1、1 現(xiàn)代大型火電和核電廠都用凝汽式汽輪機(jī)發(fā)電。因此，都具備凝汽設(shè)備。凝汽設(shè)備工作好壞，對電廠的經(jīng)濟(jì)性影響很大。第一節(jié)第一節(jié) 凝汽設(shè)備的工作原理和任務(wù)凝汽設(shè)備的工作原理和任務(wù)一，凝汽設(shè)備的工作原理一，凝汽設(shè)備的工作原理1，工作原理：工作原理：根據(jù)汽輪發(fā)電機(jī)組的熱效率進(jìn)行分析 其 中 ， - 整 機(jī) 理 想 焓 降 ； - 蒸 汽 初 焓 ； ( - ) - 為 每 kg 蒸 汽 在 鍋 爐 中 的 吸 熱 量 。 排汽焓； 給水焓。第三章第三章 汽輪機(jī)的凝汽設(shè)備汽輪機(jī)的凝汽設(shè)備000fwcfwttthhhhhhHQHtH0hfwhchfwh0h2分析上式：要提高效率，則提高理想焓降，即提高新蒸汽

2、的初焓，降低排汽焓（壓力）。本章只是討論降低排汽焓值的問題。要降低排汽焓值，就得降低排汽壓力。一般來說，排汽壓力每降低2 kpa，循環(huán)熱效率就可以提高約3.5 %。所以，降低排汽壓力對提高火電廠循環(huán)熱效率是一個非常有效的措施。 而降低排汽壓力的最有效的辦法是：使排汽在密封使排汽在密封容器中、在溫度較低的條件下受到冷卻而凝結(jié)成水，容器中、在溫度較低的條件下受到冷卻而凝結(jié)成水，同時再用抽氣器或者真空泵將漏入空氣不斷地抽出，保持真空。在凝結(jié)中生成的凝結(jié)水，經(jīng)匯集以后，又重新送入鍋爐作為給水，反復(fù)循環(huán)使用。這就是凝汽設(shè)備的工作原理。tH0p0tcp1cp1tH3(1）建立建立并維持維持高度真空，即降低

3、排汽焓值，提高理想焓降，使蒸汽中 較多的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。(2）將蒸汽凝結(jié)成水，并將凝結(jié)水凝結(jié)水回收到鍋爐作為給水給水。：降低排汽焓值，提高理想焓降，可以提高效率。 但不是排汽壓力越低越好。這是因為：(1）當(dāng)降低排汽壓力，則比容v 增加，汽輪機(jī)排汽部分的尺寸增大，成本上升。而且制造困難，材料也受到限制。(2）當(dāng)降低排汽壓力，則比容v 增加，凝汽器的冷卻面積增大，冷卻水量增大，廠用電增大。因此，對排汽壓力和其他幾個方面要作技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比而定。一般，最佳排汽壓力為 = 0.002940.00686Mpa(0.030.07ata)，通常取0.005Mpa。cp4二，凝汽系統(tǒng)及主要設(shè)備：二，凝汽系統(tǒng)及主

4、要設(shè)備：1、最簡單的凝汽設(shè)備原則性系統(tǒng)圖、最簡單的凝汽設(shè)備原則性系統(tǒng)圖（圖51）。其主要設(shè)備有凝汽器、凝結(jié)水泵、抽氣器、循環(huán)水泵等。（1）汽輪機(jī)；（2）發(fā)電機(jī)；（3）凝汽器：使排汽在凝汽器3中不斷地凝結(jié)成水，建立高度真空；將凝結(jié)時放 出的熱量排出、將生成的凝結(jié)水匯集送走； （4）循環(huán)水泵：為凝汽器提供冷卻水；（5）凝結(jié)水泵：不斷地把蒸汽凝結(jié)時生成的 凝結(jié)水從凝汽器底部熱井中抽出，并送 往給給水回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)； （6）抽氣器：抽出漏入凝汽器內(nèi)的空氣， 以維持高度真空。圖3152，運行對凝汽設(shè)備的要求運行對凝汽設(shè)備的要求：（1）凝汽器冷卻管應(yīng)具有較好的傳熱系數(shù)，保證良好的傳熱效果。自然冷卻水泥沙、污

5、染，要清洗；（2）凝結(jié)水溫度不應(yīng)低于排汽壓力對應(yīng)的飽和溫度，以免增加過冷度過冷度。這和供水方式、季節(jié)、地理位置有關(guān)；（3）蒸汽在凝汽器內(nèi)的阻力要小，以降低排汽口壓力和減少凝結(jié)水過冷度。6第二節(jié) 凝汽器 凝 汽 器 有 混 合 式 和 表 面 式 凝 汽 器 兩 大 類 。 一，混合式凝汽器 混合式凝汽器(圖 32 )是使排汽在冷卻水中直接冷卻而凝結(jié)成水。在混合式凝汽器內(nèi)，從汽輪機(jī)中排出的乏汽直接與冷卻水混合而得到凝結(jié)。冷卻水從安裝在混合式凝汽器上部周 圍的噴嘴噴出，排汽由上部進(jìn)汽口 進(jìn)入，與冷卻水混合而得到凝結(jié)，凝結(jié)水與冷卻水一起用水泵抽走。不凝結(jié)的空氣，用抽氣器或者真空泵不斷地抽出。這種凝汽

6、器結(jié)構(gòu)簡單，冷卻效果好，制造成本低。7二二 表表 面面 式式 凝凝 汽汽 器器 在表面式凝汽器內(nèi)，冷卻工質(zhì)與蒸汽由冷卻表面隔開。根據(jù)冷卻工質(zhì) 不 同 ， 表 面 式 凝 汽 器 又 分 為 空 氣 冷 卻 和 水 冷 卻 兩 種 。 用水作為冷卻工質(zhì)的凝汽器簡稱為 表 面式凝汽器。由于水的傳熱系數(shù)比空氣大， 能保證凝汽器內(nèi)維持高度真空和獲得潔凈的凝結(jié)水。因此，國內(nèi)外火電廠主要采用這種凝汽器。 81，表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)表面式凝汽器的結(jié)構(gòu) 如 圖 3 - 3 所 示，凝汽器的外殼通常鋼板做成圓柱形、橢圓形或者方箱形。外殼兩端連接著形成水室的端蓋2和3，外殼內(nèi)的兩端又裝有管板4，管板4上裝有很多冷卻

7、管。凝汽器內(nèi)部空間被冷卻管分隔成兩部分： 蒸汽空間（汽側(cè) ） 和冷卻水空間（ 水 側(cè) ） 。 2，表面式凝汽器的流程表面式凝汽器的流程 冷卻水從進(jìn)口11 進(jìn)入水室15 ，通過冷卻管流到另一端水室16，轉(zhuǎn)向后，又經(jīng)冷卻管進(jìn)入水室17，最后由出水口12排出。 這種 稱為雙流程凝汽器。 還有單流程、 三流程、 四流程 。 3，凝結(jié)水凝結(jié)水 汽輪機(jī)的排汽進(jìn)入凝汽器，在汽側(cè)與冷卻管接觸而凝結(jié)成水。凝結(jié)水匯集到熱井 7中， 由凝結(jié)水泵抽走并送到低壓加熱器。 4，漏入空氣的抽出漏入空氣的抽出 漏入凝汽器的空氣，通過抽氣口8由抽氣器抽出。為了減少抽氣器的負(fù)荷和回收熱量， 使混有蒸汽的空氣在經(jīng)過一次冷卻，使蒸汽

8、凝結(jié)。 在凝汽器內(nèi)專門設(shè)置有空氣冷卻區(qū)9。9 當(dāng) 蒸 汽 處 于 飽 和 狀 態(tài) 時 ， 其 壓 力 與 溫 度 是 一 一 對 應(yīng) 的 。 所 以 ，凝 汽 器 內(nèi) 壓 力 取 決 于 蒸 汽 凝 結(jié) 溫 度 。 為 了 求 得 凝 汽 器 內(nèi) 壓 力 ， 就 得 先 求 出 排 汽 溫 度 。排 汽 溫 度 的 高 低 取 決 于 冷 卻 水 的 進(jìn) 口 溫 度 、冷 卻 水 的 溫 升 和 傳 熱 端 差 。 凝 汽 器 內(nèi) 的 壓 力 可 根 據(jù) 相 應(yīng) 的 飽 和 溫 度 求 得 ， 而 排 汽 溫 度 可 表 示 為 ： = + + （ 3-1 ）其 中 ， - 冷 卻 水 的 進(jìn)

9、 口 溫 度 ； - 冷 卻 水 的 溫 升 ； -傳 熱 端 差 。 只要求得了溫度 之 值 ， 就可以從水蒸汽表中查得相對應(yīng)的壓力 。 cpst1wtwtwtt 1wtt stcp10（一）冷卻水的進(jìn)口溫度（一）冷卻水的進(jìn)口溫度 冷 卻 水 的 進(jìn) 口 溫 度 取 決 于 電 廠 所 在 的 地 理 位 置 、 季 節(jié) 和 供 水 方 式 。 電 廠 供 水 方 式 有 直 流 供 水 方 式 和 循 環(huán) 供 水 方 式 兩 種。 在 直 流 供 水 系 統(tǒng) 中 ， 電 廠 從 河 流 上 游 取 水 ， 冷 卻 水 流 經(jīng) 汽 輪 機(jī) 凝 汽 器 、 冷 油 器 和 有 關(guān) 冷 卻 器

10、之 后 ， 排 入 河 流 下 游 。 采 用 循 環(huán) 供 水 方 式 時 ， 冷 卻 水 則 沿 著 聯(lián) 結(jié) 凝 汽 器 等 有 關(guān) 裝 置 的 回 路 循 環(huán) 流 動 ， 取 自 水 源 的 水 只 作 為 損 失 的 補(bǔ) 充 水 ， 故 采 用 循 環(huán) 供 水 方 式 可 以 節(jié) 約 大 量 的 水 。 直 流 供 水 系 統(tǒng) 比 較 簡 單 ， 投 資 少 ， 運 行 費 用 低 。 我 國 南 方 的 電 廠 ， 一 般 都 建 在 沿 江 、 沿 河 、 沿 海 岸 或 者 沿 大 的 水 庫 。 而 北 方 的 電 廠 ， 由 于 水 源 不 足 ， 多 采 用 循 環(huán) 供 水

11、方 式 。 1wt11（ 二二 ）冷卻水的溫升）冷卻水的溫升 1、 冷冷 卻卻 水水 的的 溫溫 升升 可 根 據(jù) 凝 汽 器 的 熱 平 衡 方 程 式 求 出 ： (3- 2 )從 而 ， ( 3- 3 )上 二 式 中 ， - 進(jìn) 入 凝 汽 器 的 凝 汽 量 （ kg / h ) ； - 進(jìn) 入 凝 汽 器 的 冷 卻 水 量 （ kg / h ) ； - 排 汽 焓 值 和 凝 結(jié) 水 焓 值 （ kJ / kg )； - 冷 卻 水 進(jìn) 出 口 焓 值 (kJ / kg ) 。 wtwwwwwccctDhhDhhD186. 4)()(12 mhhDDhhtcccwccw186.

12、4)(186. 4 cDwD cchh、21wwhh 、122、冷、冷 卻卻 倍倍 率率 m 稱 為 冷 卻 倍 率 （ 或 循 環(huán) 倍 率 ） ， 它 表 示 凝 結(jié) 單 位 蒸 汽 汽 量 所 需 要 的 冷 卻 水 量 。 m 值 越 大 ， 則 冷 卻 水 的 溫 升 越 小 ， 凝 汽 器 內(nèi) 壓 力 越 低 ， 會 使 整 機(jī) 理 想 焓 降 增 加 ， 從 而 可 以 提 高 電 廠 熱 效 率 。 但 是 ， m 大 則 冷 卻 水 量 大 ， 冷 卻 水 泵 功 率 大 。 故 m 值 大 小 要 通 過 經(jīng) 濟(jì) 技 術(shù) 對 比 后 確 定 。 一 般 ， 對 于 單 流 程

13、 凝 汽 器 ， m = 80 120 范 圍 之 內(nèi) ；對 于 雙 流 程 凝 汽 器 ， m = 6070 范 圍 之 內(nèi) 。 每1kg蒸汽在凝結(jié)時所放出的潛熱，約2200kJ/kg，變化很小，這樣，式（3-3）為： cchh mmmhhtccw520186. 42200186. 4 wDcD133、凝汽器的最有利真空和極限真空、凝汽器的最有利真空和極限真空：（1）凝汽器的最有利真空：凝汽器的進(jìn)汽量是由外界負(fù)荷決定的，而冷卻水溫升是有依靠調(diào)節(jié)冷卻水量來控制的。冷卻水量增加，可降低冷卻水溫升，降低汽輪機(jī)排汽壓力，增大理想焓降，提高經(jīng)濟(jì)性。但是水泵功率要增大。這里有一個最佳冷卻水量，即冷卻水量

14、增大，使汽輪機(jī)功率增加所得到收益大于水泵功率增大，凈收益最大。這時候的真空稱為凝汽器的最有利真空。（2）凝汽器的極限真空：若真空進(jìn)一步增高，使末級葉片的斜切部分達(dá)到膨脹極限時的真空稱為凝汽器的極限真空。這時候余速損失增加。（三）傳熱端差（三）傳熱端差 傳熱端差 和 冷 卻 面 積 、 傳 熱 量 及 傳 熱 系 數(shù) 有 關(guān) 系 。 設(shè) 計 時 ， 一 般 取 =3 10 。 對 于 單 流 程 凝 汽 器 ， 取 =( 7 9 ) ，對 于 多 流 程 凝 汽 器 ， 取 = ( 4.5 6.5 ) 。 t t t t C0C0C0141 1，抽氣器的作用，抽氣器的作用 抽 氣 器 的 作 用

15、 是 將 漏 入 凝 汽 器 內(nèi) 空 氣 不 斷 地 抽 出 ， 以 維 持 凝 汽 器 內(nèi) 的 高 度 真 空 。 故 抽 氣 器 工 作 的 好 壞 對 凝 汽 器 工 作 的 影 響 很 大 。 任 何 一 種 抽 汽 器 ， 不 論 其 結(jié) 構(gòu) 和 工 作 原 理 如 何 ， 都 是 一 種 壓 氣 器 ， 它 將 汽 氣 混 合 物 從 凝 汽 器 抽 氣 口 的 壓 力 壓 縮 到 高 于 大 氣 壓 的 出 口 壓 力 。 2 2，抽氣器的型式，抽氣器的型式 抽 氣 器 的 型 式 有 機(jī) 械 式 和 噴 射 式 兩 種 。 噴 射 式 抽 氣 器 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 工 作 可

16、 靠 、 制 造 成 本 低 、 維 護(hù) 方 便 、 建 立 真 空 快 。 常 用 的 噴 射 式 抽 氣 器 有 射射 汽汽 抽抽 氣氣 器器 和 射射 水水 抽抽 氣氣 器器 兩 種 ， 工 作 原 理 相 同 工 質(zhì) 不 同 。 前 者 用 蒸 汽 作 工 質(zhì) ， 后 者 用 水 作 工 質(zhì) 。 15 一、一、 射射 汽汽 抽抽 氣氣 器器 1.1.啟動抽氣器的結(jié)構(gòu)和工作原理啟動抽氣器的結(jié)構(gòu)和工作原理： 啟 動 抽 氣 器 的 作 用 是 在 汽 輪 機(jī) 啟 動 前 給 凝 汽 器 建 立 真 空 ， 以 縮 短 機(jī) 組 啟 動 時 間 。 圖 5 - 8 為 啟 動 抽 氣 器 示

17、意 圖 ， 它 主 要 由 工 作 噴 嘴 A 、 混 合 室 B 和 擴(kuò) 壓 管 C 所 組 成 。 工 質(zhì) 是 新 蒸 汽 ，新 蒸 汽 進(jìn) 入 工 作 噴 嘴 A ， 在 噴 嘴 A 膨 脹 加速 造 成 一 個 遠(yuǎn) 高 于 音 速 的 高 速 汽 流 射 入 混 合 室 。高 速 汽 流 有 很 強(qiáng) 的 空 吸 作 用 ， 從 而 將 從 抽 氣 口 來 的 汽 氣 混 合 汽 流 帶 走 ， 并 進(jìn) 入 擴(kuò) 壓 管 C 。混 合 汽 流 在 擴(kuò) 壓 管 C 中 不 斷 擴(kuò) 壓 ， 直 到 壓 力 稍 大 于 大 氣 壓 力 后 排 入 大 氣 。 啟 動 抽 氣 器 功 率 大 建

18、立 真 空 快 ， 但 工 質(zhì) 和 工 質(zhì) 的 熱 量 不 能 回 收 ， 有 經(jīng) 濟(jì) 損 失 。 故 它 只 作 為 啟 動 時 用 。 一 旦 汽 輪 機(jī) 正 常 工 作 以 后 ， 主 抽 氣 器 便 投 入 工 作 ， 啟 動 抽 氣 器 停 止 工 作 。 162. 2. 主主 抽抽 氣氣 器器 主抽氣器的作用 ：是在汽輪機(jī)正常工作時使用，以維持凝汽器的高度真空。主抽氣器一般都采用帶中間冷卻器的多級型式。其目的在于可以得到更高的真空度，同時也可以回收工質(zhì)和熱量，提高經(jīng)濟(jì)性。圖5- 9為兩級射汽抽氣器工作原理圖。凝汽器內(nèi)的汽氣混合物由第一級抽氣器抽出，并壓縮到某一中間壓力（低于大氣壓力），然后進(jìn)入中間冷卻器2。在中間冷卻器2中，混合物中的部分蒸汽被凝結(jié)成水，而未凝結(jié)的汽氣混合物又被第二級抽走。在第二級抽氣器中，汽氣混合物被壓縮到略高于大氣壓力，再經(jīng)第二級冷卻器4進(jìn)一步凝結(jié)并回收工質(zhì)和熱量。最后的空氣和少 量未凝結(jié)的蒸汽一起排入大氣。 17（ 二二 ）射）射 水水 抽抽 氣氣 器器 射水抽氣器的工作原理工作原理：射水抽氣器的工作原理同射汽抽氣器相同，如圖5- 12所示。它主要由工作水進(jìn)口1、噴嘴2、混合室5、擴(kuò)壓管7和逆止閥6等部件所組成。壓力水由射水泵射水泵供給，經(jīng)噴嘴形成高速射流射出，從而將凝汽器中的汽氣混合物抽出 。 射水抽氣器