汽轮机凝气设备幻灯片.ppt

1、汽轮机的凝汽设备,一、凝汽设备的任务及组成 1.凝汽设备的任务： （1）在汽轮机排汽口建立并保持规定的真空； （2）将汽轮机排汽凝结成洁净的凝结水作为锅炉给水，重新送回锅炉； （3）凝汽设备还可以起到除掉凝结水中氧气的作用，以减少氧气对主凝结水管路的腐蚀。,2.凝汽设备的组成 凝汽设备主要由凝汽器、抽气器、凝结水泵、循环水泵以及这些部件之间的连接管道和附件组成。如图为最简单的凝汽设备的原则性系统图。,凝汽设备的原则性系统图 1汽轮机；2发电机；3凝汽器；4循环水泵；5凝结水泵；6抽气器,3.对凝汽设备的要求 （1）凝汽器应具有较高的传热系数。较好的传热效果，能获得较低的运行背压。 （2）凝汽器

2、本体及真空系统要有高度的严密性，以防止空气漏入影响传热效果及凝汽器真空。另外凝汽器水侧的密封性要好，以防止循环水渗透使凝结水水质变坏。 （3）凝结水过冷度要小。凝结水温度比凝汽器压力下的饱和温度低的数值称为凝结水的过冷度。具有过冷度的凝结水要使汽轮机消耗更多的回热抽汽，增大了汽耗率。同时，也会使凝结水的含氧量增大，从而加剧了对管道的腐蚀。,（4）凝汽器的汽阻、水阻要小 蒸汽空气混合物在凝汽器内由排汽口流向抽气口时，由于流动阻力其绝对压力要降低，通常把这一压力降称为汽阻。 凝汽器的水阻，是指冷却水在凝汽器的循环通道中流动时受到的阻力。 （5）与空气一起被抽气器抽出的未凝结蒸汽量应尽可能少，以降低

3、抽气器耗功。 （6）凝结水的含氧量要小。 （7）便于清洗冷却水管。 （8）凝汽器的总体结构及布置方式应便利于制造、运输、安装及维修等。,二、表面式凝汽器 凝汽器可分为表面式与混合式两大类。现代汽轮机的凝汽器都采用表面式凝汽器。 在表面式凝汽器中，冷却工质与蒸汽冷却表面隔开互不接触。根据所用的冷却工质不同，又分为空气冷却式和水冷却式两种，分别被称为空冷式凝汽器和水冷式凝汽器，水冷式凝汽器是最常用的一种。,1.表面式凝汽器的工作原理 表面式凝汽器的构造如图。它有一个圆筒形外壳2，其两端连接着形成水室的端盖5和6。在端盖与外壳间装有管板3，冷却水管4装在管板上。为了避免管束的振动和减少管子的挠度，在

4、两管板之间还设有若干块中间隔板，将管子紧固在中间隔板上。,表面式凝汽器构造简图 1排汽进口；2凝汽器外壳；3管板；4冷却水管；5、6水室的端盖；7水室隔板；9、10水室；11冷却水进口；12冷却水出口；13挡板；14空气冷却区；15空气抽出口；16热水井,表面式凝汽器的工作原理：冷却水从进水口11进入凝汽器，沿箭头所示方向流经管束4后从出水口12流出。汽轮机的排汽从进汽口1进入凝汽器，蒸汽和冷的管壁接触而凝结，所有的凝结水最后集聚在下部的热水井16中，最后由凝结水泵抽出。在凝汽器壳体右下侧有空气抽出口15，凝汽器汽侧空间的空气即通过这个管口被抽气器抽出。,2.表面式凝汽器的分类 （1）按汽流方

5、向分 汽轮机排汽进人凝汽器后，因抽气口处的压力最低，所以汽流向抽气口处流动。根据抽气口位置的不同凝汽器可分为：,不同汽流方向的各类凝汽器 （a）汽流向下式；（b）汽流向上式；（c）汽流向心式；（4）汽流向侧式,（2）按冷却水的流程分 可分为单道制、双道制、三道制及多道制。所谓单道制凝汽器，就是冷却水在凝汽器铜管内，只流过一个单程就排出凝汽器，不再返回，如图（a）；双道制凝汽器是冷却水在铜管内经过一个往返再排出凝汽器，如图（b）。三道制及四道制等则依此类推。,单道制与双道制凝汽器 （a）单道式；（b）双道式,（3）按垂直隔板分 按这种方法分类，凝汽器可分为单一制（水室中无垂直隔板）和对分制（水室

6、中有垂直隔板）两种型式。 （4）按凝汽器汽侧压力分 分为单压式凝汽器和多压式凝汽器。,3.表面式凝汽器的构造 表面式凝汽器是由外壳、水室、管板、铜管、与汽轮机排汽口连接处的补偿装置和支架等部件组成的。,4.凝汽器压力的确定 ts=tw1+t+ （1）冷却水进口温度tw1决定于地区的气温和供水方式，而与凝汽器的运行情况无关。在其他不变的情况下，冷却水进口温度越低真空越高，因此冬季真空也较高。 （2）t与冷却倍率m成反比。在运行时，汽轮机排汽量是由外界负荷决定的。降低排汽压力，或降低t ，主要依靠增加冷却水量来实现。,（3）传热端差 传热端差是指凝汽器压力下的饱和温度与冷却水出口温度之差。传热端差

7、与冷却水流速、蒸汽流速和流量、凝汽器结构（含循环水流程数、管子排列方式、管径、管材），冷却表面清洁程度及空气含量等有关。,三、抽气器 抽气器的任务：在机组启动时使凝汽器内建立真空；在正常运行时不断的抽出漏入凝汽器的空气及排汽中的不凝结气体，维持凝汽器的规定真空，以保证凝汽器的正常工作。 抽气器的种类很多，电厂中常用的抽气器有射水抽气器和机械式真空泵等。,1.射水抽气器 射水抽气器的工作原理如图。由射水泵来的压力水进入水室1，经喷嘴2将压力能转为动能，使混合室4中形成高度真空，凝汽器中的蒸汽又被工作水带进扩压管5，扩压管的出口压力略高于大气压，汽水混合物随工作水一起排出。当水泵发生故障时，逆止门

8、3自动关闭，以防止水和空气倒流入凝汽器。,射水抽气器示意图 1水室；2喷嘴；3逆止阀； 4混合室；5扩散管,射水抽气器在系统中的连接通常有两种方式：开式供水方式，工作水用专用的射水泵从凝汽器循环水入口管引出，经抽气器后排出的气水混合物引至循环水出口管中；另一种是设置专门的工作水箱。,射水抽气器在系统中的连接 1凝结水泵；2循环水泵；3射水泵；4射水抽气器,设专门水箱的射水抽气器 1工作水箱；2射水泵；3射水抽气器；4轴封抽气器；5凝汽器来汽、气混合物；6轴封加热器来气汽混合物,2.水环式真空泵 水环式真空泵的结构所示。叶轮5与泵体4呈偏心位置，两端由侧盖8封住，侧盖端面上开有吸气窗口7和排气窗

9、口2，分别与泵的入口9和出口10相通。当泵体内充有适量的水时，由于叶轮的旋转，水向四周甩出，在泵体内部和叶轮之间形成一个旋转的水环3，水环内表面与轮毂表面及侧盖端面中间形成月牙形的工作空腔1，叶轮上的叶片11又把空腔分成若干各互不相通的、容积不等的封闭小室6。在叶轮的前半转（吸入侧），小室的容积逐渐增大，气体经吸入窗口被吸入到小室中，在叶轮的后半转（排出侧），小室容积逐渐减小，气体被压缩，压力升高，然后经排气窗口排出。水环泵工作时，必须从外部连续的注入一定量的水以补充排气带走的损失水。这里的补充水除传递能量外，还起密封工作腔和冷却气体的作用。,水环泵结构和工作原理示意图 （a）结构简图；（b）

10、吸气位置；（c）压缩位置；（d）排气位置 1月牙型空腔；2排气窗口；3水环；4泵体；5叶轮；6叶片间小室； 7吸气窗口；8侧封盖；9入口；10出口；11叶片,四、凝汽器的运行与监督 加强对凝汽器在运行中的检查、分析、监督，是保持凝汽器在安全、经济状态下运行的一个有效手段。凝汽器运行状况好坏的标志，主要表现在以下三个方面： 能否达到最有利的真空。 能否保证凝结水的品质合格。 凝结水的过冷度能否保持最低。 1.影响凝汽器工作的因素 （1）凝汽器中存在空气对凝汽器真空的影响 凝汽器的空气会使冷却水管表面上形成一层空气膜而降低了传热效果，影响蒸汽的冷却放热。同时，空气分压力的存在，凝汽器内的绝对压力升

11、高，凝结水中的含氧量增加，引起管路的腐蚀速度。 （2）凝结水的过冷却,凝结水温度低于凝汽器喉部排汽压力下的饱和温度，这种现象称为凝结水的过冷却，其差值为过冷度。 产生凝结水过冷却的原因及其消除措施： 1）凝汽器内铜管排列不好，缺乏回热通道，管束布置过密，使蒸汽通往凝汽器下部时受到很大阻力，因而凝结水温亦随其降低至相应的饱和温度。 2）凝汽器内积存空气 凝汽器内积存空气主要因为真空系统不严密，抽气器工作失常或效率降低等原因，从而引起凝汽器压力升高，真空降低。 3）凝汽器内凝结水位过高而导致凝结水过冷。 凝结水过冷却，一方面增大了锅炉燃烧煤耗，另一方面使凝结水中含氧量升高，使凝结水管路、低压加热器

12、等设备受腐蚀。,2.真空恶化的原因 在运行中，凝汽器真空恶化分为真空急剧下降和缓慢下降两种情况。 1）凝汽器真空急剧下降的原因有： 循环水中断； 凝汽器内凝结水位升高，淹没了抽气器入口空气管口； 抽气器喷嘴被堵塞或疏水排出器失灵； 汽轮机低压轴封中断或真空系统管道破裂； 发生错误操作。 2）凝汽器真空缓慢下降的主要因素： 冷却水量不足； 冷却水温上升过高，如在夏季； 凝汽器内冷却水管结垢或脏污； 凝汽器内缓慢漏入空气； 抽气器效率降低； 由于冷却水内有杂物使部分冷却水管被堵塞。,3.凝汽器的正常运行监视 1）凝汽器真空。正常运行时，凝汽器真空应在规定的范围内。当发现真空下降，机组要降负荷运行，

13、同时查找原因，并采取措施施予以消除。当真空降低到允许的下限值，仍不能减轻或消除时，就要作紧急停机处理。 2）凝汽器温度。凝汽器汽侧温度与正常工作压力相对应。温度过高会使排汽缸变形，造成汽轮机事故；温度过低，不仅会使凝结水的含氧量增加，而且增加了凝结水的过冷度，降低了机组的热经济性。 3）凝汽器水位。要保持凝汽器水位在正常范围内。水位过高，不仅使凝汽器真空下降，还会造成冷却水带走凝结水的热量，致使凝结水过冷度增大；水位过低，又会使凝结水泵汽蚀。 4）凝结水品质。为了防止热力设备结垢和腐蚀，在运行过程中还要经常对凝结水水质进行监督。使凝结水的硬度、含氧量及PH值等在规定的范围内。运行中若发现水质不合格，其主要原因是冷却水漏到汽侧。这时应查出泄漏的冷却水管，并予消除。,4.凝汽器的清洗 冷却水质不良或冷却水中生长有机物及含有杂物，都会使凝汽器冷却水管内表面在运行中逐渐脏污或结垢，从而引起凝汽器的真空下降，机组的热经济性降低，严重时将限制机组负荷。为了提高汽轮机真空，保证机组在额定功率下正常运行，降低机组热耗，节约燃料，必须对凝汽器冷却水管进行定期和不定期的清洗。 胶球清洗凝汽器冷却水管是电厂应用最广泛的清洗方法，它利用特制装置将胶球输入凝汽