汽轮机凝汽设备及运行（汽轮机设备运行课件）

05页010203凝汽设备的任务凝汽器的类型与基本结构凝汽器的工作特性0405抽气设备凝汽设备运行与维护发电厂空冷系统06内容提要06页1.凝汽设备的组成2.凝汽设备的工作内容01凝汽设备的组成07页凝汽设备一般由凝汽器、凝结水泵、抽气器、循环水泵以及它们之间的连接管道和附件组成。汽轮机最简单的凝汽设备凝汽器凝结水泵抽气器01凝汽设备的组成08页在凝汽器中，蒸汽和凝结水是两相共存的，蒸汽压力是其凝结温度所对应的饱和压力。只要冷却水温不高，在正常条件下，蒸汽凝结温度也不高，一般为30℃多。30℃左右的蒸汽凝结温度所对应的饱和压力为4~5kPa，大大低于大气压力，形成高度真空。处于负压的凝汽设备及管道接口并非绝对严密，外界空气会漏入，漏入的空气会阻碍传热。为了避免这些在常温条件下不凝结的空气在凝汽器中逐渐积累造成凝汽器中的压力升高，一般采用抽气器不断地将空气从凝汽器中抽出以维持凝汽器内真空。

凝汽器内工作状态01凝汽设备的组成09页各设备作用抽出不凝结气体向锅炉输送洁净的给水汽轮机提供循环冷却水凝结乏气，建立真空02

凝汽设备的工作任务10页在汽轮机排汽管内建立并维持高度真空保证汽轮机排汽凝结成水并供应洁净的凝结水作为锅炉给水还是凝结水和补给水去除氧器之前的先期真空除氧设备接受机组启停和正常运行中的疏水和甩负荷过程中旁路排汽，回收热量和减少循环工质损失内容小结12页010203凝汽器的类型表面式凝汽器的分类表面式凝汽器的结构凝汽器的类型03页按传热方式表面式混合式凝汽器的类型表面式凝汽器的分类04页冷却介质不同水冷式空冷式表面式凝汽器的类型表面式凝汽器的分类05页表面式凝汽器的类型冷却水流程单流程双流程单流程双流程表面式凝汽器的分类06页表面式凝汽器的类型空气抽出口汽流向心式汽流向侧式汽流向心式汽流向侧式凝汽器的结构07页凝汽器的结构08页表面式凝汽器的构造构造凝汽器的外壳凝汽器的水室和端盖冷却水管水冷式表面凝汽器的结构09页水冷式表面凝汽器特点10页蒸汽的流程汽轮机排汽压力为Pc凝汽器喉部凝汽器的汽侧空间Pc凝结水放热水冷式表面凝汽器特点11页冷却塔来水室15铜管-吸热水室16冷却水流程冷却塔来水室17吸热至冷却塔冷却tw1tw2水冷式表面凝汽器特点11页蒸汽：冷却水管外侧冷却水：冷却水管内凝汽器水侧（管程）凝汽器汽侧（壳程）水冷式表面凝汽器特点03页主凝结区空气冷却区

排汽首先流过主凝结区，为主要换热面（蒸汽分压力可代替凝汽器总压力）

占总换热面积的5%-10%，冷却抽气口抽出的汽气混合物，减小容积流量，减轻抽气器负荷，减少工质损失（蒸汽分压力明显减小）水冷式表面凝汽器特点04页汽气混合物流向蒸汽入口（高）抽气口（低）汽阻越大Pc越高，经济性越差内容小结12页1.凝汽器的类型2.表面式凝汽器的分类3.水冷表面式凝汽器的结构及工作特点0102凝汽器内压力Pc的确定凝汽器的热力特性凝汽器内压力Pc的确定03页定义凝汽器压力通常泛指凝汽器汽侧蒸汽凝结温度所对应的饱和压力。特点

道尔顿定律：汽侧空间的总压力Pc是组成气体分压力之和凝汽器内压力Pc的确定04页1.主凝结区此区域所含空气量极少，凝汽器压力pc可以用相应的蒸汽分压力ps代替。即pc≈ps2.空气冷却区空气所含比重逐渐变大，ps明显小于pc，ts下降较多。psps

空冷区主凝结区pc凝汽器内压力Pc的确定05页主凝结区的凝结温度蒸汽1水ts’’主凝结区空冷区ttstw1tw2△t蒸汽和水的温度沿冷却表面的分布冷却水温升冷却水的进、出口温差。传热端差凝汽器压力所对应的饱和温度与冷却水出口温度的差。凝汽器的工作特性06页由上式可知：影响凝汽器压力Pc的影响因素有：1、冷却水进口温度（tw1）2、冷却水温升（△t=tw2-tw1）3、传热端差（δt=ts-tw2）凝汽器的工作特性07页1.凝汽器压力Pc的影响因素冷却水进口温度（tw1）tw1降低，则ts和pc必然降低；思考：其他条件相同的情况下，冬天和夏天相比较，哪个季节的真空高？凝汽器的工作特性08页1.凝汽器压力Pc的影响因素冷却水温升（△t=tw2-tw1）式中：hc、hc，为凝汽器中的蒸汽和凝结水的焓，kJ/kg；Dc、Dw分别为进入人凝汽器的蒸汽量和冷却水量，kg/h；cp为水的比定压热容，在低温范围内可视为定值，cp=4.1868kJ/(kg·K)。△t与Dc成正比，与Dw成反比，Dc与负荷有关，Dw与循环泵出力m=Dw/Dc称为冷却倍率（或循环倍率），它表示凝结单位蒸汽汽量所需要的冷却水量。

凝汽器的工作特性09页1.凝汽器压力Pc的影响因素冷却水温升（△t=tw2-tw1）△t=520/m由该式可知，△t与Dc成正比，与Dw成反比，Dc与负荷有关，Dw与循环泵出力有关在汽轮机运行状态下，Dc是无法改变的，控制冷却水温升Δt的手段只能是改变冷却水量Dw。当增大Dw时，Δt下降。因此，运行中负荷增加时要及时增加循环水量；负荷未变化，真空下降时及时检查循环水泵的出力。凝汽器的工作特性10页1.凝汽器压力Pc的影响因素式中K为凝汽器的总体传热系数，AC为冷却水管外表面总面积Dw进入人凝汽器的冷却水量传热端差（δt=ts-tw2）凝汽器的工作特性11页1.凝汽器压力Pc的影响因素传热端差（δt=ts-tw2）传热面积其他参数不变,Ac减小，将导致端差变大传热系数K值增大，端差δt减小冷却水量

无法确定措施：控制水位措施:定期清洗铜管，保证真空系统的严密性凝汽器的工作特性2.热力特性凝汽器的变工况

凝汽器不在设计条件下工作，称为凝汽器的变工况。凝汽器的热力特性凝汽器压力Pc与tw1、Dc、Dw的变化而变化的规律称为凝汽器的变工况特性或凝汽器的热力特性。凝汽器的特性曲线

Pc=f（tw1、Dc、Dw

）的关系曲线称为凝汽器的特性曲线。凝汽器的工作特性当冷却水量和冷却水进口温度一定时，凝汽器压力随机组负荷的减小而降低，即凝汽器真空随机组负荷的减小而升高。结论1

当冷却水量和机组负荷一定时，凝汽器压力随冷却水进口温度的降低而降低，即凝汽器真空随冷却水进口温度的降低而升高。结论2凝汽器的工作特性最佳真空定义：提高真空增加的功率与泵耗厂用电增加量之差最大时的真空。凝汽器的工作特性极限真空定义：汽轮机做功达到最大值时汽轮机末级排汽压力所对应的凝汽器真空。内容小结12页1.凝汽器内压力pc的确定2.凝汽器压力Pc的影响因素3.凝汽器的热力特性重难点0102抽气设备的作用及分类喷射式抽气器的工作特点抽气设备03页1.机组启动时使凝汽器内建立真空；2.在正常运行时不断地抽出漏入凝汽器的空气，以保证凝汽器的正常工作。作用抽气器的类型04页喷射式抽气器类型容积式抽气器射汽抽气器射水抽气器水环式真空泵机械离心式真空泵用于小型机组用于大型机组射汽抽气器—启动抽气器05页作用：在汽轮机启动前使凝汽器迅速建立起必要的真空。射气抽气器—主抽气器06页主抽气器

是在汽轮机正常运行期间把凝汽器中的空气抽出，以维持凝汽器的正常真空。射水抽气器07页

射水抽气器的结构它主要由工作水进口1、喷嘴2、混合室3、扩压管4和逆止阀5等部件所组成。射水抽气器08页工作原理：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。射汽抽气器与射水抽气器09页射汽抽气器射水抽气器内容小结10页1.抽气设备的作用及分类2.喷射式抽气器的工作特点0102对凝汽设备的要求凝汽器内空气的影响01对凝汽设备的要求03页1.合理地布置管束

管束的布置关系到凝汽器的传热和除氧效果。冷区，避免与刚进入管束的蒸汽相混合，以改善传热条件，合理的流道还能使蒸汽负荷均匀地分配给管束，提高利用率。01对凝汽设备的要求04页

为了维持凝汽器的较高真空，要使凝汽器内蒸汽的饱和温度接近冷源温度。但由于实际运行中冷却面积和冷却水量是有限的，所以当蒸汽凝结放出的热量通过冷却水管传给冷却水时，必然存在一定的传热温差，使得冷却水的出口温度低于蒸汽的饱和温度。为提高机组的热经济性，应保证凝汽器的传热效果，尽量减小传热端差。目的选择有较高热系数的冷却水管；及时抽走积聚在冷却水管表面的空气；定期清洗凝汽器冷却水管，防止冷却水管结垢。措施2.传热性能要好01对凝汽设备的要求05页汽阻越大，则凝汽器入口压力越高，经济性越低。汽阻的存在使凝汽器喉部压力升高，并使凝结水过冷度及含氧量增加。

当蒸汽进入凝汽器穿过上部铜管时大部分蒸汽凝结放热变成水珠，这部分水珠在下落的过程中，又被下部冷却水管进一步冷却。因此，凝结水的温度比凝汽器喉部压力下的饱和温度低，其温差称为过冷度。一般过冷度为0.5~1℃。3.汽阻和凝结水过冷度要小01对凝汽设备的要求06页采用多区域向心式凝汽器可以加大管束四周的进汽周界，缩短汽流途径，减小汽阻；而且蒸汽与凝结水直接接触加热凝结水，还可以基本消除过冷度。3.汽阻和凝结水过冷度要小01对凝汽设备的要求07页3.汽阻和凝结水过冷度要小

引起运行中凝结水过冷的正常原因有：管子外表面蒸汽分压力低于管束之间混合汽流的压力；管子外表面的水膜受冷却，使得水膜平均温度低于水膜外表面的蒸汽凝结温度；仅这两项使凝结水的固有过冷度达2.8℃左右。01对凝汽设备的要求08页3.汽阻和凝结水过冷度要小

凝结水过冷的不正常原因有：系统严密性不好或抽气器工作不正常，使空气分压力增大；凝结水水位过高01对凝汽设备的要求09页4.水阻要小

冷却水流经凝汽器时，铜管及进出口均会有流动阻力，凝汽器的水阻是指冷却水在流经汽器时所受的阻力。它由冷却水管内的沿程阻力、冷却水由水室进出冷却水管的局部阻力冰室中的流动阻力等部分组成。水阻越大，循环水泵耗功越大，故水阻应越小越好。双流凝汽器的水阻较大，约49~78kPa。单流程水阻较小。02凝汽器内空气的影响10页

进人凝汽器的空气来源有两方面，一是由新蒸汽带入汽轮机的，由于锅炉给水经过除氧，该量极少；二是通过汽轮机设备中处于真空状态下的低压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。设备严密性正常时，漏入凝汽器的空气不到排汽量的万分之一，虽然量小，但危害严重，主要表现在以下几个方面。来源02凝汽器内空气的影响11

页主凝区的空气平均分压很小，但冷却管外围的空气压力明显增大。这是由于汽气混合物流向冷却水管，蒸汽在冷却水管表面凝结为水后滴下来流走，而空气不可能逆流流动，于是积存在冷却水管表面。这样，蒸汽分子只能通过扩散靠近冷却管外侧，大大阻碍蒸汽的凝结过程，使真空下降。1.空气使凝汽器真空下降02凝汽器内空气的影响12

页

由道尔顿定律可知，混合气体全压力等于各组成气体分压力之和。由此可知，凝汽器压力等于凝汽器内空气分压力与蒸汽分压力之和，故空气的存在使蒸汽分压力低于凝汽器压力，从而使蒸汽分压力下的饱和温度即凝结水的温度低于凝汽器压力下的饱和温度，使凝结水产生过冷。2.空气使凝结水过冷度增加02凝汽器内空气的影响13

页空气漏入凝汽器，使排汽压力、排汽温度升高，降低机组经济性。严重时，由于排汽温度过高，还会引起汽轮机低压缸的变形，造成机组振动，甚至使机组被迫减负荷或停机。3.空气使机组运行的经济性下降02凝汽器内空气的影响14页

空气漏入凝汽器，增加空气分压力，从而增加空气在水中的溶解度，使凝结水中的含氧量增加，加剧低压管道和低压加热器的腐蚀，降低设备的可靠性，同时也增加除氧器的负担。4.空气使凝结水含氧量增加内容小结15页1.凝汽器的运行2.凝汽器维护0102凝汽设备的运行凝汽器的维护凝汽器的运行与维护03页凝汽器运行的好坏直接影响汽轮机组的安全性和经济性。凝汽器运行状况好坏的标志主要表现在以下三个方面：1、能否达到最有利的真空；2、凝结水的过冷度能否保持最低；3、能否保证凝结水的品质合格。凝汽器的运行与维护04页凝汽器真空的监视

凝汽器真空是指大气压力与凝汽器压力之差，故真空越高，凝汽器压力越低。定义经济性：真空降低，经济性下降安全性：真空降低p95意义凝汽器的运行与维护05页凝结水过冷度的监视定义凝汽器水位过高真空系统不严密抽气器工作不正常原因凝结水温度与凝汽器压力所对应的饱和温度之间的差值称为凝结水的过冷度。凝汽器的运行与维护06页凝结水过冷度的监视危害结构改造保证真空系统的严密性监视好凝汽器的水位措施热经济性降低降低安全性凝汽器的运行与维护07页凝汽器真空系统严密性的监视空气漏入凝汽器真空低阻碍凝结，K↓

，δt↑

凝结水过冷度和含氧量增大危害凝气器工作在负压状态运行中难免有空气漏入漏入空气对凝汽器的影响很大凝汽器的运行与维护08

页凝汽器真空系统严密性的监视危害原因措施导致冷却水管、凝结水系统管道与设备腐蚀。冷却水漏入凝汽器的汽侧。若轻微泄露，采用木屑堵塞；若泄露严重，停运查漏。凝汽器的运行与维护09

页真空除氧装置凝结水进入热井时，首先流入淋水盘，形成水帘，凝结水表面积增大，被蒸汽加热到饱和温度，从而把溶于水中的氧气和其他气体除去。1—淋水盘；2—长水槽；3—溅水角铁凝汽器的