严密性对机组运行的、凝汽器严密性对机组运行的影响影响 真空系统真空系统严密性下降严密性下降，使漏入或积聚在凝汽器内的空气，使漏入或积聚在凝汽器内的空气量增加，凝汽器的量增加，凝汽器的真空降低真空降低，传热效果降低传热效果降低，凝结水的，凝结水的含氧量增加，设备的含氧量增加，设备的腐蚀速度加快腐蚀速度加快，蒸汽分压相对降低，蒸汽分压相对降低，其凝结水温度低于凝汽器内总压力所对应的饱和温度，其凝结水温度低于凝汽器内总压力所对应的饱

12、和温度，过冷度增加过冷度增加。5.2 凝汽器的压力与传热查找凝汽器漏气地点的查找凝汽器漏气地点的主要方法主要方法有：有：在运行中检查真空系统严密性的仪器是氦气检漏仪。在运行中检查真空系统严密性的仪器是氦气检漏仪。通过测量凝结水的含氧量也可确定泄漏点是在热井水通过测量凝结水的含氧量也可确定泄漏点是在热井水面上的汽空间还是热井水面以下的水空间；含氧量高，面上的汽空间还是热井水面以下的水空间；含氧量高，而抽气量又大于许可值，泄漏点在热井水面上的汽空而抽气量又大于许可值，泄漏点在热井水面上的汽空间。间。在停机时，对系统进行水压试验。在停机时，对系统进行水压试验。2 2、真空系统严密性的检查、真空系统严

13、密性的检查5.2 凝汽器的压力与传热小结：小结：了解了解凝汽器压力如何确定的凝汽器压力如何确定的 熟悉熟悉极限真空最佳真空的概念极限真空最佳真空的概念 掌握掌握调整凝汽器真空的生产过程调整凝汽器真空的生产过程 5.3 抽气设备 抽气设备的作用抽气设备的作用: : 1 1、启动时抽出相关设备中所集结的空气，以、启动时抽出相关设备中所集结的空气，以 便加快启动速度。便加快启动速度。 2 2、正常运行时，维持凝汽器规定的真空。、正常运行时，维持凝汽器规定的真空。 3 3、及时抽出加热器中的非凝结气体，保证其较高的、及时抽出加热器中的非凝结气体，保证其较高的 换热效率。换热效率。 4 4、抽出低压端轴

14、封的蒸汽、空气并送至轴封冷却、抽出低压端轴封的蒸汽、空气并送至轴封冷却 器，以确保轴封正常工作。器，以确保轴封正常工作。5.3 抽气设备一、射流式抽气器一、射流式抽气器根据根据工作介质工作介质不同，射流式抽气器射汽式和射水式。不同，射流式抽气器射汽式和射水式。1 1、射汽抽气器、射汽抽气器射汽抽气器的射汽抽气器的原理示意图原理示意图如下：如下：抽气器抽气器形式的选择形式的选择主要根据汽轮机主要根据汽轮机设备的运行情况和抽气器的特点来设备的运行情况和抽气器的特点来考虑。考虑。对于高、中压母管制额定参数启动对于高、中压母管制额定参数启动的机组，工作蒸汽的来源有保证，的机组，工作蒸汽的来源有保证，多

15、采用射汽式抽气器多采用射汽式抽气器。对于高参数大容量机组为简化系统对于高参数大容量机组为简化系统多采用射水式抽气器。多采用射水式抽气器。5.3 抽气设备2 2、射水抽气器、射水抽气器射水式抽气器射水式抽气器结构示意图结构示意图如图所示：如图所示：优点：优点：射水式抽气器结构简单，工作可射水式抽气器结构简单，工作可靠，启动运行方便。不需考虑蒸汽来源。靠，启动运行方便。不需考虑蒸汽来源。缺点：缺点：通常需要专设工作水泵，工作水通常需要专设工作水泵，工作水量较大，被抽出的混合气体中蒸汽含量量较大，被抽出的混合气体中蒸汽含量较大，不能回收，工质损失较多。较大，不能回收，工质损失较多。适用于适用于滑参数

16、启动和滑压运行的单元制滑参数启动和滑压运行的单元制再热机组。再热机组。5.3 抽气设备二二 、容积式抽气器、容积式抽气器容积式抽气器容积式抽气器分为分为水环式真空泵和机械离心式真空泵两种。水环式真空泵和机械离心式真空泵两种。1 1、 水环式真空泵水环式真空泵 水环真空泵的优点水环真空泵的优点（1 1）功耗低）功耗低（2 2）运行维修方便）运行维修方便（3 3）工作可靠）工作可靠（4 4）启动性能好）启动性能好（5 5）利于环保）利于环保5.3 抽气设备2 2、机械离心式真空泵、机械离心式真空泵机械离心式真空泵也需要定机械离心式真空泵也需要定期补充冷水，以防工作水的期补充冷水，以防工作水的流失和

17、水温声高流失和水温声高较广泛地应用在较广泛地应用在100100300300MWMW机组上机组上5.3 抽气设备小结：小结：了解了解抽气设备的作用和分类抽气设备的作用和分类知道知道射汽式抽气器和射水式抽气器射汽式抽气器和射水式抽气器的工作过程与适用范围的工作过程与适用范围熟悉熟悉抽气设备的检修规程，抽气设备的检修规程，能填写能填写工作票工作票5.4凝汽器的变工况及多压凝汽器凝汽器的变工况及多压凝汽器凝汽器的变工况运行凝汽器的变工况运行：凝汽器真空偏离设计工况，在非：凝汽器真空偏离设计工况，在非设计工况下运行称为凝汽器的变工况运行设计工况下运行称为凝汽器的变工况运行基本概念：基本概念：一、主要因素

18、改变对凝汽器压力影响一、主要因素改变对凝汽器压力影响在凝汽器的变工况运行中，影响凝汽器真空的因素很多，在凝汽器的变工况运行中，影响凝汽器真空的因素很多，其中其中DcDc、DwDw、t twlwl是决定凝汽器压力的主要因素，这些因是决定凝汽器压力的主要因素，这些因素的改变，导致了素的改变，导致了t t和和 的变化。从而使的变化。从而使tsts和凝汽器和凝汽器压力压力pcpc改变改变 t5.4凝汽器的变工况及多压凝汽器凝汽器的变工况及多压凝汽器DDDhhcCwcct187.4 Dhhwcc187.4 cchh1 1、变工况下、变工况下t t 的变化规律的变化规律变工况下变工况下t t 表达式为：表

19、达式为：当当DwDw不变时，由于不变时，由于 变化很小，可近似看作常变化很小，可近似看作常数，故数，故 为常数，此时，为常数，此时， t t 正比于正比于DcDc。当。当DwDw改改变后，算出新的变后，算出新的 重新确定重新确定t t 和和DcDc的关系的关系5.4凝汽器的变工况及多压凝汽器凝汽器的变工况及多压凝汽器tt2 2、变工况下变工况下 的变化规律的变化规律当当DwDw不变时，不变时， 为常数，为常数， 的的变化规律表达式变化规律表达式为为: :DDCAcwpcKt1)exp(t凝汽器已制造好，凝汽器已制造好，AcAc不变。故不变。故K K也不变，则也不变，则 与与DcDc成正比，成正

20、比，也就是也就是dc dc （dc=Dc/Acdc=Dc/Ac称为比蒸汽负荷）成正比。称为比蒸汽负荷）成正比。3 3、变工凝汽器压力变工凝汽器压力p pc c的确定的确定在在DwDw一定时，根据不同的一定时，根据不同的DcDc和和twltwl，可求出相应的，可求出相应的t t和和 ，由由 求得求得ts,ts,查表得对应的饱和压力查表得对应的饱和压力p ps sttttwlst5.4凝汽器的变工况及多压凝汽器凝汽器的变工况及多压凝汽器二、凝汽器的特征曲线二、凝汽器的特征曲线凝汽器压力凝汽器压力p pc c是随着是随着t twlwl、DwDw和和DcDc的变化而变化的。我们把的变化而变化的。我们把p pc c随随t twlwl、DwDw和和DcDc的变化规律称为的变化规律称为凝汽器热凝汽器热力特征力特征。它们之间的关系曲线称。它们之间的关系曲线称为为凝汽器的特征曲线凝汽器的特征曲线。