汽轮机组热力系统

第二节汽轮机组热力系统汽轮机组热力系统主要是由新蒸汽管道及其疏水系统、汽轮机本体疏水系统、汽封系统、主凝结水系统、回热加热系统、真空抽气系统、循环水系统等组成。

一、新蒸汽管道及其疏水系统由锅炉到汽轮机的全部新蒸汽管道，称为发电厂的新蒸汽管道，其中从隔离汽门到汽轮机的这一段管道成为汽轮机的进汽管道。

在汽轮机的进汽管道上通常还连接有供给汽动油泵、抽气器和汽轮机端部轴封等处新蒸汽的管道，汽轮机的进汽管道和这些分支管道以及它们的疏水管构成了汽轮机的新蒸汽管道及其疏水系统。

3）在机组启动和低负荷运行时，为了保证除氧器的用汽，必须装设有饱和蒸汽或新蒸汽经减压后供除氧器用的备用汽源。

5）在机组启动、停止和正常运行中，要及时地迅速地把新蒸汽管道及其分支管路中的疏水排走，否则将会引起用汽设备和管道发生故障。

这些疏水是：①隔离汽门前、后的疏水和汽轮机进汽管道疏水。

这两处疏水在机组启动暖管和停机时，都是排向地沟的，正常运行中经疏水器可疏至疏水扩容器或疏水箱。

②汽动油泵用汽排汽管路的凝结水。

由于废汽是排入大气的，它的凝结水接触了大气，水质较差，且在机组启、停时才用，运行时间不长，故一般都排入地沟。

③汽轮机本体疏水。

我们通常把汽轮机高压缸疏水、抽汽口疏水、低压缸疏水、抽汽管路上逆止门前后疏水以及轴封管路疏水等，统称为汽轮机本体疏水。

这些疏水，由于压力的不同，而引向不同的容器中。

高压疏水一般都是汇集在疏水膨胀箱，在疏水膨胀箱进行扩容，扩容后的蒸汽由导汽管送至凝汽器的喉部，而凝结水则由注水器（水力喷射器）送入凝汽器的热水井中。

低压疏水可直接排入凝汽器。

6）一般中、低压汽轮机的自动主汽门前必须装设汽水分离器。

汽水分离器的作用是分离蒸汽中所含的水分，提高进入汽轮机的蒸汽品质。

21-1.5型机组的汽水分离器是与隔离汽门装置在一起的，N3-24型机组的汽水分离器是和自动主汽门装置在一起的。

二、凝结水管道系统蒸汽器热水井中的凝结水，由凝结水泵升压，经过抽气器的冷却器、轴封加热器、低压加热器，然后进入除氧器，其间的所有设备和管道组成了凝结水系统。

凝结水系统的任务是不间断地把凝汽器的凝结水排出和使主抽气器能够正常地工作，从而保证凝汽器所必须的真空，并尽量收回凝结水，以减少工质损失。

2）汽轮机组在启动和低负荷运行时，为了保证有足够的凝结水量通过抽器冷却器，以保证抽气器的冷却和维持凝汽器热水井水位，在抽气器后的主凝结水管道上装设了一根在循环管，使一部分凝结水可以在凝汽器到抽气器这一段管路循环。

再循环水量的多少，由再循环管上的再循环门来调节。

3）汽轮机在第一次启动及大修后启动时，凝汽器还无水，这时首先应通过专设的补充水管向凝汽器充水，一般电厂都补充化学软水。

机组启动运转正常后，应化验凝结水水质是否合格，若不合格则应通过放水管将凝结水放走，待水质合格后再关闭放水门，开启通往除氧器的去水门。

6）低压加热器旁路管的作用是，当加热器发生故障（铜管破裂）或加热器停用时，用以通过凝结水。

三、循环水系统和真空抽气系统凝汽器、冷油器以及发电机的空气冷却器都必须不断地通过冷却水，以保证机组的正常工作。

输送冷却水的管道、循环水泵、吸水井及冷却循环水的冷却设备总称为循环水系统。

需要维持一定真空或必须抽出其中空气的设备有凝汽器、凝结水泵、低压加热器及循环水泵等。

它们之间均用管道互相连通，然后与主抽气器或启动抽气器连接在一起，组成一个真空抽气系统。

3）为了保证润滑油油温，冷油器的冷却水必须具有备用水源，以便当循环水泵停运或夏季循环水温过高时使用。

备用水源是由水源水泵供水的，有时还可以与自来水、工业水、消防水等水源互相连通。

在启动循环水泵时主抽气器还没有投入运行，所以循环水泵抽空气管必须接在启动抽气器上。

到加热器去的抽汽管上装有逆止阀门，其作用是：1）加热器满水时，防止水倒流入汽轮机，引起水冲击事故；2）汽轮发电机组甩负荷时，防止抽汽管和加热器汽化的湿蒸汽倒流入汽轮机引起超速。

在管道投入运行时，必须特别注意下列几点：1）打开空气阀，把管的空气全部排出，以防止空气存于管道中引起腐蚀、气塞和水冲击等现象。

2）在投入运行之前，必须进行暖管。

均匀地逐渐加热管到，以免因管壁温度上升太快而产生过大的热应力使管道遭到破坏。

压力（03~0.6Mpa/min）,压力升（0.05Mpa/min）,温度(5℃/min)。

3）对于蒸汽管道，在暖管和正常运行期间都必须注意管道的疏水工作，以免引起管道或汽轮机组的水冲击，造成机组损伤事故。

一般在管道上都装有疏水管。

在需要经常疏水的蒸汽管道上，为了防止疏水时蒸汽的排出，还应装设疏水器。

4）抽汽器作用：维持一定真空，抽出不凝结气体。

5）轴封冷却器：利用汽轮机前后端轴封漏汽和阀杆漏汽加热化学补充水，提高效率。

第三节凝汽设备一、凝汽设备的作用及其组成部分1．凝汽设备的作用1）提高循环热效率的方式：提高初参数，降低终参数。

建立并维持汽轮机排汽口的高度真空，使蒸汽在汽轮机膨胀到很低的压力，增大蒸汽的可用热焓降，从而使汽轮机中有更所热能转变成机械功。

同时，终压终温的降低，排汽串给冷源的热量相对减少，大大提高循环热效率。

2）收回排汽的凝结水，送回锅炉继续蒸发。

由于凝结水是质量最好的锅炉给水，所以收回凝结水对保证锅炉正常运行和提高电厂经济性有重要的作用。

2．凝汽设备的组成1）凝汽器——是用循环水（冷却水）冷凝汽轮机排汽，形成真空的设备；2）循环水泵——供给冷却水的设备；3）凝结水泵——排出蒸汽凝结水用的设备；4）主抽气器——抽出凝汽器蒸汽空间的不凝结气体，维持凝汽器真空的设备；5）启动抽气器——汽轮机启动前将凝汽器抽成真空，是供启动用的抽气设备；6）循环水的冷却设备——冷却循环水用的喷水池、冷水塔及其管道系统。

三、表面式凝汽器的分类1．按循环水行程分（按循环水轴向通过的次数）1）单道制：即循环水在凝汽器铜管一次流出。

2）双道制：即循环水在凝汽器铜管经过一个往返的流程再排出去。

2．按有无垂直隔板分1）单一式：中间无垂直隔板。

2）对分式：中间有垂直隔板，相当于两个凝汽器合在一起。

这种凝汽器的优点是可以在凝汽器铜管脏污时不必停机，而只要适当地减低负荷就能停止凝汽器的一半进行清洗。

小型气轮机一半都不采用此种凝汽器。

3．按凝汽器铜管的排列形式分1）再热式（回热式）：铜管的排列方法是考虑到留有一定的蒸汽通道，可以使蒸汽流到凝结水面以上，保持凝结水温度接近于排汽温度。

2）非再热式：管子密布于凝汽器，中间没有蒸汽通路，老式凝汽器常属于这种型式。

四、表面式凝汽器的构造1．外壳近年来凝汽器的外壳都采用10～15mm厚的钢板焊接制成。

在外壳的部适当的位置，加焊一些增加强度的筋板和角钢、槽钢。

外壳部涂上一层防腐漆，以防止生锈。

老式凝汽器的外壳有用生铁铸造的。

2．水室和外盖水室和外盖是用钢板焊成的。

水室装在外壳两端，外壳与水室之间装有管板，外盖上还有几个人孔或手孔，用来检查或进入水室检修铜管。

水室壁涂一层防腐漆。

为了检修时便于打开外盖，把外盖做成能在铰链上转动的。

外盖用螺栓压紧在水室上。

根据凝汽器循环水的流程不同，在水室中间还有间隔用得横隔板（在对分式凝汽器的水室，还有垂直的间壁），这样把水室分若干部分，以增加循环水的流程。

3．管板与隔板管板一般由15～20mm厚的钢板制成，管板装在凝汽器外壳的两端，和水室壁用螺栓连接。

也有将管板焊在凝汽器本体外壳上的。

管板上所受的力为水室与蒸汽空间的压力差，为了避免管板向汽侧弯曲或汽侧做水压试验时向水侧弯曲，所以在两块管板之间用支撑螺栓把管板连接起来以增加其刚性。

管板和凝汽器外壳以及和水室的所有接合法兰面，都应用橡皮垫或石棉绳围住，以防止漏水。

为了减少铜管的弯曲和消除在运行中的振动，在凝汽器蒸汽空间铜管的中部，隔一定距离装设中间隔板用以支持铜管。

铜管在隔板上的分布与管板上的分布一样。

隔板用螺栓或焊接方法固定在凝汽器外壳部的筋板上。

4．铜管及其固定方法凝汽器的铜管应具有抗腐蚀性，否则很容易腐蚀坏，造成循环水进入蒸汽空间，使凝结水水质变坏。

管子与管板的连接处更不允许漏水。

凝汽器的铜管通常是黄铜做的，它的材料成分随循环水的性质不同而略有差别。

循环水为一般淡水时，铜管材料为：铜63％，锌37％。

循环水为海水时铜管材料为：铜70％，锌29％，锡1％。

一般铜管的径约17～25mm，管壁厚1mm。

5．凝汽器喉部与汽轮机排汽室的连接（弹性和刚性）凝汽器喉部与汽轮机排汽室的连接必须保证非常严密，绝不能漏气，同时还要允许汽轮机排汽口和凝汽器在受热后能自由膨胀。

小型机组的凝汽器与汽轮机装在同一平面上，为此凝汽器和汽轮机之间需用一导汽管连接起来，在导汽管与汽轮机连接处装有一伸缩节，以利于汽轮机排汽口的热膨胀。

导汽管与凝汽器喉部的连接是用法兰直接紧固的。

刚性连接：凝汽器有弹簧支座。

五、影响表面式凝汽器工作的若干因素1．冷却倍率和终端温度差的关系汽轮机的排汽的凝汽器中放出的热量，是被循环水所吸收的。

因此，在凝汽器中排汽放出的总热量等于循环水所吸收的热量，即D n（h n-h n’）=W（h2-h1）将其改变形式，又可写成：（h n-h n’）/（h2-h1）=W/ D n=m在实际工作中，由于热交换的需要，被凝结的蒸汽与循环水出口温度之间永远有一定的温度差δt。

因此，在实际的凝汽器中，蒸汽的温度t n较循环水出口温度总要高出δt，这个δt叫做终端温度差。

其关系可写成：t n= t2+δt2．循环水进口温度在其他条件相同和冷却倍率不变的情况下，凝汽器循环水进口温度t1愈低，凝汽器循环水出口温度t2就愈低，因而排汽温度t n也愈低，凝汽器的真空度就愈高。

凝汽器的循环水进口温度t1不决定于凝汽器的运行情况，而决定于供水方式、冷却设备（冷水池、喷水池和冷水塔等）以及季节和气温的变化。

3．真空系统的严密性真空系统是指与凝汽器气侧连接的有关管路系统。

这个系统的压力低于大气压力，如果有不严密之处，就要漏入空气，使凝汽器的工作恶化。

空气漏入真空系统后，对凝汽器工作的具体危害如下所述：1）空气漏入凝汽器后，降低了凝汽器的真空度，使排汽压力、温度升高，降低了汽轮机的经济性。

严重时，由于排汽温度过高，还会引起汽轮机气缸的变形和振动，致使汽轮机被迫减负荷或停机。

2）空气漏入凝汽器中，增加了凝汽器空气的分压力（在蒸汽-空气混和物中），空气压力是混和气体总压力的组成部分），因而增加了空气在水中的溶解度，使凝结水中的含氧量增加，造成锅炉、汽轮机和管道的金属腐蚀。

3）由于空气传热性不好，因此空气漏入凝汽器后，将增大蒸汽与铜管间的传热热阻，致使终端温度差加大。

4）加大凝结水的冷却度。

鉴于以上危害性，发电厂对真空系统的严密性要求很高，一定要保证凝汽器、管路、抽汽器和凝结水入口的所有结合面法兰、阀门、水位计以及凝结水泵轴伸出泵壳的地方严密不漏。