第四章：凝汽器2014

1、第4章 汽輪機的凝汽設備4.1 凝汽系統的作用、原理與組成q 蒸汽循環(huán)第4章 汽輪機的凝汽設備q作用與功能冷端放熱、回收工質 朗肯循環(huán)中，冷端放熱、凝結排汽建立、維持真空 汽輪機尾部建立并維持真空，增大機組理想焓降熱力除氧、改善凝水品質 熱力物理分解，除去凝水及補水中的氧氣，防止加熱器及鍋爐的氧腐蝕4.1 凝汽系統的作用、原理與組成4.1 凝汽系統的作用、原理與組成q工作原理水汽水的蒸發(fā)或汽的凝結，汽空間的水分子增多或減少，導致壓力變化。壓力越低，汽、水比容差越大，蒸發(fā)或凝結引起的壓力變化就越大。在汽、水共存體系中，壓力決定于汽、水的熱力平衡溫度，即該溫度對應的汽、水飽和壓力。凝結蒸汽，可以降

2、低壓力。4.1 凝汽系統的作用、原理與組成汽輪機尾部的凝汽器，是一個開口的表面式熱交換器，將汽輪機的排汽凝結為水，并建立低于大氣壓力的真空。進入的蒸汽量與排出的凝水量保持平衡，汽、水空間的分界面穩(wěn)定，為準封閉系統，其壓力同樣決定于汽、水熱力平衡溫度。冷卻介質可用水或空氣教堂窗式凝汽器管束布置教堂窗式凝汽器管束布置ABB公司教堂窗式管束布置凝汽器公司教堂窗式管束布置凝汽器4.1 凝汽系統的作用、原理與組成4.1 凝汽系統的作用、原理與組成4.1 凝汽系統的作用、原理與組成熱井疏水擴容器旁路排汽軸封加熱器疏水補水循環(huán)冷卻水凝結水泵至除氧器低壓加熱器至抽氣器故障汽源4.1 凝汽系統的作用、原理與組成

3、q系統組成循環(huán)水系統 水源、循環(huán)水泵、管道等，泵送冷卻水，輸運蒸汽釋放的汽化潛熱到環(huán)境開式循環(huán) 江、河、湖、海為水源，冷卻水單次使用閉式循環(huán) 冷卻塔為冷源，冷卻水循環(huán)多次使用凝結水泵 抽送凝結水至回熱系統，維持熱井水位抽氣器 抽排不凝結氣體，維持汽側良好的換熱條件4.2 凝汽器的壓力及其影響因素4.2.1 凝汽器內壓力q總壓與分壓 不凝結氣體和蒸汽組成的多組分氣體，道爾頓定律：總壓力為組成氣體分壓力之和 csappp110.622csasppDx D當排汽干度為 和流量 時，在相同介質溫度下xsD因不凝結氣體份額很小，故蒸汽分壓力占主導地位，即凝汽器內的壓力主要決定于蒸汽的溫度!4.2 凝汽器

4、的壓力及其影響因素4.2.2 傳熱過程與凝汽器壓力的確定傳熱過程與凝汽器壓力的確定q傳熱過程傳熱過程冷卻水吸收蒸汽的汽化潛熱由溫度tw1上升到tw2排出蒸汽釋放汽化潛熱凝結為tc水排出汽側凝結末端ts汽氣混合物被抽氣器抽出4.2 凝汽器的壓力及其影響因素1wt2wtststcpct傳熱端差冷卻水溫升過冷度1wttt 4.2 凝汽器的壓力及其影響因素q熱量輸運與冷卻水溫升 熱量輸運方程 21211000()1000()1000()cccwwwwpwwQD hhDhhD cttccpwchhtc DD 循環(huán)倍率 冷卻循環(huán)水的流量與蒸汽量的比WcDmD增大m，減小溫升，降低凝汽器壓力，但增大泵耗。開

5、式循環(huán)60左右，閉式循環(huán)50左右4.2 凝汽器的壓力及其影響因素q傳熱方程 傳熱過程 管外凝結放熱、管壁導熱、管內污垢導熱和冷卻水的對流傳熱。()ccccmQD hhA K t傳熱方程 對數平均溫差集總參數模型對數平均溫差1212()()ln()/()ln()/swswmswswttttttttttttt exp/1cpwttA K c D4.2 凝汽器的壓力及其影響因素q傳熱系數vHEI 公式1WmcKK 1K ：未修正傳熱系數，與流速的平方根及管徑有關w ：冷卻水溫度修正系數m ：冷卻管材料修正系數c ：清潔系數HEI表面式凝汽器標準中，給出了這些修正系數的圖、表HEI 未修正的傳熱系數H

6、EI 管材修正系數HEI 管材修正系數HEI 水溫修正系數4.2 凝汽器的壓力及其影響因素別爾曼(前蘇聯)公式 14650wtzdK z ：冷卻管材料修正系數d ：負荷修正系數t ：冷卻水溫修正系數w ：流速與管徑修正系數 ：清潔系數4.4 凝汽器的運行特性4.4.1 凝汽器的運行性能指標壓力 凝汽器傳熱管上部的絕對壓力冷卻水溫升 凝汽器循環(huán)冷卻水進、出口溫差端差 凝汽器壓力對應的蒸汽飽和溫度與冷卻水出口溫度的差過冷度 凝汽器壓力對應的蒸汽飽和溫度與熱井中凝結水的溫差凝結水含氧量 凝結水中含氧量汽阻 凝汽器喉部與抽氣口間的壓差水阻 循環(huán)冷卻水在凝汽器內循環(huán)水通道所受的阻力4.4.2 凝汽器的運

7、行特性q運行特性凝汽器壓力與機組負荷、冷卻水量、冷卻水進口溫度的對應關系4.4 凝汽器的運行特性4.4 凝汽器的運行特性4.4.3 運行特性分析q最佳真空、極限真空最佳(或經濟)真空 當循環(huán)水泵的功耗增大量與機組有效出力增多量相等時，對應的真空即為最佳(或經濟)真空極限真空 循環(huán)水進口溫度所對應的蒸汽飽和壓力為極限真空最大有效真空 末級動葉達到極限膨脹時所對應的真空為最大有效真空Dcopq汽阻 決定于流動阻力。負荷越高，汽阻越大，引起凝結水過冷度增大、含氧量升高。q水阻 決定于流速和水溫。與流速平方成正比；水溫低，粘度大；結垢也會使水阻增大。4.4 凝汽器的運行特性SENIOR公司凝汽器的管束

8、布置公司凝汽器的管束布置輻射式管束布置凝汽器示意圖輻射式管束布置凝汽器示意圖管束布置流程短、抽氣通道順暢邊界長、汽阻小無不凝結氣體滯留區(qū)疏水流暢，回流加熱，減小過冷4.4 凝汽器的運行特性1970年代外圍帶狀式1980年代卵形式1990年代模塊式4.4 凝汽器的運行特性Noncondensiable gas film4.4 凝汽器的運行特性水側結垢 鹽類、污泥和腐蝕物等物理垢，藻類、貝殼等生物垢。防垢，清洗對流傳熱 冷卻水流速、水溫。強化傳熱4.4 凝汽器的運行特性4.4 凝汽器的運行特性q凝結水過冷 增大低加吸熱量和凝水含氧量冷卻管外水膜 導熱溫差，使貼近管壁的凝水產生過冷汽阻過大 凝結壓力低于喉部壓力產生過冷漏氣增多蒸汽穿透氣膜，蒸汽分壓力下降；空冷區(qū)擴大，凝結水滴落在冷管上產生過冷熱井水位過高淹沒部分冷卻管