汽轮机凝气设备

1、汽轮机的凝汽设备汽轮机的凝汽设备一、凝汽设备的任务及组成一、凝汽设备的任务及组成1.1.凝汽设备的任务：凝汽设备的任务：（1 1）在汽轮机排汽口建立并保持规定的真空；）在汽轮机排汽口建立并保持规定的真空；（2 2）将汽轮机排汽凝结成洁净的凝结水作为锅炉给水，）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；重新送回锅炉； （3 3）凝汽设备还可以起到除掉凝结水中氧气的作用，）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。以减少氧气对主凝结水管路的腐蚀。 2.2.凝汽设备的组成凝汽设备的组成 凝汽设备主要由凝汽器、抽气器、凝结水泵、凝汽设备主要由凝汽器、抽气

2、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。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。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3.3.对凝汽设备的要求对凝汽设备的要求（1 1）凝汽器应具有较高的传热系数。较好的传热效）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。果，能获得较低的运行背压。（2 2）凝汽器本体及真空系统要有高度的严密性，以）凝汽器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。另外凝汽防止空气漏

3、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。质变坏。（3 3）凝结水过冷度要小。凝结水温度比凝汽器压力）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。加剧了对管道的腐蚀。（4 4）凝汽器的汽阻、水阻要小）凝汽器的汽阻、

4、水阻要小 蒸汽空气混合物在凝汽器内由排汽口流向抽气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。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。道中流动时受到的阻力。（5 5）与空气一起被抽气器抽出的未凝结蒸汽量应尽）与空气一起被抽气器抽出的未凝结蒸汽量应尽可能少，以降低抽气器耗功。可能少，以降低抽气器耗功。（6 6）凝结水的含氧量要小。）凝结水的含氧量要小。（7 7）便于清洗冷却水管。）便于清洗冷却水管。（8 8）凝汽器

5、的总体结构及布置方式应便利于制造、）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。运输、安装及维修等。 二、表面式凝汽器二、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。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

6、的一种。水冷式凝汽器，水冷式凝汽器是最常用的一种。1.1.表面式凝汽器的工作原理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表面式凝汽器的构造如图。它有一个圆筒形外壳2 2，其，其两端连接着形成水室的端盖两端连接着形成水室的端盖5 5和和6 6。在端盖与外壳间装。在端盖与外壳间装有管板有管板3 3，冷却水管，冷却水管4 4装在管板上。为了避免管束的振装在管板上。为了避免管束的振动和减少管子的挠度，在两管板之间还设有若干块中动和减少管子的挠度，在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。间隔板，将管子紧固在中间隔板上。 表面式凝汽器构造简图表面式凝汽器构造简图1

7、排汽进口；排汽进口；2凝汽器外壳；凝汽器外壳；3管板；管板；4冷却水管；冷却水管；5、6水室的端盖；水室的端盖；7水室隔板；水室隔板；9、10水室；水室；11冷却水进口；冷却水进口；12冷却水出口；冷却水出口；13挡板；挡板；14空气冷却区；空气冷却区；15空气抽出口；空气抽出口；16热水井热水井 表面式凝汽器的工作原理：冷却水从进水口表面式凝汽器的工作原理：冷却水从进水口1111进入进入凝汽器，沿箭头所示方向流经管束凝汽器，沿箭头所示方向流经管束4 4后从出水口后从出水口1212流流出。汽轮机的排汽从进汽口出。汽轮机的排汽从进汽口1 1进入凝汽器，蒸汽和冷进入凝汽器，蒸汽和冷的管壁接触而凝结

8、，所有的凝结水最后集聚在下部的管壁接触而凝结，所有的凝结水最后集聚在下部的热水井的热水井1616中，最后由凝结水泵抽出。在凝汽器壳中，最后由凝结水泵抽出。在凝汽器壳体右下侧有空气抽出口体右下侧有空气抽出口1515，凝汽器汽侧空间的空气，凝汽器汽侧空间的空气即通过这个管口被抽气器抽出。即通过这个管口被抽气器抽出。 2.表面式凝汽器的分类表面式凝汽器的分类（1）按汽流方向分）按汽流方向分汽轮机排汽进人凝汽器后，因抽气口处的压力最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：的不同凝汽器可分为：不同汽

9、流方向的各类凝汽器不同汽流方向的各类凝汽器（a a）汽流向下式；（）汽流向下式；（b b）汽流向上式；（）汽流向上式；（c c）汽流向心式；（）汽流向心式；（4 4）汽流向侧式）汽流向侧式 （2 2）按冷却水的流程分）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（一个单程就排出凝汽器，不再返回，如图（a a）；双）；双道制凝汽器是冷却水在铜管内经过一个往返再排出凝道制凝汽器是冷却水在铜管内经过一个往返再排出凝汽

10、器，如图（汽器，如图（b b）。三道制及四道制等则依此类推。）。三道制及四道制等则依此类推。 单道制与双道制凝汽器单道制与双道制凝汽器（a a）单道式；（）单道式；（b b）双道式）双道式（3 3）按垂直隔板分）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（水室中有垂直隔板）两种型垂直隔板）和对分制（水室中有垂直隔板）两种型式。式。 （4 4）按凝汽器汽侧压力分）按凝汽器汽侧压力分分为单压式凝汽器和多压式凝汽器。分为单压式凝汽器和多压式凝汽器。 3. 3.表面式凝汽器的构造表面式凝汽器的构造 表面式凝汽器是由外壳、水室、

11、管板、铜管、与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。汽轮机排汽口连接处的补偿装置和支架等部件组成的。 4. 4.凝汽器压力的确定凝汽器压力的确定 t ts s=t=tw1w1+ +t+t+ （1 1）冷却水进口温度）冷却水进口温度t tw1w1决定于地区的气温和供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。空也较高。 （2 2）t t与冷却倍率与冷却倍率m m成反比。在运行时

12、，汽轮机成反比。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，或降低排汽量是由外界负荷决定的。降低排汽压力，或降低t t ，主要依靠增加冷却水量来实现。，主要依靠增加冷却水量来实现。 t （3 3）传热端差）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。传热端差与冷却水流速、蒸汽流速和流量、口温度之差。传热端差与冷却水流速、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、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。管材），冷却表面清洁程度及空气含量等有关。 三

13、、抽气器三、抽气器 抽气器的任务：在机组启动时使凝汽器内建立抽气器的任务：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，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。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。水抽气器和机械式真空泵等。t 1. 1.射水抽气器射水抽气器 射水抽气器的工作原理射水抽气器的工作原理如图。由射水泵来的压力水如图。由射水泵来的压力水进入水室进入水室1

14、 1，经喷嘴，经喷嘴2 2将压力将压力能转为动能，使混合室能转为动能，使混合室4 4中中形成高度真空，凝汽器中的形成高度真空，凝汽器中的蒸汽又被工作水带进扩压管蒸汽又被工作水带进扩压管5 5，扩压管的出口压力略高，扩压管的出口压力略高于大气压，汽水混合物随工于大气压，汽水混合物随工作水一起排出。当水泵发生作水一起排出。当水泵发生故障时，逆止门故障时，逆止门3 3自动关闭，自动关闭，以防止水和空气倒流入凝汽以防止水和空气倒流入凝汽器。器。 射水抽气器示意图射水抽气器示意图1 1水室；水室；2 2喷嘴；喷嘴；3 3逆止阀；逆止阀；4 4混合室；混合室；5 5扩散管扩散管 射水抽气器在系统中的连接通

15、常有两种方式：开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。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射水抽气器在系统中的连接1 1凝结水泵；凝结水泵；2 2循环水泵；循环水泵；3 3射水射水泵；泵；4 4射水抽气器射水抽气器 设专门水箱的射水抽气器设专门水箱的射水抽气器1 1工作水箱；工作水箱；2 2射水泵；射水泵；3 3射水抽射水抽气器；气器；4

16、4轴封抽气器；轴封抽气器；5 5凝汽器来汽、凝汽器来汽、气混合物；气混合物；6 6轴封加热器来气汽混合轴封加热器来气汽混合物物 2. 2.水环式真空泵水环式真空泵 水环式真空泵的结构所示。叶轮水环式真空泵的结构所示。叶轮5 5与泵体与泵体4 4呈偏心呈偏心位置，两端由侧盖位置，两端由侧盖8 8封住，侧盖端面上开有吸气窗口封住，侧盖端面上开有吸气窗口7 7和排气窗口和排气窗口2 2，分别与泵的入口，分别与泵的入口9 9和出口和出口1010相通。当泵相通。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出，在

17、泵体内部和叶轮之间形成一个旋转的水环3 3，水，水环内表面与轮毂表面及侧盖端面中间形成月牙形的工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作空腔1 1，叶轮上的叶片，叶轮上的叶片1111又把空腔分成若干各互不相又把空腔分成若干各互不相通的、容积不等的封闭小室通的、容积不等的封闭小室6 6。在叶轮的前半转（吸入。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，然后经排气窗口排渐减小，气体被压缩，压力升高

18、，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。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水环泵结构和工作原理示意图（a a）结构简图；（）结构简图；（b b）吸气位置；（）吸气位置；（c c）压缩位置；（）压缩位置；（d d）排气位置）排气位置1 1月牙型空腔；月牙型空腔；2 2排气窗口；排气窗口；3 3水环；水环；4 4泵体；泵体；5 5叶轮；叶轮；6 6叶片间小室；叶片间小室

19、；7 7吸气窗口；吸气窗口；8 8侧封盖；侧封盖；9 9入口；入口；1010出口；出口；1111叶片叶片 四、凝汽器的运行与监督四、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。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凝汽器运行状况好坏的标志，主要表现在以下三个方面：面： 能否达到最有利的真空。能否达到最有利的真空。 能否保证凝结水的品质合格。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。凝结水的过冷度能否保持最低。 1.1.

20、影响凝汽器工作的因素影响凝汽器工作的因素 （1 1）凝汽器中存在空气对凝汽器真空的影响）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高，凝结水中分压力的存在，凝汽器内的绝对压力升高，凝结水中的含氧量增加，引起管路的腐蚀速度。的含氧量增加，引起管路的腐蚀速度。 （2 2）凝结水的过冷却）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，凝结水温度低于凝汽器喉部排汽压力下的饱和温度，

21、这种现象称为凝结水的过冷却，其差值为过冷度。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：产生凝结水过冷却的原因及其消除措施：1 1）凝汽器内铜管排列不好，缺乏回热通道，管束布）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。而凝结水温亦随其降低至相应的饱和温度。2 2）凝汽器内积存空气）凝汽器内积存空气 凝汽器内积存空气主要因为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，真空系统不严密，抽气器工作失常或效率

22、降低等原因，从而引起凝汽器压力升高，真空降低。从而引起凝汽器压力升高，真空降低。3 3）凝汽器内凝结水位过高而导致凝结水过冷。）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、低压一方面使凝结水中含氧量升高，使凝结水管路、低压加热器等设备受腐蚀。加热器等设备受腐蚀。 2. 2.真空恶化的原因真空恶化的原因 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。缓慢下降两种情况。 1 1）凝汽器真空急剧下降的原因有：）凝汽器真空急剧

23、下降的原因有： 循环水中循环水中断；断； 凝汽器内凝结水位升高，淹没了抽气器入口空凝汽器内凝结水位升高，淹没了抽气器入口空气管口；气管口； 抽气器喷嘴被堵塞或疏水排出器失灵；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；汽轮机低压轴封中断或真空系统管道破裂； 发生错发生错误操作。误操作。 2 2）凝汽器真空缓慢下降的主要因素：）凝汽器真空缓慢下降的主要因素： 冷却水冷却水量不足；量不足； 冷却水温上升过高，如在夏季；冷却水温上升过高，如在夏季； 凝汽凝汽器内冷却水管结垢或脏污；器内冷却水管结垢或脏污； 凝汽器内缓慢漏入空气；凝汽器内缓慢漏入空气； 抽气器效率降低；抽

24、气器效率降低； 由于冷却水内有杂物使部分由于冷却水内有杂物使部分冷却水管被堵塞。冷却水管被堵塞。 3. 3.凝汽器的正常运行监视凝汽器的正常运行监视 1 1）凝汽器真空。正常运行时，凝汽器真空应在规定的范围）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，同时查找原因，并内。当发现真空下降，机组要降负荷运行，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。轻或消除时，就要作紧急停机处理。 2 2）凝汽器温度。凝汽器汽侧温度与正常工作压力相对应。）凝汽

25、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。了机组的热经济性。 3 3）凝汽器水位。要保持凝汽器水位在正常范围内。水位过）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。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 4）凝结水品质。为了防止热力设备结垢和腐蚀，在运行过）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、含氧量及量及PHPH值等在规定的范围内。运行中若发现水质不合格，其主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