第五章   汽轮机的凝汽设备             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。 第一节     凝汽设备的工作原理和任务 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     其 中 ，           ------  整 机 理 想 焓 降 ；         -------  蒸 汽 初 焓 ；             (      -        ) ---- 为 每 kg 蒸 汽 在 锅 炉 中 的 吸 热 量 。                            ——排汽焓；            ——给水焓。  4，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。  第二节     凝汽器  凝 汽 器 有 混 合 式 和 表 面 式 凝 汽 器 两 大 类 。  一，混合式凝汽器     混合式凝汽器(图 5—2 )是使排汽在冷却水中直接冷却而凝结成水。在混合式凝汽器内，从汽轮机中排出的乏 汽直接与冷却水混合而得到凝结。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用水泵抽走。 不凝结的空气，用抽气器或者真 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。  第三节   蒸汽在凝汽器内的凝结过程 一，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 ，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       可 根 据 相 应 的 饱 和 温 度 求 得 ， 而 排 汽 温 度  可 表 示 为 ：                     =       +            +                                   （ 5-----1 ） 其 中 ，         ------- 冷 却 水 的 进 口 温 度 ；                        ------ 冷 却 水 的 温 升 ；                        --------传 热 端 差 。       只要求得了温度       之 值 ， 就可以从水蒸汽表中查得相对应的压力          。   第四节  蒸汽在凝汽器内蒸汽的凝结过程  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，由于阻力存在，则凝汽器内各处压力都不相同； 2，整个系统不可能完全密封，有空气漏入。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。          这样，由于阻力和空气的存在，蒸汽分压降低，使凝结水温度低于凝汽器进口处的 蒸 汽 温 度 ，造成凝结水过冷。  第五节   抽气器 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 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 。   * 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2 kpa，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。 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。  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5—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。 图5—1 （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。
《汽轮机原理》讲稿第05章.ppt