《汽轮机原理》讲稿第05章.ppt

1、1、现代化力量发电站都用冷凝蒸汽轮机发电。所以都有冷凝设备。冷凝设备的好坏对火电厂的经济性有很大影响。第一节冷凝设备的工作原理和任务1，冷凝设备的工作原理1，工作原理：根据汽轮发电机的热效率，其中- -蒸汽的初始焓；(-) -锅炉中每公斤蒸汽的吸热。排气焓供水焓。第五章汽轮机的冷凝设备，2，分析上：为了提高效率，理想焓降，即提高新蒸汽的初始焓，降低排气(压力)。牙齿章节只讨论减少排气焓的问题。要降低排气焓，必须降低排气压力。一般来说，排气压力每降低2 kpa，循环热效率就可以提高约3.5%。因此，降低排气压力是提高火电厂循环热效率的非常有效的措施。降低排气压力最有效的方法是将废气放入密封容器，

2、在温度低的条件下冷却，凝结成水。体积突然减少(例如0.0049Mpa，蒸汽比水的体积大28000倍)，形成真空。同时，通过吸入器或真空泵不断抽气，保持真空。凝结产生的凝结水收集后送回锅炉供水，反复循环使用。这就是冷凝装置的工作原理。、3、2、主要任务(2)蒸汽冷凝成水，将凝结水回收锅炉供水。3、排气压力的最佳价值：减少排气量，提高理想的减少率，提高效率。但是排气压力越低越好。这是因为(1)降低排气压力比容量V增加，汽轮机排气部分的大小增大，成本上升。而且，制造困难，材料也有限。(2)降低排气压力比容量V增加，凝汽器冷却面积增加，冷却水增加，工厂用电增加。因此，要对排气压力和其他几个茄子方面进行

3、技术经济对比。最佳排气压力通常为0.002940.00686mpa (0.030.07ata)，通常为0.005Mpa。4，2，冷凝系统和主要设备：1，最简单的冷凝设备原则系统图表(图51)。主要设备有凝汽器、凝结泵、吸入器、循环泵等。(1)涡轮；(2)发电机；(3)凝汽器：废气在凝汽器3中持续凝结，形成高真空。冷凝时释放的热量，收集生成的冷凝液并发送。(4)循环泵：为冷凝器提供冷却剂；(5)凝结水泵：连续蒸汽凝结时产生的冷凝液，从冷凝器底部的热情中抽出，送到供水回热加热系统。(6)吸入器：抽出进入冷凝器的空气，保持高真空。图51，5，(1)，间接空气冷却系统：空气冷却冷凝系统如图所示。主要设

4、备有混合式冷凝器、凝结泵、循环泵、空气冷却塔、空气冷却器等。其中，空气冷却塔是双曲旋转型的，空气冷却器是放置在空气冷却塔下部周围墙上的巨大建筑。利用高低压力汽车，通过空冷器将冷风吸入塔内，形成自然对流。把循环水的热量带到通过空气冷却器的空气的自然对流。循环水的温度在空冷器中降低，然后放入混合式冷凝器，冷凝汽轮机的排气。这种空气冷却式冷凝系统设备和建筑费高，但能节约大量水。我国山西大同第二发电站使用了两台200兆瓦汽轮发电机牙齿系统。2，空气冷却冷凝系统，6，(2)直接空气冷却系统：将空气用作冷却空气的冷凝器用于空气直接冷却冷凝系统。汽轮机的排气直接凝结成换热器管束内的水。换热器管束外部利用强制

5、通风，消除蒸汽凝结时释放的汽化潜热。空气传热系数小，冷却面积必须大。因此，牙齿空气直接冷却式冷凝器的体积大，不能像普通凝汽器一样安装在汽轮机的下部，必须远离汽轮机，安装在工厂外部或工厂顶部。因此，汽轮机的排气管很长。这种空气是直接冷却式冷凝系统，世界已被(德国)发电站采用，但我国尚未被发电站采用。7，4，冷凝设备的操作要求：(1)冷凝器冷却管必须具有较好的传热系数，以确保良好的传热效果。自然冷却剂沉积物、污染、清洁；(2)凝结水温度低于与排气压力相对应的饱和温度时渡边杏。要防止过冷度增加。这与供水方法、季节和地理位置有关。(3)蒸汽在凝汽器内的阻力小，减少排气口压力，减少凝结水过冷度。8，2节

6、凝汽器，凝汽器有混合式和表面式凝汽器两种茄子。第一，混合式冷凝器混合式冷凝器(图52)是在冷却剂中直接冷却废气，使其凝结成水。混合式冷凝器内从蒸汽轮机排出的使用后，蒸汽直接与冷却剂混合凝结。冷却剂从设置在混合式冷凝器上部周围的喷嘴喷出，排气从上部进气口进入，与冷却剂混合后凝结，凝结水与冷却剂一起泵出。未凝结的空气不断地从吸入器或真空泵中抽出。这种凝汽器结构简单，冷却效果好，制造成本低。9，2，表面型冷凝器在表面式冷凝器内，冷却工质和蒸汽从冷却表面分离。根据冷却空气质量，表面型冷凝器又分为空气冷却和水冷却两种。以水为冷却剂的冷凝器简称表面式冷凝器。水的传热系数比空气大小，因此能在凝汽器内保持高真

7、空，得到干净的凝结水。因此国内外火力发电厂主要使用这种凝汽器。10，1，表面式冷凝器的结构如图5 - 3所示，凝汽器的外壳通常用钢板制成圆柱形、椭圆形或方形的箱子。外壳两端有形成水线的端盖2和3牙齿连接，外壳内两端装有管板4，管板4设有很多冷却管。冷凝器内部空间由冷却液管分为蒸汽空间(蒸汽侧)和冷却水空间(水侧)两部分。2，表面式冷凝器的流程冷却剂从进口11流向水室15，通过冷却管流向另一端的水室16，改变方向后通过冷却管进入水室17，最后从排水管12排出。这称为两阶段冷凝器。有单个流程、三个流程和四个流程。3、凝结水蒸气涡轮的排气机进入凝汽器，在蒸汽侧与冷却管接触，成为水。凝结水以热情7聚集

8、，由冷凝泵抽出，送到低压加热器。4、排出泄漏到空气的冷凝器的空气，通过吸入口8从吸入器中排出。为了减少吸入器的负荷和回收热量，混合蒸汽的空气冷却了一次，蒸汽凝结了。冷凝器内特别安装了空气冷却区9。11，5，要减少蒸汽侧阻力，使蒸汽混合物流向吸入口，吸入口的压力必须低于冷凝器的压力。压差是冷凝装置的蒸汽阻力。蒸汽阻力大，凝汽器入口压力高，凝结水的过冷度和氧气含量高。因此，必须想办法减少蒸汽阻力。根据进气口的位置，冷凝装置的蒸汽流动方向不同，冷凝装置的结构样式也不同。图3-85中所示的四个茄子是常见的：流向下、流向上、流中心和流侧。它们多用于中小型电动机组。12，随着电机独立功率的增加，冷凝器的冷

9、却面积也增加，冷却管道数量增加。大型计算机队使用多区域蒸汽流中心冷凝机组。牙齿冷凝器的管子被分成几个区域，平行放置在箱子里。每个管组都有自己的空气冷却区，蒸汽从周围进入每个区。每个空冷器的气体混合物被引入联合管，从吸入器中提取。这种凝汽器蒸汽通流面积大，蒸汽阻力小，冷凝液充分再生。国产200 MW电机具有三面体表面n-11220-1型凝汽器。冷却面积为3*3740=11220，冷却管道数为3*5667=17001。国产300 MW电机用冷凝器是n-17650型单壳，平分，二期表面冷凝器。冷却面积为17650，冷却管道数为9758*2。13，第三节蒸汽在凝汽器内凝结的过程，1，凝汽器内压力的确定

10、蒸汽处于饱和状态时，其压力和温度一对一对应。因此，冷凝装置的内部压力取决于蒸汽冷凝温度。为了获得冷凝装置的内部压力，必须先获得排气温度。排气温度的高低取决于冷却水的入口温度、冷却水的温度上升、传热温差。冷凝装置的压力可以根据相应的饱和温度获得，排气温度可以表示为=(5 - 1)。其中-冷却水入口温度；-冷却剂温度上升；-传热端差。求出温度值，可以在水蒸气表中确认相应的压力。14，(1)冷却水的进口温度冷却水的进口温度取决于发电站所在的地理位置、季节和供水方式。工厂供水方法有直流供水方法和循环供水方法两种。在直流供水系统中，工厂从河的上游取水，冷却水通过汽车冷凝器、冷却器和相关冷却器流入河的下游

11、。采用循环供水方式的话，冷却水沿着联动冷凝器等相关装置的电路循环，从水源采集的水只用作损失补充水，使用循环供水方式可以节约很多水。直流供水系统比较简单，投资少，运行成本低。我国南部的发电站一般沿着河流、河流、海岸或大水库建设。相反，北方的发电站因缺水，采取了很多循环供水方式。15，(2)冷却液温度上升1，冷却液温度上升根据冷凝装置的热平衡方程式，(5 - 6)，(5 - 7)进入双冷凝器的冷却液(kg/h)；-排气焓值和冷凝液焓值(kJ/kg)；-冷却剂入口焓值(kJ/kg)。16，2，冷却比例m=/冷却比例(或循环比例)，表示冷凝单位蒸汽量所需的冷却量。m值越大，冷却液温度上升越小，冷凝装置

12、内部压力越低，整个机器理想焓减少越大，从而提高了工厂的热效率。但是m牙齿大的话，冷却剂杨怡很多，冷却剂泵功率大。因此，m值的大小必须通过经济技术比较来确定。通常，对于单流程冷凝器，其范围在m=80 120范围内。对于两级冷凝器，m=6070范围内。1公斤蒸汽凝结时释放的潜热，约2200kJ/kg变化很小。这种方式(5 - 7)是，17，3，凝汽器最有利的真空和极限真空：(1)凝汽器最有利的真空，随着冷却液的增加，可以降低冷却水温上升，降低汽轮机排汽压力，增加理想的钚下降，提高经济性。但是泵的功率要增加。这里的最佳冷却水，即冷却水增加，蒸汽轮机功率增加，可以获得比泵功率更多的收益，净利润最大。这

13、时真空称为凝汽器最有利的真空。(2)凝汽器的极限真空：如果真空更高，末端叶片的倾斜部分达到膨胀极限时的真空称为凝汽器的极限真空。这时空速损失增加了。(c)传热端差传热端差与冷却面积、传热和传热系数有关。设计时一般=3 10。对于单流程冷凝器，需要=(7 9)；对于多流程冷凝器，需要=(4.5 6.5)。18，作业和事故考试问题1，绘制最简单的冷凝系统图表，主要设备及其作用。2、间接空冷系统图表、主要设备及其作用。3、凝汽器内的压力如何确定？4、冷凝器最有利的真空和极限真空是什么？19，4节蒸汽是凝汽器内蒸汽的凝结过程，1，凝结特征：假设只有水蒸气存在，凝汽器内各处的压力相同，蒸汽必须在与压力相对应的饱和