凝汽器介绍(600MW)解读

1、东方汽轮机厂凝汽器介绍2000年2月东方汽轮机厂凝汽器介绍东方汽轮机厂凝汽器概况 东方汽轮机厂是国内生产大型电站汽轮机及其配套辅机的主要 厂家之一，从建厂至今，共配套提供了各类凝汽器 300多台套，功率 范围 1.5MW600MW，凝汽器面积从 14036000m2，按冷却管材分有铜 管、不锈钢管、钛管凝汽器，按背压分有单、双背压凝汽器，按冷却 介质分有淡水、半海水、海水凝汽器。另外，还为 300600MW国外机 组配套凝汽器共 8套，产品不仅在国内使用，还出口到马来西亚等多 个国家，运行实绩良好。东方汽轮机厂获得国家颁发的一、 二类压力容器制造许可证， 获 得美国机械工程师协会颁发的 ASM

2、压E 力容器设计制造授权证书和 U法 规钢印，通过了 ISO9001质量体系认证；东方汽轮机厂凝汽器开发的 发展与水平建立在试验和与高等院校及国外公司的技术交流与合作 上；是国内唯一进行过大型凝汽器传热性能及水室流场工业性试验的 凝汽器制造厂家； 是国内唯一采用大型数值计算程序对壳侧汽相流场 进行流场的速度、压力、温度、空气浓度、相对传热系数及热负荷进 行计算的凝汽器制造厂家， 通过该手段可以优化凝汽器排管； 东方汽 轮机厂与德国 BALCKE-DRR公司及日本日立公司就 300MW及 600MW具体 工程凝汽器设计、制造进行过广泛技术合作。东方汽轮机厂凝汽器特点东方汽轮机厂凝汽器设计、制造、

3、安装执行的标准为： HEI 标准 （美国传热协会）、DB3.18.10-1998 凝汽器加工装配技术条件及 其它相关标准。凝汽器排管设计是影响凝汽器性能的决定性因素之一， 东方汽轮 机厂排管设计手段进程 : 早期手工绘图，经验设计；经过实物对比试 验，以验证各排管的优劣； 70年代为优化排管，东方汽轮机厂曾用二 种排管实物进行了电站工业性试验， 这也是国内的制造厂中唯一的一 家；在取得电站实测数据的基础上开发了准三维凝汽器汽相流场及传 热特性数值模拟计算程序。该程序是可得到凝汽器汽相流速、温度、 压力、传热系数、热负荷等重要参数分布图，据此调整管束排列，达 到最优化排管， 实现设计和排管自动化

4、。 该方法目前世界上仅有几家 大公司具备， 国内仅东汽一家。 东方汽轮机厂已广泛用于 300 600MW 凝汽器排管设计中。东方汽轮机厂采用的模块排管， 经数值计算程序模拟完全符合优 化管束排列的判别标准，经国外工业性试验证明总体传热系数比 HEI 计算值提高 1530%。东方汽轮机厂有二种风格的喉部结构型式： 一种为衍架支撑， 壳 板无加强肋， 便于电站布置； 一种为喉部壳板采用足够强度和刚度的 工字钢，内部支撑杆少，对降低蒸汽流阻有利。 在尺寸较大的设备 （ 如 低压加热器 ） 和管道（ 抽汽管等 ） 采用消除下方旋涡的措施。东汽厂凝 汽器喉部扩散角合理， 曾在70年代作过吹风试验； 按A

5、SM标E 准制作和 布置了四个网状探头测量排汽压力； 喉部内的低压加热器和抽汽管均 有不锈钢罩隔热、防冲罩。所有支撑板均采用使汽阻最小的结构。东方汽轮机厂凝汽器空冷区采用了在抽空气通道区布置有冷却2 水管，适当放大孔与管间的间隙， 蒸汽至抽汽口的流动是沿抽空气通 道区的冷却管流动， 并由此造成空气与水间的逆流换热， 它既有助于 防止蒸汽至空气抽口形成短路， 也有助于空气抽出前， 空气 - 蒸汽混 合物中蒸汽充分凝结， 对提高凝汽器性能， 改善抽气装置的工作条件 有益。东方汽轮机厂是国内首家采用弧形水室的厂家。 70年代各制造厂 联合试验且国际上亦试验证明： 弧形水室的水力流场平稳， 分配到各

6、冷却水管的水量均匀。 各管流速均匀， 有利于各冷却管传热系数和热 负荷均匀， 提高总体传热性能， 避免部分管因流速过高而过负荷并引 起管子寿命缩短； 弧形水室消除了死角， 有利于胶球清洗装置回收胶 球；弧形水室的受力情况最好也便于安装、检修。弧形水室是东方汽 轮机厂在国内制造厂中首家采用，且全面推广的。东方汽轮机厂对低压缸与凝汽器喉部的弹性及刚性两种连接方 式均有成熟的经验， 大型凝汽器普遍采用的不锈钢膨胀节弹性连接方 式。东方汽轮机厂应用大型结构分析 ANSY软S 件对膨胀节进行了分析 计算；严格控制结构设计诸要素， 提出一整套保证可靠运行与安装的 技术措施并得以成功地运用实施；不锈钢膨胀节

7、可制成两半运往现 场，现场拼装即可。东汽凝汽器的固定支座设计亦有特点 :PTFE板防腐蚀，且有很好 弹性变形能力，通过其受压变形可达到各支承板间载荷的平均分配。 该 PTFE板及其保护盒采用标准结构设计， 东方汽轮机厂为开发应用此 种技术，对该板作了试验，测定其摩擦系数，承压能力，并已广泛应 用于300、600MW上。东方汽轮机厂凝汽器壳体设计时采用 ANSYS软件对壳体强度、刚 度进行分析计算，结合 HEI的方法保证壳体具有足够强度和刚度；采 用多种方法进行冷却管振动计算， 确保冷却管较大的避振裕度； 管孔 公差合理，优于行业标准，并且在厂内作拉脱力试验，保证冷却管两 端管板上牢固的固定；

8、在每个管束上方设置独立的凝结水收集槽， 以 便检测万一胀管处发生泄漏，可很快找出泄漏的管束。为胀管提供电动数字胀管器， 这是东方汽轮机厂独具的特点。 电 动数字胀管器可根据工厂试验的胀管拉脱力数据自动胀管、 退胀并直 观数字显示，操作简便、可靠。这是东汽独家自行开发已推广应用于 所有工程。在管板和水室防腐方面，对端管板东汽引用国外技术的基础上， 自行研制并已广泛应用于我厂凝汽器的技术 喷铝 +涂环氧沥青，该方法具有良好的防腐性能，可用于淡水 （涂层较簿 ），海水（涂 层较厚） ；对水室壁板，涂环氧煤沥青。 92年后已开始应用，而其它 制造厂未用过；该防腐方法，解决了原来使用的防锈漆脱落问题、电

9、 化学腐蚀问题，深受用户青昧，这是东汽独家特色，它高于行业标准 要求。对高能流体进入凝汽器有独到的技术。高能流体排入凝汽器时， 由于引起热变形造成热应力过大将会损坏凝汽器内件， 如冷却管、 壳 体板或各种支撑杆（板）。国内外同行都曾经不懈努力，试图实现全 部疏水、汽直接进入凝汽器，但成功先例不多。东方汽轮机厂早期也 曾出现过一些问题， 但90年代以来通过与 BD、HTC的合作与技术咨询， 在解决这一问题的方法上有了独创之处，有下述两种措施 : 通常采用 外置式疏水扩容器消能后进入凝汽器， 目前普遍受用户欢迎的是在凝 汽器电机和汽机两侧利用柱间空档设置跨栏式疏水容器， 这样不仅能 接纳汽机本体疏

10、水而且接纳汽机岛疏水， 极大地方便了电站布置， 并 可接纳如高压加热器事故疏水、 除氧器溢流等疏水， 简化了电站 疏水系统设计。 随着汽轮机组不断大型化， 一方面基础机架尺寸限制 在一定尺寸范围凝汽器空间不能相应增加， 另一方面， 用户希望更多 疏水和排汽直接进入凝汽器， 而不经过外置式疏水扩容器， 这是矛盾 的，但通过下述措施可有效地解决高能流体排入凝汽器所引起的热变 形、热应力、内件损坏的问题；疏排口由热井最低水位以下通过多孔 管排入；消能装置多数为多孔管结构；设必要的防冲板；根据不同介 质及温度，采用不同材质和不同接口形式， 如t 150采用热套管接 入，t 400采用合金钢。我厂已有成

11、熟的技术结构，可满足用户各 种疏水要求，这些技术均已在多台机组上成功应用，安全、可靠。如 首阳山、鄂州由最低水位以下直接进入；沙电 3、 4号，三门峡 1、 2 号，上安 1、2号采用跨栏式；邹县 600MW用多口管 +防冲板直接进入。三级旁路减温减压器采用具国际水平的超临界流动设计， 具有结 构紧凑、便于布置、独特防冲能力；利用超临界流动代替逐级扩容理 论，其结果使得凝汽器喉部可以布置 BFPT排汽管，组合低加等而不致 影响其性能。通过技术合作，开发设计了 600MW双背压凝汽器，全面掌握双背 压设计的各种技术难点。东方汽轮机厂凝汽器从热力计算、流场分析、优化排管及 CAD绘 图全面实现计算

12、机化， 拥有一大批长期致力于凝汽器开发设计的工程 技术人员。东方汽轮机厂有专用于凝汽器制造的现代化厂房： 长300米，宽 2 30米；面积 18000平方米；起吊能力 250吨/75 吨，已拥有美国 Moling-Tool 公司的数控多头钻（ 10轴），可加工工件尺寸为 4000 6000；，最大钻孔深度 150mm（管板重叠），最大孔径可达 38mm， 能有效提高凝汽器板孔的加工质量。拥有 2台德国梅萨公司的数控火 焰切割机 2台，可加工尺寸 7.5m 22mm，具有自动套料功能。还有 2 台大型刨边机、 2台大型退火炉。东方汽轮机厂还拥有大型卷边机、 大型喷砂间等设备，能充分保证凝汽器的制

13、造质量。东方汽轮机厂凝汽器的设计开发、 生产、安装和服务全过程处于 ISO9001质量保主体系监控之中。600MW 机组双背压凝汽器介绍东方汽轮机厂 600MW机组凝汽器为双背压双壳体单流程， 正常工 作时，冷却水依次流过低压（ LP）凝汽器和高压（ HP）凝汽器，蒸汽 由汽轮机两个低压缸分别排入凝汽器 LP、HP喉部，由于循环水温的 不同，在 LP 凝汽器中形成低背压，在 HP 凝汽器中形成高背压。 LP 侧凝结水经 LP 侧与 HP侧凝结水连通管流入高压侧回热管系， 通过淋 水盘与 HP侧凝结水汇合， 利用 HP侧蒸汽对其回热以提高经济性， 并 消除过冷度，起到除氧作用。被回热的凝结水汇集

14、于热井，并由 HP 侧热井底部的凝结水出口管被凝结水泵抽出， 升压后输入主凝结水系 统，少量未凝结的蒸汽和空气混合物经各管束空气冷却区的抽气通道 汇入喉部抽气母管并被抽真空设备抽出。600MW 机组双背压凝汽器结构特点：凝汽器是由两个斜喉部，两 个壳体（含水室、热井） 、循环水连通管及底部支座等组成的全焊结 构。两个斜喉部的四周端板由钢板焊接而成， 其内部用一定数量的钢 管和肋板支撑，具有刚性好，重量轻的特点。两个喉部上可布置有组 合式低压加热器、 给水泵汽轮机排汽管及汽机旁路系统的三级减温减 压器，汽轮机第五、六、七、八段抽汽管道及轴封送回汽管道穿行于 喉部，在抽汽管上装设了膨胀节，以便吸收

15、热膨胀量，为了保护加热 器及抽汽管，在其表面加装了不锈钢保温防冲罩。壳体由侧板、前后端管板、中间隔板、支撑管、冷却水管等装焊 而成，不设置壳体膨胀节， 壳体与冷却管之间的热膨胀差由冷却管本 身变形来吸收。其优点：一是大大简化壳体结构；二是节省了巨型矩 形膨胀节的投资， 更重要的是这种结构已有大量机组的运行实绩证明 安全可靠。采用两个单独壳体以形成双压凝汽器的高压汽室和低压汽 室。600MW 机组双背压凝汽器设计时，采用了摸块式管束排列方式， 摸块式管束排列主要特点是： 每一管束有独立的空冷区； 管心距较大： 排管带较窄。其主要优点在于：蒸汽流动阻力小，热负荷均匀：主蒸 汽通道通畅，汽流平稳，有

16、利于凝结水回热和除氧；采用多个管束， 管板尺寸小，便于安装、运输。600MW 机组双背压凝汽器部分应用日立公司技术，采用重力输送 法，将低压汽室的凝结水输送至高压汽室，并在其中回热。在低压凝 汽器热井上部设有集水板， LP 侧凝结水经集水板下部凝结水回热主 管，通过高、低压侧凝结水连通管进入高压侧凝汽器热井，再经高压 侧回热支管进入淋水盘，与 HP侧凝结水汇合，利用高压侧蒸汽对其 回热，以达到充分回热的目的。东方汽轮机厂 600MW机组双背压凝汽器采用弧形水室结构。 双背 压凝汽器的循环水必须依次流经低压凝汽器和高压凝汽器， 对于横向7 布置双壳体结构而言， 后水室连通管必不可少。 结构设计时

17、采用空间 弯管结构， 膨胀节设置于水室进出口垂直管段， 管道推力作用于垂直 方向，对支座载荷有利，且不影响凝汽器自由膨胀，连通管布置于零 米之下，既美观又不占厂房空间。东方汽轮机厂 600MW机组双背压凝汽器与汽轮机排汽口采用矩 形不锈钢膨胀节挠性连接，凝汽器下部为刚性支承。运行时，凝汽器 上下方向的热膨胀由喉部上面波形膨胀节来补偿， 为了满足凝汽器运 行时随负荷的变化而产生自身膨胀的需要， 每个壳体底部四角处采用 滑动支承，滑动面材料选用 PTFE，凝汽器每个壳体底部中间处采用 固定支承，将凝汽器固定在基础上， 其位置与汽轮机低压缸死点一致。东方汽轮机厂 600MW机组汽轮机本体及其管道疏水

18、采取直接进 入凝汽器的方式， 对高能流体加热套管， 所有疏水管在凝汽器内按日 立技术设置消能装置，既回收了工质又简化了电站布置。东方汽轮机厂已设计、 制造两台 600MW汽轮机双背压凝汽器在山 东邹县电厂投运三年，运行良好，深受用户欢迎。钛管凝汽器介绍东方汽轮机厂钛管凝汽器应用于循环冷却水为海水的电厂， 由于 钛管对氯化物、 硫化物和氨具有良好的耐蚀性， 耐冲击腐蚀的性能也 好，适合在污染的海水和悬浮物大的咸水中使用。各种管材适应氯离子含量指标见下表：管材HSn70-1BTP304TP316钛氯离子量Mg/L40030050010000短期 800短期 1000短期 1000短期 10000各

19、种管材抗蚀能力见下表：腐蚀种类海军黄铜白铜管不锈钢钛一般腐蚀2456冲击腐蚀2566点蚀（运行状 态）4546点蚀（积滞状态）2416高速冲击3566进口冲蚀2466蒸汽热点腐 蚀2466应力腐蚀1516氧化物腐蚀3516氨蚀2566表中数值 16 表示能力由小到大钛管壁厚在主凝结区为 0.5mm，管束外围冲刷区为 0.7 mm，可减 少管材导热系数低对凝汽器总体传热系数的影响，管板采用碳钢 +钛 复合板，钛管与管板连接方式为胀接 +密封焊，这样可保证钛管凝汽 器是无泄漏凝汽器。 东方汽轮机厂钛管凝汽器具有维护工作少， 运行 可靠的特点。由东方汽轮机厂设计制造的四台 300MW 机组钛管凝汽器

20、、二台 50MW 机组钛管凝汽器分别在湛江电厂和马来西亚古晋电厂投运五 年以上，运行良好。总结 现代大型凝汽器设计近年来已有飞速发展，巨型换热设备的设 计研究具有极大的经济价值， 传统的仅仅用面积大小来衡量凝汽器的 观点有待修正，取而代之的是更加重视传热性能，除氧效果、接纳疏 水及安全可靠性的综合评判指标， 东方汽轮机厂正是沿着这一方向深入研究，不断地提高设计水平，向用户提供成熟、可靠的凝汽器。东方汽轮机厂大型汽轮机凝汽器业绩表（ 不完全统计 ）10序 号电厂名称机组 编号功率 (MW)出厂 日期投运 日期冷却面积(m2)冷却 管材备注1山东黄台电厂7#3001986.121987.21450

21、0铜管2河北沙岭子电厂1#3001988.111990.1217660铜管3河北沙岭子电厂2#30019891992.0517660铜管4山西太原第一热 电厂8#3001988.121990.1217660铜管供热机组5山西太原第一热 电厂9#30019891992.1217660铜管供热机组6山东黄台电厂8#3001990.051990.1217660铜管7河南首阳山电厂1#3001994.011995.1218750铜管日立机组8河南首阳山电厂2#3001995.06199618750铜管日立机组9湖北鄂州电厂1#3001995.01199618750铜管日立机组/ 自动反冲 洗10湖北鄂

22、州电厂2#3001995.12199718750铜管日立机组/ 自动反冲 洗11广东湛江电厂1#3001992.081994.1217050钛管海水凝汽 器12广东湛江电厂2#3001993.061995.1217050钛管海水凝汽 器13山东邹县电厂5#6001995.061996.1236000铜管双背压凝 汽器14山东邹县电厂6#6001996.12199736000铜管双背压凝 汽器15河北沙岭子电厂3#3001992.101994.117660铜管16河北沙岭子电厂4#3001993.121995.0817660铜管17河南三门峡电厂1#3001993.091994.1216700铜

23、管18河南三门峡电厂2#3001994.031994.0816700铜管19河南安阳电厂9#3001994.08199716700铜管20华能上安电厂3#3001995.06199718250不锈 钢管不锈钢管凝汽器21华能上安电厂4#3001995.12199718250不锈 钢管不锈钢管凝汽器22贵州安顺电厂1#300199716700铜管23贵州安顺电厂2#300199716700铜管24广东湛江电厂3#300199717050钛管钛管凝汽 器1125广东湛江电厂4#30017050钛 管钛管凝汽 器26广东韶关电厂10#30018250铜管供热机组27山西太原第一热 电厂10#3001

24、6700铜管供热机组28山西太原第一热 电厂11#30016700铜管29陕西宝鸡二电厂1#300199718750铜管30陕西宝鸡二电厂2#300199718750铜管31辛店电厂3#2001976.031976.1211200铜管32辛店电厂4#2001976.101977.0111200铜管33青山电厂11#2001977.031978.1211200铜管34秦岭电厂1#2001979.031982.1211200铜管35焦作电厂1#2001977.121979.0211200铜管36淮北电厂5#2001978.121981.1211200铜管37大同电厂1#2001978.121984

25、.0511200铜管38焦作电厂2#2001979.121980.1211200铜管39秦岭电厂2#2001979.121983.1211200铜管40淮北电厂6#2001979.121982.1011200铜管41马头电厂7#2001980.121983.0511200铜管42大同电厂2#2001983.121984.1211200铜管43徐州电厂5#2001980.121985.1111200铜管44秦岭电厂3#2001984.041985.1211200铜管45邢台电厂4#2001983.121985.1211200铜管46大同电厂3#2001983.121985.1011200铜管47

26、焦作电厂3#2001984.091985.1211200铜管48徐州电厂6#2001985.021985.1211200铜管49重庆电厂1#2001984.091986.1111200铜管50大同电厂4#2001985.021986.1211200铜管51秦岭电厂4#2001985.061986.1011200铜管52焦作电厂4#2001985.091986.1111200铜管53徐州电厂7#2001985.111986.1211200铜管54邢台电厂5#2001985.111986.0111200铜管55下花园电厂9#2001986.041988.111200铜管56大同电厂2#200198

27、6.021986.0711200铜管57重庆电厂2#2001986.061987.1211200铜管58徐州电厂8#2001986.071987.1111200铜管59白马电厂1#2001986.081988.0711200铜管60首阳山电厂1#2001986.121988.0311200铜管调峰机组61大同电厂5#2001987.021987.1211200铜管空冷机组1262邢台电厂6#2001987.041988.0211200铜管63大同电厂6#2001987.061988.1111200铜管空冷机组64清镇电厂1#2001987.081988.1211200铜管65白马电厂2#200

28、1987.101989.0511200铜管66首阳山电厂2#2001987.121989.0711200铜管67邢台电厂7#2001988.031989.0311200铜管68靖远电厂1#2001988.051989.1011200铜管69秦岭电厂5#2001988.051988.1011200铜管70清镇电厂2#2001988.051989.1111200铜管71靖远电厂2#2001988.091990.0911200铜管72成都电厂1#2001988.101990.0811200铜管73戚墅堰电厂1#2001989.011992.0811200铜管74胜利电厂1#2001989.05199

29、2.0111200铜管75靖远电厂3#2001989.051991.0911200铜管76焦作电厂5#2001989.071992.0111200铜管77邢台电厂8#2001990.031992.0111200铜管78胜利电厂2#2001990.061993.0711200铜管79靖远电厂4#2001990.091992.0611200铜管80焦作电厂6#2001990.101992.0611200铜管81邢台电厂9#2001991.041992.1111200铜管82淮北电厂3#2001991.101993.0611200铜管83戚墅堰电厂1#2001991.121993.0611200铜管84北京石景山电厂2#20019891990.0911200铜管85河南郑州热电厂1#2001991.091992.0612400铜管供热机组86河南郑州热电厂2#2001992.041993.0612400铜管供热机组87湖北黄石电厂5#2001990.121993.0713490铜管88贵州盘县电厂1#2001992.081993.1212400铜管89贵州盘县电厂2#2001993.061994.1012400铜管90四川黄角庄电厂1#2001992.101993.121240