汽轮机的凝汽系统及设备课件

路漫漫其悠远路漫漫其悠远少壮不努力，老大徒悲伤少壮不努力，老大徒悲伤少壮不努力，老大徒悲伤少壮不努力，老大徒悲伤2024/7/3汽轮机的凝汽系统及设汽轮机的凝汽系统及设备课件备课件路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂 要降低排汽焓值，就得降低排汽压力。要降低排汽焓值，就得降低排汽压力。一般来说，排汽压力每降低一般来说，排汽压力每降低2 kpa，循环热，循环热效率就可以提高约效率就可以提高约3.5%。所以，降低排。所以，降低排汽压力对提高火电厂循环热效率是一个非汽压力对提高火电厂循环热效率是一个非常有效的措施。常有效的措施。降低排汽压力的降低排汽压力的最有效的办法最有效的办法是：是：使使排汽在密封容器中、在温度较低的条件下排汽在密封容器中、在温度较低的条件下受到冷却而凝结成水，体积突然缩小（如受到冷却而凝结成水，体积突然缩小（如在在0.0049Mpa下，蒸汽比水的容积大下，蒸汽比水的容积大28000倍）而形成真空倍）而形成真空。同时再用抽气器或者真。同时再用抽气器或者真空泵将漏入空气不断地抽出，空泵将漏入空气不断地抽出，保持真空保持真空。在凝结中生成的凝结水，经汇集以后，在凝结中生成的凝结水，经汇集以后，又又重新送入锅炉作为给水，反复循环使用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。这就是凝汽设备的工作原理。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂 2 2、主要任务：、主要任务：、主要任务：、主要任务：（1）建立建立并并维持维持高度真空高度真空，即降低排汽焓值，提高理想，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。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）将蒸汽凝结成水，并将凝结水凝结水回收到锅炉作为回收到锅炉作为给水给水。（3）利用热力除氧原理真空除氧，提高凝结水品质。）利用热力除氧原理真空除氧，提高凝结水品质。（4）起到热力系统蓄水作用，是热力系统稳定调节的缓）起到热力系统蓄水作用，是热力系统稳定调节的缓冲器。冲器。为了完成上述任务，必须采用凝汽系统，保证以下几为了完成上述任务，必须采用凝汽系统，保证以下几个平衡：个平衡：l热量平衡热量平衡循环水泵；循环水泵；l质量平衡质量平衡凝结水泵；凝结水泵；l空气平衡空气平衡抽气设备；抽气设备；路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂 3 3、排汽压力的最佳值、排汽压力的最佳值、排汽压力的最佳值、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。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：但不是排汽压力越低越好。这是因为：(1）当降低排汽压力，）当降低排汽压力，则比容则比容v 增加增加，汽轮机，汽轮机排汽部分的尺排汽部分的尺寸增大寸增大，成本上升。而且，成本上升。而且制造困难制造困难，材料也受到限制。，材料也受到限制。(2）当降低排汽压力，则比容）当降低排汽压力，则比容v 增加，增加，凝汽器的冷却面积增凝汽器的冷却面积增大大，冷却水量增大，冷却水量增大，厂用电增大厂用电增大。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，定。一般，最佳排汽压力最佳排汽压力为为 ，通常取，通常取0.05atm。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂水冷凝器系统水冷凝器系统开式循环水系统：借助天然水源。开式循环水系统：借助天然水源。闭式循环水系统：用冷却塔冷却循环水。闭式循环水系统：用冷却塔冷却循环水。第二节、凝汽系统第二节、凝汽系统1、最简单的凝汽设备原则性系统图、最简单的凝汽设备原则性系统图（图（图4-1）。）。（1）汽轮机；（）汽轮机；（2）发电机；）发电机；（3）凝汽器凝汽器：使排汽在凝汽器：使排汽在凝汽器3中不断地凝结成水，建立高度中不断地凝结成水，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；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）循环水泵循环水泵：为凝汽器提供冷却水；：为凝汽器提供冷却水；（5）凝结水泵凝结水泵：不断地把蒸汽凝结时生成的凝结水从凝汽器底：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；部热井中抽出，并送往给给水回热加热系统；（6）抽气器抽气器：抽出漏入凝汽器内的空气，以维持高度真空。：抽出漏入凝汽器内的空气，以维持高度真空。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂空冷凝器系统空冷凝器系统直接空冷系统直接空冷系统间接空冷系统间接空冷系统带表面式凝汽器的间接带表面式凝汽器的间接空冷系统（哈蒙系统）空冷系统（哈蒙系统）带喷射式凝汽器的间接带喷射式凝汽器的间接空冷系统（海勒系统）空冷系统（海勒系统）路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂（1）直接空气冷却系统直接空气冷却系统：用用空空气气作作为为冷冷却却工工质质的的凝凝汽汽器器称称为为空空气气直直接接冷冷却却式式凝凝汽汽系统，如图系统，如图。汽汽轮轮机机的的排排汽汽送送到到热热交交换换器器管管束束内内直直接接凝凝结结成成水水。热热交交换换器器管管束束外外侧侧则则利利用用强强制制通通风风带带走走蒸蒸汽汽凝凝结结时时放放出出的的汽汽化化潜潜热热。由由于于空空气气传传热热系系数数小小、则则要要求求冷冷却却面面积积大大。因因此此，这这种种空空气气直直接接冷冷却却式式凝凝汽汽器器体体积积庞庞大大，无无法法和和普普通通凝凝汽汽器器一一样样安安装装在在汽汽轮轮机机的的下下部部，而而是是要要远远离离汽汽轮轮机机安安装装在在厂厂房房外外面面或或厂厂房房顶顶部部。因因此此，其其汽汽轮轮机机的的排排汽汽管管道道很很长长。这这种种空空气气直直接接冷冷却却式式凝凝汽汽系系统统，在在世世界界各各国国已已有有较较多多采采用用，占占空空冷冷凝凝器器系系统统发发电电机机组组的的60以以上上，目目前前最最大大机机组组已已超超过过600MW。采采用用的的冷冷却却单单元元有有多多排排管管、双双排排管管、单单排排管管。目目前前主主要要生生产产公公司司有德国有德国GEA、美国、美国SPX、国内哈空调、江苏双良等。、国内哈空调、江苏双良等。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂（2）间间接接空空气气冷冷却却系系统统：空空气气冷冷却却式式凝凝汽汽系系统统如如图图所所示示。其其主主要要设设备备有有：混混合合式式凝凝汽汽器器、凝凝结结水水泵泵、循循环环水水泵泵、空空气气冷冷却却塔塔、空空气气冷冷却却器器等等。其其中中，空空气气冷冷却却塔塔是是一一个个巨巨大大的的建建筑筑物物，呈呈双双曲曲旋旋转转形形，空空气气冷冷却却器器布布置置在在空空气气冷冷却却塔塔下下部部周周围围墙墙体体上上。利利用用高高低低压压力力差差，将将冷冷风风通通过过空空气气冷冷却却器器吸吸入入塔塔内内，形形成成自自然然对对流流。由由于于流流过过空空气气冷冷却却器器的的空空气气的的自自然然对对流流，将将循循环环水水中中的的热热量量带带走走。循循环环水水的的温温度度在在空空气气冷冷却却器器中中得得到到降降低低之之后后，送送入入混合式凝汽器中去凝结汽轮机的排汽。混合式凝汽器中去凝结汽轮机的排汽。这这种种空空气气冷冷却却式式凝凝汽汽系系统统，设设备备、建建筑筑费费用用高高，但但可可以以节节约约大大量量的的水水。我我国国山山西西大大同同第第二二发发电电厂厂有有两两台台200MW 汽汽轮轮发发电机组用了电机组用了 此系统此系统。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂Hamon间接空冷系统间接空冷系统路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂Heller 系统系统路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂空气冷空气冷却式凝却式凝汽系统汽系统直接空直接空气冷却气冷却系统系统路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂2、运行对凝汽设备的要求：、运行对凝汽设备的要求：（1）凝汽器冷却管应）凝汽器冷却管应具有较好的传热系数具有较好的传热系数，保证良好的，保证良好的传热效果，获得较高的真空度，同时尽可能的减少换热面传热效果，获得较高的真空度，同时尽可能的减少换热面积。积。（2）凝结水温度不应低于排汽压力对应的饱和温度凝结水温度不应低于排汽压力对应的饱和温度，以，以免增加免增加过冷度过冷度。这和供水方式、季节、地理位置有关；。这和供水方式、季节、地理位置有关；（3）蒸汽在凝汽器内的流动）蒸汽在凝汽器内的流动阻力要小阻力要小，以降低排汽口压，以降低排汽口压力和减少凝结水过冷度。力和减少凝结水过冷度。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂第三节 凝汽器凝汽器有混合式和表面式凝汽器两大类。凝汽器有混合式和表面式凝汽器两大类。一、混合式凝汽器一、混合式凝汽器 混合式凝汽器混合式凝汽器(图图 4-4)是使排汽在是使排汽在冷却水中直接冷却而凝结成水。在混合冷却水中直接冷却而凝结成水。在混合式凝汽器内，从汽轮机中排出的式凝汽器内，从汽轮机中排出的乏汽直乏汽直接与冷却水混合接与冷却水混合而得到凝结。冷却水从而得到凝结。冷却水从安装在混合式凝汽器上部周围的喷嘴喷安装在混合式凝汽器上部周围的喷嘴喷出，排汽由上部进汽口进入，与冷却水出，排汽由上部进汽口进入，与冷却水混合而得到凝结，凝结水与冷却水一起混合而得到凝结，凝结水与冷却水一起用水泵抽走。不凝结的用水泵抽走。不凝结的空气空气，用，用抽气器抽气器或者真空泵不断地抽出。这种凝汽器结或者真空泵不断地抽出。这种凝汽器结构简单，冷却效果好，制造成本低。构简单，冷却效果好，制造成本低。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂二、表面式凝汽器二、表面式凝汽器 在表面式凝汽器内，冷却工质与蒸汽由冷却表面隔开。根据冷在表面式凝汽器内，冷却工质与蒸汽由冷却表面隔开。根据冷却工质不同，表面式凝汽器又分为却工质不同，表面式凝汽器又分为空气冷却空气冷却和和水冷却水冷却两种。两种。用水作为冷却工质的凝汽器简称为用水作为冷却工质的凝汽器简称为表面凝汽器表面凝汽器。由于水的传由于水的传热系数比空气热系数比空气大，大，能保证能保证凝汽器内维持凝汽器内维持高度真空和获高度真空和获得洁净的凝结得洁净的凝结水。因此，国水。因此，国内外火电厂主内外火电厂主要采用这种凝要采用这种凝汽器。汽器。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂1、表面式凝汽器的结构表面式凝汽器的结构 如图如图4-5所示，凝汽器的外壳通常钢所示，凝汽器的外壳通常钢板做成板做成圆柱形圆柱形、椭圆形椭圆形或者或者方箱形方箱形。外壳两端连接着形成水室的。外壳两端连接着形成水室的端盖端盖2和和3，外壳内的两端又装有，外壳内的两端又装有管板管板4，管板，管板4上装有很多上装有很多冷却管冷却管。凝汽器内部空间被冷却管分隔成两部分：凝汽器内部空间被冷却管分隔成两部分：蒸汽空间蒸汽空间（汽侧（汽侧）和）和冷却水空间冷却水空间（水水 侧侧）。）。2、表面式凝汽器的流程表面式凝汽器的流程 冷冷却却水水从从进进口口11进进入入水水室室15，通通过过冷冷却却管管流流到到另另一一端端水水室室16，转转向向后后，又又经经冷冷却却管管进进入入水水室室17，最最后后由由出出水水口口12排排出出。这这种种称为称为双流程凝汽器双流程凝汽器。还有单流程、三流程、四流程。还有单流程、三流程、四流程。3、凝结水凝结水 汽汽轮轮机机的的排排汽汽进进入入凝凝汽汽器器，在在汽汽侧侧与与冷冷却却管管接接触触而而凝凝结结成成水水。凝结水汇集到热井凝结水汇集到热井7中，由凝结水泵抽走并送到低压加热器。中，由凝结水泵抽走并送到低压加热器。4、漏入空气的抽出漏入空气的抽出 漏漏入入凝凝汽汽器器的的空空气气，通通过过抽抽气气口口8由由抽抽气气器器抽抽出出。为为了了减减少少抽抽气气器器的的负负荷荷和和回回收收热热量量，使使混混有有蒸蒸汽汽的的空空气气在在经经过过一一次次冷冷却却，使使蒸汽凝结。蒸汽凝结。在凝汽器内专门设置有空气冷却区在凝汽器内专门设置有空气冷却区9。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂5、减少汽侧阻力减少汽侧阻力 为为了了使使汽汽气气混混合合物物向向抽抽气气口口流流动动，则则抽抽气气口口的的压压力力应应比比凝凝汽汽器器的的压压力力更更低低一一些些。压压力力差差就就是是凝凝汽汽器器的的汽汽阻阻。汽汽阻阻大大，会会使使凝凝汽汽器器入入口口压压力力升升高高、凝凝结结水水的的过过冷冷度度和和含含氧氧量量增增大大。因因此此，应应设设法减小汽阻。法减小汽阻。抽抽气气口口的的位位置置不不同同，凝凝汽汽器器中中汽汽流流流流动动方方向向就就不不一一样样，凝凝汽汽器器的的结结构构型型式式也也不不相相同同。常常见见的的有有如如图图3-85所所示示的的四四种种，即即汽汽流流向向下下式式、汽汽流流向向上上式式、汽汽流流向向心心式式、汽汽流流向向侧侧式式四四种种。这这些些多多用用于中小型汽轮机组。于中小型汽轮机组。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂 由于汽轮机单机功率的增大，凝汽器的冷却面积也在增加，由于汽轮机单机功率的增大，凝汽器的冷却面积也在增加，冷却管数目增多。大机组用冷却管数目增多。大机组用多区域汽流向心式的凝汽器多区域汽流向心式的凝汽器。这种凝。这种凝汽器的管束分成若干区域，平行布置在箱体内。每个管束区都有汽器的管束分成若干区域，平行布置在箱体内。每个管束区都有自己的空气冷却区，蒸汽从四周进入各区域。各个空气冷却器的自己的空气冷却区，蒸汽从四周进入各区域。各个空气冷却器的汽气混合物被引入到联通目管，由抽气器抽出。汽气混合物被引入到联通目管，由抽气器抽出。这种凝汽器的蒸这种凝汽器的蒸汽通流面积大，汽阻小，凝结水能够得到充分回热汽通流面积大，汽阻小，凝结水能够得到充分回热。国产国产200MW 汽轮机配用三壳体表面式汽轮机配用三壳体表面式N-11220-1型型凝汽器。凝汽器。冷却面积为冷却面积为3*3740=11220，冷却管数为，冷却管数为3*5667=17001根。根。国产国产300MW汽轮机的凝汽器为汽轮机的凝汽器为N-17650型型单壳体、对分、双单壳体、对分、双流流 程表面式凝汽器。冷却面积为程表面式凝汽器。冷却面积为17650，冷却管数为，冷却管数为9758*2根。根。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂三、凝汽器内蒸汽的凝结过程三、凝汽器内蒸汽的凝结过程 蒸汽在凝汽器内的凝结过程包括珠状凝结和膜状凝结两种蒸汽在凝汽器内的凝结过程包括珠状凝结和膜状凝结两种凝结过程。凝结过程。影响蒸汽凝结过程的主要因素有：影响蒸汽凝结过程的主要因素有：l凝汽器内冷却水管的布置排列方式；凝汽器内冷却水管的布置排列方式；l凝汽器内蒸汽的流动速度；凝汽器内蒸汽的流动速度；l凝汽器内的空气含量；凝汽器内的空气含量；路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂四、凝汽器内压力的确定四、凝汽器内压力的确定 当蒸汽处于饱和状态时，其压力与温度是一一对应的。所以，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、冷却进口温度、冷却水的温升水的温升和和传热端差传热端差。凝汽器内的压力凝汽器内的压力 可根据相应的饱和温度求得，而排汽温度可根据相应的饱和温度求得，而排汽温度可表示为：可表示为：其中其中，冷却水的进口温度；冷却水的进口温度；冷却水的温升；冷却水的温升；传热端差。传热端差。（4-8）只要求得了温度只要求得了温度 之值之值，就可以就可以从从水蒸汽表水蒸汽表中查得相对应的压力中查得相对应的压力 。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂（一）冷却水的进口温度（一）冷却水的进口温度 冷冷却却水水的的进进口口温温度度取取决决于于电电厂厂所所在在的的地地理理位位置置、季季节节和和供供水方式水方式。电厂供水方式有。电厂供水方式有直流供水方式直流供水方式和和循环供水方式循环供水方式两种。两种。1.在在直直流流供供水水系系统统中中，电电厂厂从从河河流流上上游游取取水水，冷冷却却水水流流经经汽汽轮轮机凝汽器、冷油器和有关冷却器之后，排入河流下游。机凝汽器、冷油器和有关冷却器之后，排入河流下游。2.采采用用循循环环供供水水方方式式时时，冷冷却却水水则则沿沿着着联联结结凝凝汽汽器器等等有有关关装装置置的的回回路路循循环环流流动动，取取自自水水源源的的水水只只作作为为损损失失的的补补充充水水，故故采采用用循环供水方式可以节约大量的水。循环供水方式可以节约大量的水。直直流流供供水水系系统统比比较较简简单单，投投资资少少，运运行行费费用用低低。我我国国南南方方的的电电厂厂，一一般般都都建建在在沿沿江江、沿沿河河、沿沿海海岸岸或或者者沿沿大大的的水水库库。而而北方北方的电厂，由于水源不足，多采用的电厂，由于水源不足，多采用循环供水方式。循环供水方式。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂（二）冷却水的温升（二）冷却水的温升 1、冷却水的温升、冷却水的温升可根据凝汽器的可根据凝汽器的热平衡方程式热平衡方程式求出：从而，求出：从而，以上二式中，以上二式中，-进入凝汽器的凝汽量进入凝汽器的凝汽量(kg/h)；(5-2)(5-3)-冷却水进出口焓值冷却水进出口焓值(kJ/kg)。-排汽焓值和凝结水焓值排汽焓值和凝结水焓值(kJ/kg)；-进入凝汽器的冷却水量进入凝汽器的冷却水量(kg/h)；2、冷、冷 却却 倍倍 率率 称为冷却倍率（或循环倍率），它表示凝结单位蒸汽汽量称为冷却倍率（或循环倍率），它表示凝结单位蒸汽汽量所需要的冷却水量。所需要的冷却水量。m值越大，则冷却水的温升值越大，则冷却水的温升 越小，凝汽器内越小，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。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。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂但但是是，m大大则则冷冷却却水水量量大大，冷冷却却水水泵泵功功率率大大。故故m值值大大小小要要通通过过经经济济技技术术对对比比后后确确定定。一一般般，对对于于单单流流程程凝凝汽汽器器，m=80120范范围之内；对于双流程凝汽器，围之内；对于双流程凝汽器，m=6070范围之内。范围之内。3、凝汽器的最有利真空和极限真空、凝汽器的最有利真空和极限真空：（1）凝汽器的最有利真空）凝汽器的最有利真空：凝汽器：凝汽器的进汽量是由外界负荷决定的，而冷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却水温升是有依靠调节冷却水量来控制的。制的。每每1kg蒸汽在凝结时所放出的蒸汽在凝结时所放出的潜热潜热，约，约2200kJ/kg,变化很小，这样，式（变化很小，这样，式（5-3）为：）为：路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂冷却水量增加，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益大于冷却水量，即冷却水量增大，使汽轮机功率增加所得到收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。真空。（2）凝凝汽汽器器的的极极限限真真空空：若若真真空空进进一一步步增增高高，使使末末级级叶叶片片的的斜斜切切部部分分达达到到膨膨胀胀极极限限时时的的真真空空称称为为凝凝汽汽器器的的极极限限真真空空。这这时时候候余余速损失增加。速损失增加。（三）传热端差（三）传热端差 传热端差和冷却面积、传热量及传热系数有关系。设计时，传热端差和冷却面积、传热量及传热系数有关系。设计时，一般取一般取 。对于单流程凝汽器，取。对于单流程凝汽器，取 ，对于，对于多流程凝汽器，取多流程凝汽器，取 。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂作业与思考题作业与思考题1，画出最简单的凝汽系统图，其主要设备及其作用。2，间接空冷系统图，其主要设备及其作用。3，凝汽器内的压力如何确定？4，什么是凝汽器的最有利真空和极限真空？路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂第四节 蒸汽在凝汽器内蒸汽的凝结过程一、凝结特点一、凝结特点：假设只有水蒸汽存在，并且凝汽器内各处的压力都相等，则蒸假设只有水蒸汽存在，并且凝汽器内各处的压力都相等，则蒸汽应在与压力相对应的饱和温度下凝结。实际上并非如此，因为：汽应在与压力相对应的饱和温度下凝结。实际上并非如此，因为：1、排汽从凝汽器进口向空气抽出口流动，由于、排汽从凝汽器进口向空气抽出口流动，由于阻力存在阻力存在，则凝汽，则凝汽器内各处压力都不相同；器内各处压力都不相同；2、整个系统不可能完全密封，有、整个系统不可能完全密封，有空气漏入空气漏入。则凝汽器内各处空气。则凝汽器内各处空气分压也不相同，凝结时的饱和温度也不相同。分压也不相同，凝结时的饱和温度也不相同。这样，这样，由于阻力和空气的存在，蒸汽分压降低由于阻力和空气的存在，蒸汽分压降低，使，使凝结水温凝结水温度度低于凝汽器进口处的低于凝汽器进口处的蒸汽温度蒸汽温度，造成，造成凝结水过冷凝结水过冷凝结水过冷凝结水过冷。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂1、空气量：、空气量：（1）空空气气来来源源：新新蒸蒸汽汽带带入入；汽汽轮轮机机装装置置密密封封不不严严；负负荷荷降降低低时真空前移，时真空前移，扩大漏汽范围；扩大漏汽范围；二、进入凝汽器的空气量和空气分压二、进入凝汽器的空气量和空气分压（2）设计漏汽量估计）设计漏汽量估计（经验公式）：要准确确定空气漏入量是有（经验公式）：要准确确定空气漏入量是有困难的，通常用下面的经验公式进困难的，通常用下面的经验公式进 估估 计计：其其 中中，-漏入空气量漏入空气量(kg/h)；-凝汽器的设计进汽量凝汽器的设计进汽量(t/h)；-严密系数，一般取严密系数，一般取 。(5-10)上式也可以用于检查凝汽设备的严密程度。这时，上式也可以用于检查凝汽设备的严密程度。这时，为抽汽口测为抽汽口测得的被抽出的空气量。得的被抽出的空气量。为评定的严密等级系数：为评定的严密等级系数：=1为优，为优，=2为良好，为良好，=3为中等。为中等。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂2、蒸汽与空气分压：、蒸汽与空气分压：由由于于空空气气的的漏漏入入，凝凝汽汽器器内内的的总总压压力力 为为蒸蒸汽汽分分压压和和空空气气分分压压之和：之和：其中，其中，x为蒸汽为蒸汽干度干度。实际上，在正常情况下，在凝汽器中的大部。实际上，在正常情况下，在凝汽器中的大部分区域，蒸汽占绝大多数，空气含量很小，即分区域，蒸汽占绝大多数，空气含量很小，即 ，故：，故：(5-11)其中(5-15)(5-16)当有当有99%蒸汽凝结，即蒸汽凝结，即x=0.01，这样，由上式可得，这样，由上式可得 。即蒸汽分压即蒸汽分压 接近于总压力。绝大部分蒸汽在压力的饱和温度接近于总压力。绝大部分蒸汽在压力的饱和温度下凝结。下凝结。空气对蒸汽凝结的影响，只是在沿流程的末尾区段空气对蒸汽凝结的影响，只是在沿流程的末尾区段（空气（空气冷却区）才明显。冷却区）才明显。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂三、空气漏入对凝汽器工作的影响三、空气漏入对凝汽器工作的影响 由于空气的漏入，对凝汽器的工作是有由于空气的漏入，对凝汽器的工作是有影响影响的的：1、空空气气的的漏漏入入会会使使传传热热效效果果变变差差，传传热热端端差差增增大大。结结果果会会使使排排汽压力升高，降低了机组的经济性；汽压力升高，降低了机组的经济性；2、空空气气的的漏漏入入，增增加加了了凝凝结结水水中中空空气气的的溶溶解解度度，对对汽汽轮轮机机装装置置和管道系统金属产生和管道系统金属产生腐蚀腐蚀，影响机组的安全性；，影响机组的安全性；3、空空气气的的漏漏入入，会会使使空空气气分分压压增增大大，使使凝凝结结水水的的过过冷冷度度增增加加，影响了机组的经济性。影响了机组的经济性。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂第五节 多压凝汽器 现代大功率汽轮机都采用现代大功率汽轮机都采用多缸多排汽口多缸多排汽口。为了提高大功率汽轮。为了提高大功率汽轮机的经济性，常采用机的经济性，常采用多压凝汽器多压凝汽器。多压凝汽器就是将凝汽器的。多压凝汽器就是将凝汽器的汽侧汽侧分隔成分隔成与汽轮机排汽口个数相同的两个或更多的互不相通的部分。与汽轮机排汽口个数相同的两个或更多的互不相通的部分。图图5-16为双压凝汽器的示意图。为双压凝汽器的示意图。进水侧的冷却水温进水侧的冷却水温度较低，其对应汽侧压度较低，其对应汽侧压力也较低；出水侧的冷力也较低；出水侧的冷却水温度较高，因此，却水温度较高，因此，其对应汽侧压力也较高。其对应汽侧压力也较高。同理，也有三压、四压同理，也有三压、四压凝汽器。采用多压凝汽凝汽器。采用多压凝汽器可以提高机组的经济器可以提高机组的经济性。性。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂第四节第四节 抽气设备抽气设备1、抽气器的作用、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。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，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。力。2、抽气器的型式、抽气器的型式 抽气器的型式有抽气器的型式有机械式机械式和和喷射式喷射式两种。喷射式抽气器结构简单、两种。喷射式抽气器结构简单、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气器有射汽抽气器射汽抽气器和和射水抽气器射水抽气器两种，工作原理相同工质不同。前两种，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。者用蒸汽作工质，后者用水作工质。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂 启启动动抽抽气气器器的的作作用用是是在在汽汽轮轮机机启启动动前前给给凝凝汽汽器器建建立立真真空空，以以缩短机组启动时间。缩短机组启动时间。图图5-85-8为为启启动动抽抽气气器器示示意意图图，它它主主要要由由工工作作喷喷嘴嘴A A、混混合合室室B B和和扩压管扩压管C C所组成。所组成。一、射汽抽气器一、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结构和工作原理：路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂工质是新蒸汽，新蒸汽进入工作喷嘴工质是新蒸汽，新蒸汽进入工作喷嘴A，在喷嘴，在喷嘴A膨胀加速造成一膨胀加速造成一个远高于音速的个远高于音速的高速汽流高速汽流射入混合室。高速汽流有射入混合室。高速汽流有很强的空吸作用很强的空吸作用，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。混合汽流在扩压管流在扩压管C中不断扩压，直到压力稍大于大气压力后排入大气。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，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，有有经济损失经济损失。故它只作为启动时用。一旦汽轮机正常工作以后，主抽。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。气器便投入工作，启动抽气器停止工作。2.主主 抽抽 气气 器器 主抽气器的作用主抽气器的作用：是在汽轮机正常是在汽轮机正常工作时使用，以维持凝汽器的高度真空工作时使用，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。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多级型式。其目的在于可以得到更高的真空度，同时也可以真空度，同时也可以回收工质回收工质和和热量热量，提高经济性。图提高经济性。图5-9为两级射汽抽气器为两级射汽抽气器工作原理图。工作原理图。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂级抽走。在第二级抽气器中，汽气混合级抽走。在第二级抽气器中，汽气混合物被压缩到略高于大气压力，再经第二物被压缩到略高于大气压力，再经第二级冷却器级冷却器4进一步凝结并回收工质和热量。进一步凝结并回收工质和热量。最后的空气和少最后的空气和少 量未凝结的蒸汽一起排量未凝结的蒸汽一起排入大气。入大气。（二）射水抽气器（二）射水抽气器 射水抽气器的射水抽气器的工作原理工作原理：射水抽气器的：射水抽气器的工作原理同射汽抽气器相同，如图工作原理同射汽抽气器相同，如图5-12所示。所示。它主要由它主要由工作水进口工作水进口1、喷嘴喷嘴2、混合室混合室5、扩压管扩压管7和和逆止阀逆止阀6等部件所组成。压力水由等部件所组成。压力水由射水泵射水泵供给，经喷嘴形成供给，经喷嘴形成高速射流高速射流射出，从射出，从而将凝汽器中的汽气混合物抽出而将凝汽器中的汽气混合物抽出。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力（低于大气压力），然后进入中间冷却器2。在中间冷却器。在中间冷却器2中，中，混合物中的部分蒸汽被凝结成水，而未凝结的汽气混合物又被第二混合物中的部分蒸汽被凝结成水，而未凝结的汽气混合物又被第二路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂射射水水抽抽气气器器不不消消耗耗新新蒸蒸汽汽，运运行行费费用用较较射射汽汽抽抽气气器器低低。系系统统简简单单、运运行行可可靠靠、维维护护方方便便。但但需需要要另另外外安安装装射射水水泵泵。现现代代大大型型汽汽轮轮机机都都采采用用射射水水抽抽气气器器。国国产产200MW汽汽轮轮机机就就是是采采用用射射水水抽抽气气器器作作为为主主抽汽器。中小型汽轮机多采用射汽抽气器作为主抽汽器。抽汽器。中小型汽轮机多采用射汽抽气器作为主抽汽器。（三三）水水 环环 式式 真真 空空 泵泵 国产国产300MW和和600MW汽轮汽轮机组的抽气装置都是采用水环机组的抽气装置都是采用水环式真空泵。其主要部件有式真空泵。其主要部件有叶轮叶轮和和壳体壳体。壳体内形成一个。壳体内形成一个圆柱圆柱体空间体空间，叶轮，叶轮偏心地安装偏心地安装在壳在壳体内。在壳体上开有体内。在壳体上开有吸气口吸气口和和出气口出气口，实行轴向吸气和排气。，实行轴向吸气和排气。叶轮带有前弯叶片，偏心地安叶轮带有前弯叶片，偏心地安装在充有适量工作水（密封水）装在充有适量工作水（密封水）的椭圆形泵体内。的椭圆形泵体内。