汽轮机凝汽设备及系统

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四 凝汽器的变工况(略)
五 凝汽器的运行
凝汽器的运行好坏对汽轮机组运行的安全性和经济性是 十分重要的。 1. 凝汽器的汽阻和水阻 2. 凝结水过冷 3. 空气的影响 4. 凝结水水质的监视
5. 真空除氧
6. 凝汽器的胶球清洗装置
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六 多压凝汽器
现代大功率汽轮机都采用多缸多排汽口。为了提高大功率汽轮机的经济 性,常采用多压凝汽器。多压凝汽器就是将凝汽器的汽侧分隔成与汽轮
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3. 运行对凝汽设备的要求:
① 凝汽器冷却管应具有较好的传热系数,保证良好的 传热效果。自然冷却水泥沙、污染,要清洗; ② 凝结水温度不应低于排汽压力对应的饱和温度,以 免增加过冷度。这和供水方式、季节、地理位置有 关; ③ 蒸汽在凝汽器内的阻力要小,以降低排汽口压力和
减少凝结水过冷度。
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三 凝汽器内压力的确定
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二 凝汽系统及主要设备:
1. 最简单的凝汽设备原则性系统图(图7—1)。其主要设备有凝汽器、凝结水 泵、抽气器、循环水泵等。 ① 汽轮机;
② 发电机;
③ 凝汽器:使排汽在凝汽器3中不断地凝结成水,建立高度真空;将凝结时放 出的热量排出、将生成的凝结水汇集送走;
④ 循环水泵:为凝汽器提供冷却水;
⑤ 凝结水泵:不断地把蒸汽凝结时生成的 凝结水从凝汽器底部热井中抽出,并送 往给给水回热加热系统; ⑥ 抽气器:抽出漏入凝汽器内的空气, 以维持高度真空。
流在扩压管C中不断扩压,直到压力稍大于大气压力后排入大气。
启动抽气器功率大建立真空快,但工质和工质的热量不能回收,有经 济损失。故它只
作为启动时用。一旦汽
轮机正常工作以后,主 抽气器便投入工作,启 动抽气器停止工作。
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② 主抽气器
主抽气器的作用:是在汽轮机正常工作时使用,以维持凝汽器的高
度真空。主抽气器一般都采用带中间冷却器的多级型式。其目的在于可以 得到更高的真空度,同时也可以回收工质和热量,提高经济性。图7--9为 两级射汽抽气器工作原理图。凝汽器内的汽气混合物由第一级抽气器抽出, 并压缩到某一中间压力(低于大气压力),然后进入中间冷却器 2。在中 间冷却器2中,混合物中的部分 蒸汽被凝结成水,而未凝结的汽气混合
图7—1
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2. 空气冷却式凝汽系统
① 间接空气冷却系统:空气冷却式凝汽系统如图所示。其主要设备有:
混合式凝汽器、凝结水泵、循环水泵、空气冷却塔、空气冷却器等。其 中,空气冷却塔是一个巨大的建筑物,呈双曲旋转形,空气冷却器布置
在空气冷却塔下部周围墙体上。利用高低压力差,将冷风通过空气冷却
器吸入塔内,形成自然对流。由于流过空气冷却器的空气的自然对流, 将循环水中的热量带走。循环水的温度在空气冷却器中得到降低之后,
阀6等部件所组成。压力水由射水泵供 给,经喷嘴形成高速射流射出,从而
将凝汽器中的汽气混合物抽出。
射水抽气器不消耗新蒸汽,运行 费用较射汽抽气器低。系统简单、运 行可靠、维护方便。但需要另外安装 射水泵。现代大型汽轮机都采用射水 抽气器。国产 200MW 汽轮机就是采用 射水抽气器作为主抽汽器。中小型汽
益大于水泵功率增大,净收益最大。这时候的真空称为凝汽器的最有利真 空。 ② 凝汽器的极限真空:若真空进一步增高,使末级叶片的斜切部分达到膨胀 极限时的真空称为凝汽器的极限真空。这时候余速损失增加。
4. 传热端差 t
传热端差和冷却面积、传热量及传热系数有关系。设计时,一般
t =3~10 0 C 。对于单流程凝汽器,取 t =(7~9) 0 C ,对于多流程凝 汽器,取 t =(4.5~6.5) 0 C。
轮机多采用射汽抽气器作为主抽汽器。
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5. 水环式真空泵
国产300MW和600MW汽轮机组的抽气装置都是采用水环式真空泵。 其主要部件有叶轮和壳体。壳体内形成一个圆柱体空间,叶轮偏心地安装 在壳体内。在壳体上开有吸气口和出气口,实行轴向吸气和排气。叶轮带
有前弯叶片,偏心地安装在充有适量工作水(密封水)的椭圆形泵体内。
当蒸汽处于饱和状态时,其压力与温度是一一对应的。所以,凝汽器内 压力取决于蒸汽凝结温度。为了求得凝汽器内压力,就得先求出排汽温度。 排汽温度的高低取决于冷却水的进口温度、冷却水的温升和传热端差。 凝汽器内的压力
pc 可根据相应的饱和温度求得,而排汽温度可表示为:
ts
其中,
=
t w1 + t w + t (7-----1)
多采用循环供水方式。
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2. 冷却水的温升 t w
① 冷却水的温升可根据凝汽器的热平衡方程式求出: (7-----6) 从而,
Dc (hc hc ) Dw (hw 2 hw1 ) 4.186 Dw t w
'
(7-----7)
上二式中,
hc hc hc hc t w Dw 4.186( ) 4.186m Dc Dc ------进入凝汽器的凝汽量(kg/h);
h 'fw ——排汽焓;
hc ——给水焓。
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分析上式:要提高效率,则提高理想焓降,即提高
新蒸汽的初焓,降低排汽焓(压力)。本章只是讨 论降低排汽焓值的问题。要降低排汽焓值,就得降 低排汽压力。一般来说,排汽压力每降低2kpa,循 环热效率就可以提高约3.5%。所以,降低排汽压力 对提高火电厂循环热效率是一个非常有效的措施。 而降低排汽压力的最有效的办法是:使排汽在密封 容器中、在温度较低的条件下受到冷却而凝结成水, 体积突然缩小(如在0.0049Mpa下,蒸汽比水的容 积大28000倍)而形成真空。同时再用抽气器或者真 空泵将漏入空气不断地抽出,保持真空。在凝结中 生成的凝结水,经汇集以后,又重新送入锅炉作为 给水,反复循环使用。这就是凝汽设备的工作原理。
1. 抽气器的作用抽气器的作用是将漏入凝汽器内空气不断地抽
出,以维持凝汽器内的高度真空。故抽气器工作的好坏对凝汽
器工作的影响很大。任何一种抽汽器,不论其结构和工作原理
如何,都是一种压气器,它将汽气混合物从凝汽器抽气口的压 力压缩到高于大气压的出口压力。
2. 抽气器的型式抽气器的型式有机械式和喷射式两种。喷射式
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p0
t0
H t
H t1 pc
p c1
2. 主要任务:
① 建立并维持高度真空,即降低排汽焓值,提高理想焓降,使蒸汽中 较多的热能转变为机械能。
② 将蒸汽凝结成水,并将凝结水回收到锅炉作为给水。
3. 排汽压力的最佳值:降低排汽焓值,提高理想焓降,可以提高效率。
但不是排汽压力越低越好。这是因为:
① 当降低排汽压力,则比容 v 增加,汽轮机排汽部分的尺寸增大,成
t w1 -------冷却水的进口温度;
t w ------冷却水的温升; t --------传热端差。
只要求得了温度之值
t s ,就可以从水蒸汽表中查得相对应的压力。
pc
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1. 冷却水的进口温度 t w1
冷却水的进口温度取决于电厂所在的地理位置、季节和供水方式。电厂供水 方式有直流供水方式和循环供水方式两种。 在直流供水系统中,电厂从河流上游取水,冷却水流经汽轮机凝汽器、冷油 器和有关冷却器之后,排入河流下游。 采用循环供水方式时,冷却水则沿着联结凝汽器等有关装置的回路循环流动, 取自水源的水只作为损失的补充水,故采用循环供水方式可以节约大量 的水。 直流供水系统比较简单,投资少,运行费用低。我国南方的电厂,一般都建 在沿江、沿河、沿海岸或者沿大的水库。而北方的电厂,由于水源不足,
Dw ------进入凝汽器的冷却水量(kg/h);
'
'
hc、hc' ---------排汽焓值和凝结水焓值(kJ/kg);
hw1、hw2
-----冷却水进出口焓值(kJ/kg)。
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② 冷却倍率
m=
Dw / Dc
称为冷却倍率(或循环倍率),它表示凝结单位蒸汽汽量
所需要的冷却水量。m值越大,则冷却水的温升越小,凝汽器内压力 越低,会使整机理想焓降增加,从而可以提高电厂热效率。但是,m
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3. 凝汽器的最有利真空和极限真空:
① 凝汽器的最有利真空:凝汽器的进汽量是由外界负荷决定的,而冷却水温 升是有依靠调节冷却水量来控制的。冷却水量增加,可降低冷却水温升, 降低汽轮机排汽压力,增大理想焓降,提高经济性。但是水泵功率要增大。
这里有一个最佳冷却水量,即冷却水量增大,使汽轮机功率增加所得到收
物又被第二级抽走。在第二级抽气器中,
汽气混合物被压缩到略高于大气压力, 再经第二级冷却器4进一步凝结并回收
工质和热量。最后的空气和少量未凝结
的蒸汽一起排入大气。
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4. 射水抽气器
射水抽气器的工作原理:射水抽 气器的工作原理同射汽抽气器相同, 如图7---12 所示。它主要由工作水进口
1 、喷嘴 2 、混合室 5 、扩压管 7 和逆止
送入混合式凝汽器中去凝结汽轮机的排汽。
这种空气冷却式凝 汽系统,设备、建 筑费用高,但可以
节约大量的水。我
国山西大同第二发 电厂有两台200MW
汽轮发电机组用了
此系统。
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② 直接空气冷却系统:
用空气作为冷却工质的凝汽器用于空气直接冷却式凝汽系统,如图。汽轮 机的排汽送到热交换器管束内直接凝结成水。热交换器管束外侧则利 用强制通风带走蒸汽凝结时放出的汽化潜热。由于空气传热系数小、 则要求冷却面积大。因此,这种空气直接冷却式凝汽器体积庞大,无 法和普通凝汽器一样安装在汽轮机的下部,而是要远离汽轮机安装在 厂房外面或厂房顶部。因此,其汽轮机的排汽管道很长。这种空气直 接冷却式凝汽系统,在世界上已有(德国)电厂采用,但我国目前 还没有 电厂采 用。
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一凝汽设备的工作原理
1. 工作原理: 根据汽轮发电机组的热效率进行分析
H t H t h0 hc t ' Q h0 h fw h0 h 'fw
其中, H t ------整机理想焓降; h0 -------蒸汽初焓;
h 'fw
(-) h ----为每kg蒸汽在锅炉中的吸热量。 0
本上升。而且制造困难,材料也受到限制。 ② 当降低排汽压力,则比容 v 增加,凝汽器的冷却面积增大,冷却水
量增大,厂用电增大。
因此,对排汽压力和其他几个方面要作技术经济对比而定。一般,最佳 排汽压力为 =0.00294~0.00686Mpa(0.03~0.07ata) ,通常取 0.005Mpa 。 pc
抽气器结构简单、工作可靠、制造成本低、维护方便、建立真 空快。常用的喷射式抽气器有射汽抽气器和射水抽气器两种,
工作原理相同工质不同。前者用蒸汽作工质,后者用水作工质。
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3. 射汽抽气器
① 启动抽气器的结构和工作原理:
启动抽气器的作用是在汽轮机启动前给凝汽器建立真空,以缩短机组 启动时间。图7-----8为启动抽气器示意图,它主要由工作喷嘴A、混合室 B和扩压管C所组成。工质是新蒸汽,新蒸汽进入工作喷嘴A,在喷嘴A膨胀 加速造成一个远高于音速的高速汽流射入混合室。高速汽流有很强的空吸 作用,从而将从抽气口来的汽气混合汽流带走,并进入扩压管 C 。混合汽
第七章汽轮机凝汽设备及系统
凝汽设备的工作原理 凝汽系统及主要设备 凝汽器内压力的确定 凝汽器的变工况 凝汽器的运行 多压凝汽器 抽气设备

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现代火电厂都用凝汽式汽轮机发电。因此,都具备凝汽 设备。凝汽设备工作好坏,对火电厂的经济性影响很大。 凝汽设备的工作原理 凝汽系统及主要设备 凝汽器内压力的确定 凝汽器的变工况 凝汽器的运行 多压凝汽器 抽气设备
机排汽口个数相同的两个或更多的互不相通的部分。图7---16为双压凝汽
器的示意图。进水侧的冷却水温度较低,其对应汽侧压力也较低;出水 侧的冷却水温度较高, 因此,其对应汽侧压 力也较高。同理,也 有三压、四压凝汽 器。采用多压凝汽器
可以提高机组的经
济性。
图7---16双压凝汽器的示意图
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七 抽气设备
大则冷却水量大,冷却水泵功率大。故m值大小要通过经济技术对比
后确定。一般,对于单流程凝汽器,m=80~120范围之内;对于双流程 凝汽器,m=60~70范围之内。 化很小,这样,式(7----7)为:
hc hc '
——每1kg蒸汽在凝结时所放出的潜热,约2200kJ/kg,变
hc h' c 2200 520 t w 4.186m 4.186m m
当叶轮旋转时,由于离心力作用,水向周围运动,形成一个运动着的圆环 (密封水环)。由于偏心地安装的,水环的内表面也就与叶轮偏心,叶轮
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