1、汽輪機(jī)的凝汽設(shè)備,一、凝汽設(shè)備的任務(wù)及組成 1.凝汽設(shè)備的任務(wù)： （1）在汽輪機(jī)排汽口建立并保持規(guī)定的真空； （2）將汽輪機(jī)排汽凝結(jié)成潔凈的凝結(jié)水作為鍋爐給水，重新送回鍋爐； （3）凝汽設(shè)備還可以起到除掉凝結(jié)水中氧氣的作用，以減少氧氣對(duì)主凝結(jié)水管路的腐蝕。,2.凝汽設(shè)備的組成 凝汽設(shè)備主要由凝汽器、抽氣器、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵以及這些部件之間的連接管道和附件組成。如圖為最簡單的凝汽設(shè)備的原則性系統(tǒng)圖。,凝汽設(shè)備的原則性系統(tǒng)圖 1汽輪機(jī)；2發(fā)電機(jī)；3凝汽器；4循環(huán)水泵；5凝結(jié)水泵；6抽氣器,3.對(duì)凝汽設(shè)備的要求 （1）凝汽器應(yīng)具有較高的傳熱系數(shù)。較好的傳熱效果，能獲得較低的運(yùn)行背壓。 （2）凝汽器

2、本體及真空系統(tǒng)要有高度的嚴(yán)密性，以防止空氣漏入影響傳熱效果及凝汽器真空。另外凝汽器水側(cè)的密封性要好，以防止循環(huán)水滲透使凝結(jié)水水質(zhì)變壞。 （3）凝結(jié)水過冷度要小。凝結(jié)水溫度比凝汽器壓力下的飽和溫度低的數(shù)值稱為凝結(jié)水的過冷度。具有過冷度的凝結(jié)水要使汽輪機(jī)消耗更多的回?zé)岢槠?，增大了汽耗率。同時(shí)，也會(huì)使凝結(jié)水的含氧量增大，從而加劇了對(duì)管道的腐蝕。,（4）凝汽器的汽阻、水阻要小 蒸汽空氣混合物在凝汽器內(nèi)由排汽口流向抽氣口時(shí)，由于流動(dòng)阻力其絕對(duì)壓力要降低，通常把這一壓力降稱為汽阻。 凝汽器的水阻，是指冷卻水在凝汽器的循環(huán)通道中流動(dòng)時(shí)受到的阻力。 （5）與空氣一起被抽氣器抽出的未凝結(jié)蒸汽量應(yīng)盡可能少，以降低

3、抽氣器耗功。 （6）凝結(jié)水的含氧量要小。 （7）便于清洗冷卻水管。 （8）凝汽器的總體結(jié)構(gòu)及布置方式應(yīng)便利于制造、運(yùn)輸、安裝及維修等。,二、表面式凝汽器 凝汽器可分為表面式與混合式兩大類?，F(xiàn)代汽輪機(jī)的凝汽器都采用表面式凝汽器。 在表面式凝汽器中，冷卻工質(zhì)與蒸汽冷卻表面隔開互不接觸。根據(jù)所用的冷卻工質(zhì)不同，又分為空氣冷卻式和水冷卻式兩種，分別被稱為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種。,1.表面式凝汽器的工作原理 表面式凝汽器的構(gòu)造如圖。它有一個(gè)圓筒形外殼2，其兩端連接著形成水室的端蓋5和6。在端蓋與外殼間裝有管板3，冷卻水管4裝在管板上。為了避免管束的振動(dòng)和減少管子的撓度，在

4、兩管板之間還設(shè)有若干塊中間隔板，將管子緊固在中間隔板上。,表面式凝汽器構(gòu)造簡圖 1排汽進(jìn)口；2凝汽器外殼；3管板；4冷卻水管；5、6水室的端蓋；7水室隔板；9、10水室；11冷卻水進(jìn)口；12冷卻水出口；13擋板；14空氣冷卻區(qū)；15空氣抽出口；16熱水井,表面式凝汽器的工作原理：冷卻水從進(jìn)水口11進(jìn)入凝汽器，沿箭頭所示方向流經(jīng)管束4后從出水口12流出。汽輪機(jī)的排汽從進(jìn)汽口1進(jìn)入凝汽器，蒸汽和冷的管壁接觸而凝結(jié)，所有的凝結(jié)水最后集聚在下部的熱水井16中，最后由凝結(jié)水泵抽出。在凝汽器殼體右下側(cè)有空氣抽出口15，凝汽器汽側(cè)空間的空氣即通過這個(gè)管口被抽氣器抽出。,2.表面式凝汽器的分類 （1）按汽流方

5、向分 汽輪機(jī)排汽進(jìn)人凝汽器后，因抽氣口處的壓力最低，所以汽流向抽氣口處流動(dòng)。根據(jù)抽氣口位置的不同凝汽器可分為：,不同汽流方向的各類凝汽器 （a）汽流向下式；（b）汽流向上式；（c）汽流向心式；（4）汽流向側(cè)式,（2）按冷卻水的流程分 可分為單道制、雙道制、三道制及多道制。所謂單道制凝汽器，就是冷卻水在凝汽器銅管內(nèi)，只流過一個(gè)單程就排出凝汽器，不再返回，如圖（a）；雙道制凝汽器是冷卻水在銅管內(nèi)經(jīng)過一個(gè)往返再排出凝汽器，如圖（b）。三道制及四道制等則依此類推。,單道制與雙道制凝汽器 （a）單道式；（b）雙道式,（3）按垂直隔板分 按這種方法分類，凝汽器可分為單一制（水室中無垂直隔板）和對(duì)分制（水室

6、中有垂直隔板）兩種型式。 （4）按凝汽器汽側(cè)壓力分 分為單壓式凝汽器和多壓式凝汽器。,3.表面式凝汽器的構(gòu)造 表面式凝汽器是由外殼、水室、管板、銅管、與汽輪機(jī)排汽口連接處的補(bǔ)償裝置和支架等部件組成的。,4.凝汽器壓力的確定 ts=tw1+t+ （1）冷卻水進(jìn)口溫度tw1決定于地區(qū)的氣溫和供水方式，而與凝汽器的運(yùn)行情況無關(guān)。在其他不變的情況下，冷卻水進(jìn)口溫度越低真空越高，因此冬季真空也較高。 （2）t與冷卻倍率m成反比。在運(yùn)行時(shí)，汽輪機(jī)排汽量是由外界負(fù)荷決定的。降低排汽壓力，或降低t ，主要依靠增加冷卻水量來實(shí)現(xiàn)。,（3）傳熱端差 傳熱端差是指凝汽器壓力下的飽和溫度與冷卻水出口溫度之差。傳熱端差

7、與冷卻水流速、蒸汽流速和流量、凝汽器結(jié)構(gòu)（含循環(huán)水流程數(shù)、管子排列方式、管徑、管材），冷卻表面清潔程度及空氣含量等有關(guān)。,三、抽氣器 抽氣器的任務(wù)：在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)使凝汽器內(nèi)建立真空；在正常運(yùn)行時(shí)不斷的抽出漏入凝汽器的空氣及排汽中的不凝結(jié)氣體，維持凝汽器的規(guī)定真空，以保證凝汽器的正常工作。 抽氣器的種類很多，電廠中常用的抽氣器有射水抽氣器和機(jī)械式真空泵等。,1.射水抽氣器 射水抽氣器的工作原理如圖。由射水泵來的壓力水進(jìn)入水室1，經(jīng)噴嘴2將壓力能轉(zhuǎn)為動(dòng)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帶進(jìn)擴(kuò)壓管5，擴(kuò)壓管的出口壓力略高于大氣壓，汽水混合物隨工作水一起排出。當(dāng)水泵發(fā)生故障時(shí)，逆止門

8、3自動(dòng)關(guān)閉，以防止水和空氣倒流入凝汽器。,射水抽氣器示意圖 1水室；2噴嘴；3逆止閥； 4混合室；5擴(kuò)散管,射水抽氣器在系統(tǒng)中的連接通常有兩種方式：開式供水方式，工作水用專用的射水泵從凝汽器循環(huán)水入口管引出，經(jīng)抽氣器后排出的氣水混合物引至循環(huán)水出口管中；另一種是設(shè)置專門的工作水箱。,射水抽氣器在系統(tǒng)中的連接 1凝結(jié)水泵；2循環(huán)水泵；3射水泵；4射水抽氣器,設(shè)專門水箱的射水抽氣器 1工作水箱；2射水泵；3射水抽氣器；4軸封抽氣器；5凝汽器來汽、氣混合物；6軸封加熱器來氣汽混合物,2.水環(huán)式真空泵 水環(huán)式真空泵的結(jié)構(gòu)所示。葉輪5與泵體4呈偏心位置，兩端由側(cè)蓋8封住，側(cè)蓋端面上開有吸氣窗口7和排氣窗

9、口2，分別與泵的入口9和出口10相通。當(dāng)泵體內(nèi)充有適量的水時(shí)，由于葉輪的旋轉(zhuǎn)，水向四周甩出，在泵體內(nèi)部和葉輪之間形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)的水環(huán)3，水環(huán)內(nèi)表面與輪轂表面及側(cè)蓋端面中間形成月牙形的工作空腔1，葉輪上的葉片11又把空腔分成若干各互不相通的、容積不等的封閉小室6。在葉輪的前半轉(zhuǎn)（吸入側(cè)），小室的容積逐漸增大，氣體經(jīng)吸入窗口被吸入到小室中，在葉輪的后半轉(zhuǎn)（排出側(cè)），小室容積逐漸減小，氣體被壓縮，壓力升高，然后經(jīng)排氣窗口排出。水環(huán)泵工作時(shí)，必須從外部連續(xù)的注入一定量的水以補(bǔ)充排氣帶走的損失水。這里的補(bǔ)充水除傳遞能量外，還起密封工作腔和冷卻氣體的作用。,水環(huán)泵結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖 （a）結(jié)構(gòu)簡圖；（b）

10、吸氣位置；（c）壓縮位置；（d）排氣位置 1月牙型空腔；2排氣窗口；3水環(huán)；4泵體；5葉輪；6葉片間小室； 7吸氣窗口；8側(cè)封蓋；9入口；10出口；11葉片,四、凝汽器的運(yùn)行與監(jiān)督 加強(qiáng)對(duì)凝汽器在運(yùn)行中的檢查、分析、監(jiān)督，是保持凝汽器在安全、經(jīng)濟(jì)狀態(tài)下運(yùn)行的一個(gè)有效手段。凝汽器運(yùn)行狀況好壞的標(biāo)志，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面： 能否達(dá)到最有利的真空。 能否保證凝結(jié)水的品質(zhì)合格。 凝結(jié)水的過冷度能否保持最低。 1.影響凝汽器工作的因素 （1）凝汽器中存在空氣對(duì)凝汽器真空的影響 凝汽器的空氣會(huì)使冷卻水管表面上形成一層空氣膜而降低了傳熱效果，影響蒸汽的冷卻放熱。同時(shí)，空氣分壓力的存在，凝汽器內(nèi)的絕對(duì)壓力升

11、高，凝結(jié)水中的含氧量增加，引起管路的腐蝕速度。 （2）凝結(jié)水的過冷卻,凝結(jié)水溫度低于凝汽器喉部排汽壓力下的飽和溫度，這種現(xiàn)象稱為凝結(jié)水的過冷卻，其差值為過冷度。 產(chǎn)生凝結(jié)水過冷卻的原因及其消除措施： 1）凝汽器內(nèi)銅管排列不好，缺乏回?zé)嵬ǖ?，管束布置過密，使蒸汽通往凝汽器下部時(shí)受到很大阻力，因而凝結(jié)水溫亦隨其降低至相應(yīng)的飽和溫度。 2）凝汽器內(nèi)積存空氣 凝汽器內(nèi)積存空氣主要因?yàn)檎婵障到y(tǒng)不嚴(yán)密，抽氣器工作失?；蛐式档偷仍?，從而引起凝汽器壓力升高，真空降低。 3）凝汽器內(nèi)凝結(jié)水位過高而導(dǎo)致凝結(jié)水過冷。 凝結(jié)水過冷卻，一方面增大了鍋爐燃燒煤耗，另一方面使凝結(jié)水中含氧量升高，使凝結(jié)水管路、低壓加熱器

12、等設(shè)備受腐蝕。,2.真空惡化的原因 在運(yùn)行中，凝汽器真空惡化分為真空急劇下降和緩慢下降兩種情況。 1）凝汽器真空急劇下降的原因有： 循環(huán)水中斷； 凝汽器內(nèi)凝結(jié)水位升高，淹沒了抽氣器入口空氣管口； 抽氣器噴嘴被堵塞或疏水排出器失靈； 汽輪機(jī)低壓軸封中斷或真空系統(tǒng)管道破裂； 發(fā)生錯(cuò)誤操作。 2）凝汽器真空緩慢下降的主要因素： 冷卻水量不足； 冷卻水溫上升過高，如在夏季； 凝汽器內(nèi)冷卻水管結(jié)垢或臟污； 凝汽器內(nèi)緩慢漏入空氣； 抽氣器效率降低； 由于冷卻水內(nèi)有雜物使部分冷卻水管被堵塞。,3.凝汽器的正常運(yùn)行監(jiān)視 1）凝汽器真空。正常運(yùn)行時(shí)，凝汽器真空應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)真空下降，機(jī)組要降負(fù)荷運(yùn)行，

13、同時(shí)查找原因，并采取措施施予以消除。當(dāng)真空降低到允許的下限值，仍不能減輕或消除時(shí)，就要作緊急停機(jī)處理。 2）凝汽器溫度。凝汽器汽側(cè)溫度與正常工作壓力相對(duì)應(yīng)。溫度過高會(huì)使排汽缸變形，造成汽輪機(jī)事故；溫度過低，不僅會(huì)使凝結(jié)水的含氧量增加，而且增加了凝結(jié)水的過冷度，降低了機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。 3）凝汽器水位。要保持凝汽器水位在正常范圍內(nèi)。水位過高，不僅使凝汽器真空下降，還會(huì)造成冷卻水帶走凝結(jié)水的熱量，致使凝結(jié)水過冷度增大；水位過低，又會(huì)使凝結(jié)水泵汽蝕。 4）凝結(jié)水品質(zhì)。為了防止熱力設(shè)備結(jié)垢和腐蝕，在運(yùn)行過程中還要經(jīng)常對(duì)凝結(jié)水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)督。使凝結(jié)水的硬度、含氧量及PH值等在規(guī)定的范圍內(nèi)。運(yùn)行中若發(fā)現(xiàn)水質(zhì)不合格，其主要原因是冷卻水漏到汽側(cè)。這時(shí)應(yīng)查出泄漏的冷卻水管，并予消除。,4.凝汽器的清洗 冷卻水質(zhì)不良或冷卻水中生長有機(jī)物及含有雜物，都會(huì)使凝汽器冷卻水管內(nèi)表面在運(yùn)行中逐漸臟污或結(jié)垢，從而引起凝汽器的真空下降，機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性降低，嚴(yán)重時(shí)將限制機(jī)組負(fù)荷。為了提高汽輪機(jī)真空，保證機(jī)組在額定功率下正常運(yùn)行，降低機(jī)組熱耗，節(jié)約燃料，必須對(duì)凝汽器冷卻水管進(jìn)行定期和不定期的清洗。 膠球清洗凝汽器冷卻水管是電廠應(yīng)用最廣泛的清洗方法，它利用特制裝置將膠球輸入凝汽