汽轮机表面式凝汽器抽气设备

第五章 汽轮机的凝汽设备第一节 凝汽设备的作用及工作过程一、凝汽设备的作用凝汽设备是凝汽式汽轮机装置的重要组成部分之一，它在热力循环中起着冷源作用。

降低汽轮机排汽的压力和温度，可以提高循环热效率。

降低排汽参数的有效办法是将排汽引入凝汽器凝结为水。

凝汽器内布置了很多冷却水管，冷却水源源不断地在冷却水管内通过，蒸汽放出汽化潜热凝结成水。

凝汽器中蒸汽凝结的空间是汽液两相共存的，压力等于蒸汽凝结温度所对应的饱和压力。

蒸汽凝结温度由冷却条件决定，一般为30℃左右，所对应的饱和压力约为4～5KPa ，该压力大大低于大气压力，从而在凝汽器中形成高度真空。

图5-1 最简单的凝汽设备示意图 1—凝汽器；2—循环水泵；3—凝结水泵；4—抽气器以水为冷却介质的凝汽设备，一般由凝汽器、凝结水泵、抽气器、循环水泵以及它们之间的连接管道和附件组成。

最简单的凝汽设备如图5-1所示。

汽轮机的排汽排入凝汽器1，其热量被循环水泵2不断打入凝汽器的冷却水带走，凝结为水汇集在凝汽器的底部热井，然后由凝结水泵3抽出送往锅炉作为给水。

凝汽器的压力很低，外界空气易漏入。

为防止不凝结的空气在凝汽器中不断积累而升高凝汽器内的压力，采用抽气器4不断将空气抽出。

凝汽设备的主要作用有两方面：一是在汽轮机排汽口建立并维持高度真空；二是保证蒸汽凝结并供应洁净的凝结水作为锅炉给水。

此外，凝汽设备还是凝结水和补给水去除氧器之前的先期除氧设备；它还接受机组启停和正常运行中的疏水和甩负荷过程中旁路排汽，以收回热量和减少循环工质损失。

二、凝汽器的结构类型目前火电厂和核电站广泛使用表面式凝汽器，其特点是冷却介质与蒸汽经过管壁间接换热，从而保证了凝结水的洁净。

（一）表面式凝汽器的结构及工作过程表面式凝汽器的结构如图5-2所示。

冷却水管2装在管板3上，冷却水从进水管4进入凝汽器，先进入下部冷却水管内，通过回流水室5流入上部冷却水管内，再由冷却水出水管6排出。

蒸汽进入凝汽器后，在冷却水管外汽侧空间冷凝。

为什么说多级汽轮机的相对内效率较单级汽轮机可得到明显的提高？①在全机总比焓降一定时，每个级的比焓降较小，每级都可在材料强度允许的条件下，设计在最佳速比附近工作，使级的相对内效率较高；②除级后有抽汽口，或进汽度改变较大等特殊情况外，多级汽轮机各级的余速动能可以全部或部分地被下一级所利用，提高了级的相对内效率；③多级汽轮机的大多数级可在不超临界的条件下工作，使喷嘴和动叶在工况变动条件下仍保持一定的效率。

同时，由于各级的比焓降较小，速度比一定时级的圆周速度和平均直径也较小，根据连续性方程可知，在容积流量相同的条件下，使得喷嘴和动叶的出口高度增大，叶高损失减小，或使得部分进汽度增大，部分进汽损失减小，这都有利于级效率的提高；④由于重热现象的存在，多级汽轮机前面级的损失可以部分地被后面各级利用，使全机相对内效率提高。

简述在汽轮机的级中，蒸汽的热能是如何转化为机械能的。

具有一定压力、温度的蒸汽通过汽轮机的级时，首先在喷管叶栅通道中膨胀加速，将蒸汽的热能转化为高速汽流的动能，然后进入动叶通道，在其中改变方向或者既改变方向同时又膨胀加速，推动叶轮旋转，将高速汽流的动能转变为旋转机械能。

汽轮机主蒸汽温度不变时，主蒸汽压力升高有哪些危害？当主蒸汽温度不变，主蒸汽压力升高时，蒸汽的初焓减小；此时进汽流量增加，回热抽汽压力升高，给水温度随之升高，给水在锅炉中的焓升减小，一公斤蒸汽在锅炉内的吸热量减少。

此时进汽量虽增大，但由于进汽量的相对变化小于机组功率的相对变化，故热耗率相应减小，经济性提高，反之亦然。

当凝汽器漏入空气后将对汽轮机组运行产生什么影响?① 影响机组运行的经济性：a.使传热恶化，凝汽器压力Pc 上升，蒸汽的做功能力↓ ，使循环效率降低。

b.使凝结水过冷度↑，低压抽汽量↑，机组的功率下降。

② 影响机组运行的安全性：a.使Pc 上升，排汽温度↑→机组振动和冷却水管泄漏。

b.使过冷度↑→凝结水含氧量↑，加剧低压设备、管道及附件的腐蚀。

第一章一.概念1.级：汽轮机做功的基本单元，由喷嘴叶栅和与之相配合的动叶栅所组成。

2.反动度：蒸汽在动叶栅中膨胀时的理想比焓降Δh b 和整个级的滞止理想比焓降Δh t *之比，即b n b t b m h h h h h ∆+∆∆≈∆∆=Ω**3.部分进汽度：工作喷嘴所占的弧段长度Z n t n 与整个圆周长πd n 的比值：nnn d t Z e π= 4.级的速度比：级的圆周速度u 与喷嘴出口速度c 1或级的假象出口速度c a 之比，即 11c ux =或a a c u x =5.最佳速度比：动叶出口绝对速度c 2在轴向排气时，余速损失最小，有一特定的速度关系可使最小速度损失得以实现。

6.级的轮周效率：1kg/s 蒸汽在级内所做的轮周功P ul 与蒸汽在该级中所具有的理想能量E 0之比，即 00E h E P u ul u ∆==η 7.级的相对内效率：级的有效比焓降Δh i 与理想能量E 0之比，即 21*2*0c t c x e f l b n t i h h h h h h h h h h h h E h ∆-∆∆-∆-∆-∆-∆-∆-∆-∆-∆-∆=∆=μηδθξξ8.压力级：以利用级组中合理分配的压力降或比焓降为主的级，效率较高，又称单列级。

9.调节级：在采用喷嘴调节的汽轮机中，第一级的通流面积是可以随负荷变化而改变的，这种改变的另一个原因是部分进汽。

10.反动级：反动度Ωm ≈的级，即蒸汽在喷嘴叶栅和动叶栅中的膨胀各占一半左右。

11.径高比：级的平均直径d m 与动叶片高度l b 之比。

12.动叶进出口速度ω1与ω2大小比较：21*21222'2''ωψωψωψω+∆Ω=+∆==t m b t h h在纯冲动级中，Ωm =0，即Δh b =0，即ω2=4ω113.冲角：叶型几何进口角与气流进口角之差。

14.叶栅：有相同叶片构成气流通道的组合，分为环形叶栅，直列叶栅，平面叶栅。

汽轮机各设备的作用01. 凝汽设备主要有凝汽器、循环水泵、抽汽器、凝结水泵等组成。

任务：⑴在汽轮机排汽口建立并保持高度真空。

⑵把汽轮机排汽凝结成水，再由凝结泵送至回热加热器，成为供给锅炉的给水。

此外，还有一定的真空除氧作用。

02. 凝汽器冷却水的作用：将排汽冷凝成水，吸收排汽凝结所释放的热量。

03. 加热器疏水装置的作用：可靠的将加热器内的疏水排出，同时防止蒸汽随之漏出。

04. 轴封加热器的作用：回收轴封漏汽，用以加热凝结水从而减少轴封漏汽及热量损失，并改善车间的环境条件。

05. 低压加热器凝结水旁路的作用：当加热器发生故障或某一台加热器停用时，不致中断主凝结水。

06. 加热器安装排空气门的作用：为了不使空气在铜管的表面形成空气膜，使热阻增大，严重地影响加热器的传热效果，从而降低换热效率，故安装排空气门。

07.高压加热器设置水侧保护装置的作用：当高压加热器发生故障或管子破裂时，能迅速切断加热器管束的给水，同时又能保证向锅炉供水。

08.除氧器的作用：用来除去锅炉给水中的氧气及其他气体，保证给水的品质。

同时，又能加热给水提高给水温度。

09.除氧器设置水封筒的目的：保证除氧器不发生满水倒流入其他设备的事故。

防止除氧器超压。

10. 除氧器水箱的作用：储存给水，平衡给水泵向锅炉的供水量与凝结水泵送进除氧器水量的差额，从而满足锅炉给水量的需要。

11. 除氧器再沸腾管的作用：有利于机组启动前对水箱中给水加温及备用水箱维持水温。

正常运行中对提高除氧效果有益处。

12. 液压止回阀的作用：用于防止管道中的液体倒流。

13. 安全阀的作用：一种保证设备安全的阀门。

14. 管道支吊架的作用：固定管子，并承受管道本身及管道内流体的重量和保温材料重量。

15. 给水泵的作用：向锅炉连续供给具有足够压力，流量和相当温度的给水。

16. 循环水泵的作用：主要是用来向汽轮机的凝汽器提供冷却水，冷凝进入凝汽器内的汽轮机排汽，此外，还向冷油器、发电机冷却器等提供冷却水。

汽轮机辅机——凝汽设备1.凝汽设备主要是由凝汽器，凝结水泵，循环水泵，抽气装置等组成。

2.凝汽设备主要的作用：⑴在汽机排汽口建立真空，提高汽机循环的热效率。

(2)回收工质，形成循环(3)对凝结水和补给水有真空除氧的作用(4)在负荷变化时回收排汽(5)回收疏水。

3.在机组启动时，凝汽器的真空是靠抽气器抽出其（凝汽器）中的空气建立起来的。

.正常运行中，凝汽器的真空主要是依靠排汽的凝结形成的。

4.抽气器的作用：(1)在机组启动时建立凝汽器真空，(2)在机组.正常运行时，维持凝汽器真空。

(3)回收热能，工质。

（射水没有，射汽有）。

5.在4.9KPa的压力下1㎏蒸汽的体积比1㎏水的体积大两万多倍。

6初参数不变，.凝汽器压力降低，汽轮机的有效焓降增加，功率增加，排气温度降低，冷源损失减少，循环热效率提高。

7.国内大容量机组的凝汽器压力一般在4～6.8KPa。

凝汽器压力每降低9.81KPa，循环热效率提高0.5%~0.7%。

但是，汽轮机的排汽压力并不是越低越好。

（1）极限真空：蒸汽在末级动叶片斜切部分膨胀达到极限时的背压，称为极限背压，他对应的真空称为极限真空。

（2）最佳真空：当提高真空使汽轮发电机组增加的电功率，与增加冷却水量所造成的循环水泵多耗的电功率之差值为最大时，对应的凝汽器真空即称为最有利真空（经济真空）或最佳真空。

8.不可凝结气体和漏入的空气给凝汽器的安全，经济运行有哪些不利影响？（1）使凝汽器端差增大，机组热效率降低。

（2）使凝结水产生过冷度。

（3）降低了凝汽器的除氧效果，凝结水中有溶解氧的存在，造成了凝结水系统设备与管道的氧腐蚀。

（4）直接降低了凝汽器的真空。

9.冷却水的温升与进入凝汽器的蒸汽量成正比，与冷却水量成反比。

10.凝汽器端差与机组负荷成相同方向变化。

它们之间并不完全成正比。

传热系数也要制约它。

11凝汽器端差: 凝汽器压力下的饱和水温度与凝汽器循环冷却水出口温度之差称为端差。

3~10℃凝汽器端差的大小与凝汽器循环冷却水入口温度、低压缸排汽流量、凝汽器铜（钛）管的表面清洁度、凝汽器内漏入空气量以及循环冷却水在管内的流速有关。

第四章汽轮机的凝汽设备提高汽轮机装置的经济性，主要有两个途径：一是提高汽轮机的内效率，另一是提高装置的循环热效率。

前一个途径我们在前面各章中已进行了讨论，这就是努力减小各项损失，改善汽轮机通流部分的设计等。

提高循环热效率也有两个方向，一是提高平均加热温度，可采用回热循环，以减少低韫加热，也可提高初参数，以及采用再热循环等；另一方向则是降低平均放热温度，而这正是凝汽设备的主要任务。

在本章中将着重介绍凝汽设备工作的基本原理，以及大功率汽轮机凝汽设备的发展。

第一节凝汽设备的组成及作用一、凝汽设备的组成凝汽设备通常由表面式凝汽器、抽气设备、凝结水泵、循环水泵，以及这些部件之间的连接管道组成，如图4-1所示。

排汽离开汽轮机之后进入凝汽器5，凝汽器内流人由循环水泵4提供的循环水作为冷却工质，将排汽凝结为水。

由于蒸汽凝结成水时，28000倍)，这就在凝汽器内形成高度真空。

为保持所形成的真空，则需用抽气设备1将漏入凝汽器内的空气不断抽出，以免不凝结的空气在凝汽器内逐渐积累，使凝汽器内压力升高。

由凝汽器产生的凝结水，则通过凝结水泵6进入锅炉的给水系统。

凝汽器大都采用水作为冷却工质。

按供水方式的不同，有一次冷却供水和二次冷却供水。

供水来自江、河、湖、海等天然水源，排水仍排回其中的，称为一次冷却供水，或开式供水。

供水来自冷却水塔或冷却水池等人工水源，排水仍回到冷却水塔(水池)循环使用的，称为二次冷却供水，或闭式供水。

在特别缺水的地区，则可采用空气作为冷却工质。

图4-1凝汽设备系统组成1-抽气设备；2-汽轮机；3-发电机；4-循环水泵；5-凝汽器，6-凝结水泵表面式凝汽器在火电站和核电站中得到广泛应用，图4-2为表面式凝汽器的结构示意图，冷却水由进水管4进入凝汽器；先进入下部冷却水管内，通过回流水室5进入上部冷却水管内，再由出水管6排出。

同一股冷却水在凝汽器内转向前后两次流经冷却水管，这称为双流程凝汽器，同一股冷却水不在凝汽器内转向的，称为单流程凝汽器。

汽轮机凝汽系统及设备一、汽轮机凝汽系统概述汽轮机凝汽系统是汽轮机发电厂中至关重要的一环，它负责收集和处理汽轮机排出的高温高压蒸汽，将其凝结为液态水，并输送到锅炉中再次加热为蒸汽，以实现汽轮机循环工作。

凝汽系统的设计和运行直接关系到汽轮机的效率和稳定性。

二、汽轮机凝汽系统主要组成汽轮机凝汽系统由以下主要设备组成：1. 凝汽器凝汽器是汽轮机凝汽系统的核心设备之一。

它通过与汽轮机排出的高温高压蒸汽接触，使其冷却并凝结为水。

凝汽器通常采用流动型凝结器，通过将进入凝汽器的冷却水与蒸汽进行交换，实现蒸汽的冷凝。

凝汽器的性能直接关系到汽轮机的发电效率和热经济性。

2. 凝汽泵凝汽泵用于抽取凝汽器中的冷凝水并将其送回锅炉，再次加热为蒸汽供给汽轮机使用。

凝汽泵通常是多级泵，能够提供足够的压力将冷凝水输送回锅炉。

3. 冷却塔冷却塔用于冷却凝汽泵返回的冷凝水。

冷凝水经过冷却塔，通过与周围空气进行传热，将其温度降低，以便再次用于汽轮机循环。

4. 冷却水系统凝汽系统还包括冷却水系统，用于提供冷却塔所需的冷却水。

冷却水系统通常包括水处理设备、水泵等。

三、汽轮机凝汽系统的工作原理汽轮机凝汽系统的工作原理如下：1.汽轮机排出高温高压蒸汽经过高压再热器降压至凝汽器进口压力，同时在再热器中被冷却。

2.进入凝汽器的蒸汽与冷却水进行传热，蒸汽冷凝为冷凝水。

3.凝汽泵将冷凝水抽回锅炉，进行再次加热。

4.再热后的水蒸汽重新进入汽轮机，驱动汽轮机发电。

5.冷凝水通过冷却塔进行冷却，然后经过水处理设备处理后再次用于凝汽器的工作。

四、汽轮机凝汽系统的调试与运行汽轮机凝汽系统的调试与运行需要注意以下事项：1.在调试凝汽系统之前，需要进行设备和管道的检查和清洗，确保其内部干净无杂质。

2.在运行凝汽系统时，需要注意监测和控制凝汽器的进口和出口温度，以及凝汽泵的出口压力等参数。

3.定期检查和维护冷却塔和水处理设备，保证其正常运行。

4.注意凝汽系统的密封性，减少漏气和漏水现象。