凝汽器工作原理

1、凝汽器工作原理凝汽器：使驅(qū)動汽輪機做功后排出的蒸汽變成凝結(jié)水的熱交換設備。蒸汽在汽輪機內(nèi)完成一個膨脹過程后，在凝結(jié)過程中，排汽體積急劇縮小，原來被 蒸汽充滿的空間形成了高度真空。凝結(jié)水則通過凝結(jié)水泵經(jīng)給水加熱 器、給水泵等輸送進鍋爐，從而保證整個熱力循環(huán)的連續(xù)進行。為防止 凝結(jié)水中含氧量增加而引起管道腐蝕， 現(xiàn)代大容量汽輪機的凝汽器內(nèi)還 設有真空除氧器。凝汽器的主要作用：1）在汽輪機排汽口造成較高真空，使蒸汽在汽輪機中膨脹到最低壓力，增 大蒸汽在汽輪機中的可用始降，提高循環(huán)熱效率；2）將汽輪機的低壓缸排出的蒸汽凝結(jié)成水，重新送回鍋爐進行循環(huán)；3）匯集各種疏水，減少汽水損失。4）凝汽器也用于增加

2、除鹽水（正常補水）表面式凝汽器的工作原理：凝汽器中裝有大量的銅管，并通以循環(huán)冷卻水。當汽 輪機的排汽與凝汽器銅管外表面接觸時，因受到銅管內(nèi)水流的冷卻，放出汽 化潛熱變成凝結(jié)水，所放潛熱通過銅管管壁不斷的傳給循環(huán)冷卻水并被帶走。這樣排汽就通過凝汽器不斷的被凝結(jié)下來。 排汽被冷卻時，具比容急劇縮小， 因此，在汽輪機排汽口下凝汽器內(nèi)部造成較高的真空。凝汽器是火力發(fā)電廠的大型換熱設備。圖1為表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)示意圖。冷卻水出口 壽卻水人口 前水室結(jié)集箱凝水水I表面式凝汽器結(jié)構(gòu)示意圖凝汽器運行時，冷卻水從前水室的下半部分進來，通過冷卻水管（換熱管）進入后水室，向上折轉(zhuǎn)，再經(jīng)上半部分冷卻水管流向前水室，最

3、后排出。低溫蒸汽則由進汽口進來，經(jīng)過冷卻水管之間的縫隙往下流動，向管壁放熱后凝結(jié)為水。結(jié)構(gòu)說明凝汽器結(jié)構(gòu)為單殼體、對分、單流程、表面式。凝汽器為單殼體對分單流程表面式凝汽器， 它在低壓缸下部橫向布置。凝汽 器殼體置于彈簧支座上，其上部與汽機排汽缸采用剛性連接。 循環(huán)水流經(jīng)凝汽器 管束使凝汽器殼體內(nèi)汽機排汽凝聚，凝聚水聚集在熱井內(nèi)并由凝聚水泵排走。凝汽器殼體內(nèi)布置管束，熱井置于殼體下方，正常水位時其水容積為不少于 4分鐘凝聚水泵運行時流量。凝汽器由外殼和管束組成單流程，管子為銅合金管，用淡水冷卻。凝汽器管束布置為帶狀管束，又稱“將軍帽”式布置凝汽器喉部和汽輪機低壓缸排汽管連接，上接徑口尺寸：75

4、32X 6352分兩半制造，即7890X 3355X 1980,接頸壁板用厚16mm 20g鋼板。內(nèi)焊肋板（6 16） 加強，側(cè)板間用18號角鋼，20a槽鋼6102-6159的20號鋼管加強，使之有 足夠的剛度。接頸下部呈截錐四方形，分三段制造，左右兩段尺寸是12100X 2600X 3841, 中間段尺寸是12100X 2300X 3841,接頸下部側(cè)板用厚 20mmi勺20g鋼板，內(nèi)焊 肋板，管斜支撐加強。接頸下部右側(cè)（冷卻水進水管側(cè)）裝有兩個減溫器。屬低 壓旁路裝置供貨范圍。汽輪機六七八段抽汽管道，經(jīng)由接頸右側(cè)（冷卻水出口管側(cè)）向外引出。管 道熱補償采用伸縮節(jié)。凝汽器管板間距12330m

5、m中間設置不同標高隔板14塊，冷卻管板在管板 間以5%斜度傾斜。同時管板安裝斜度也是 5%0,以保證兩者垂直，這樣進出水 室中心標高差62mm管板與殼體通過一過渡段連在一起，過渡段長度為300mm每塊隔板下面用三根圓鋼（）102X6支撐，隔板與管子間用220X 110X 7.5的工 字鋼及一對斜鐵，用以調(diào)節(jié)隔板安裝尺寸。隔板底部在同一平面上。殼體與熱井通過墊板直接相連，熱井高度為 2041,分左右兩部分制造。在 熱井中有工字鋼，支撐圓管，剛度很好。熱井底板上開三個500X 1000的方空與 凝聚水出口裝置相連。隔板間用三根（!）89X5的鋼管連結(jié)，隔板邊與殼體側(cè)板相 焊。每一列隔板用三根 67

6、0的圓鋼拉焊住，圓鋼兩端還與管板過渡段相焊。凝 聚水出口裝置上部設網(wǎng)格板，防止雜物進入凝聚水管道，同時防止人進入熱井后 從此掉下?？绽鋮^(qū)上方設置擋板，阻止汽氣混合物直接進入空冷區(qū)。空氣擋板兩邊與隔 板密封焊。每列管束在三個擋板上開 199X 100方孔，用三根方管合拼聯(lián)成 6273X6.5的抽氣管?；⌒伟肭蛐嗡?，具有水流均勻，不易產(chǎn)生渦流，冷卻水管充水合理，有良 好換熱效果等特點。水室側(cè)板用 25mnS的16M旃岡板，水室法蘭用60m也的 16MnR并與管板，殼體用螺栓聯(lián)接。（|）24 "O形橡膠圈作密封墊，保證水室的 密封性。進出水管直徑 62000。在水室上設有人孔，直徑為小4

7、50,檢修時為防 止工人進入人孔后不掉入循環(huán)水管里， 在進出水管處加設一道網(wǎng)板，由不銹鋼薄 板組成既不增加水阻又能保證安全。水室上有放氣口、排水孔、手孔及溫度、壓 力測點。水室壁涂環(huán)氧保護層，并有犧牲陽極保護。在凝汽器最上一排管子之上300mnft設8個真空測點，測量點是用兩塊5mm 厚板，組成30mmW隔的測量板，從板中間接頭上引 小14X3管至接頸八個測真 空處進行真空測量。凝汽器熱井：凝汽器下部收集凝結(jié)水的集水井，放于汽機房下方。作用為收集凝結(jié)水，并且給凝結(jié)水泵提供一定的靜壓頭。它裝于彈簧和底板上，彈簧由汽機答應力進行設計。考慮到彈簧摩擦角產(chǎn)生 的水平力，78個彈簧采用一半左旋一半右旋，

8、以使力平衡。為防止運行時凝汽器前后、 左右移動，造成凝汽器、低壓缸不同心，對低壓 缸不利，熱井底板上焊固定板使地板與彈簧基礎柱上埋入的鋼板粘合， 這樣凝汽 器只能上下移動。真空度定義：從真空表所讀得的數(shù)值稱真空度。真空度數(shù)值是表示出系統(tǒng)壓強實際數(shù)值低 于大氣壓強的數(shù)值，即：真空度=大氣壓強一絕對壓強凝汽器中真空的形成主要原因在啟動過程中凝汽器真空是由主、輔抽汽器將汽輪機和凝汽器內(nèi)大量空氣抽 出而形成的。在正常運行中，凝汽器真空的形成是由于汽輪機排汽在凝汽器內(nèi)驟然凝結(jié)成 水時其比容急劇縮小而形成的。如蒸汽在絕對壓力4kpa時蒸汽的體積比水的體積大3萬倍，當排汽凝結(jié)成水后，體積就大為縮小，使凝汽器

9、內(nèi)形成高度真空。 凝結(jié)器的真空形成和維持必須具備三個條件： 1）凝汽器銅管必須通過一定的冷卻水量；2）凝結(jié)水泵必須不斷地把凝結(jié)水抽走，避免水位升高，影響蒸汽的凝結(jié)； 3）抽汽器必須把漏入的空氣和排汽中的其它氣體抽走。真空降低的原因：(1)循環(huán)水量減少或中斷：循環(huán)水泵跳閘、循進閥門誤關、循環(huán)水泵出口蝶閥閥芯落、 循進濾網(wǎng)堵：水量 中斷，進水壓力下降，出水真空至零，循泵電流至零或升高，須不破壞真空停 機；若未關死，立即減負荷恢復；循出閥門誤關、凝汽器水側(cè)板管堵塞、收球大網(wǎng)板不在運行位置：循環(huán)水壓上 升，溫升增大；進水不暢：循泵電流晃動，進水壓力下降，出水真空降低，循環(huán)水溫升增大， 水量不足；.|4

10、 Q1 j- 3 u虹吸破壞(進水壓力低、板管堵塞、出水側(cè)漏空氣)：虹吸作用減小時，會使 水量減少，卻又提高了循環(huán)水母管壓力，而壓力高對維持水量是有利的，所以 虹吸破壞必然是個過程。出水真空晃動且緩慢下降，溫升增大。操作：提高循 環(huán)水壓力(關小出水門)，對循出放空氣，重新建立出水真空。(2)軸封汽壓力低：提高壓力，關小軸加排汽風機進氣門；冷空氣會使轉(zhuǎn)子收 縮，負差脹增大。(3)凝汽器水位高：排汽溫度升高同時，凝水溫度下降，過冷度增加。端差增 大；水位抽汽口高度、運行凝泵跳閘、管路堵、備用泵逆止門壞、系統(tǒng)主要 氣控調(diào)門失靈、鈦管大漏：備用凝泵自啟動，出口壓力至零或升高，凝泵電流 晃動或升高或下降

11、至空載值；(4)真空系統(tǒng)漏空氣：管道、法蘭、焊口、人孔門、空氣門、放水門、水位計、 小機排汽蝶閥、向空排氣薄膜、U形管水封；(5)空氣抽出設備故障：真空泵、泵入口空氣逆止門閥芯落、閥門壞。4 r# A%一、真空急劇下降的原因和處理1 .循環(huán)水中斷：循環(huán)水中斷的故障可以從循環(huán)泵的工作情況判斷。若循環(huán)泵電 機電流和水泵出口壓力到零，即可確認為循環(huán)泵跳閘，此時應立即啟動備用 循環(huán)泵。若強合跳閘泵，應檢查泵是否倒轉(zhuǎn)；若倒轉(zhuǎn)，嚴禁強合，以免電機 過載和斷軸。如無備用泵，則應迅速將負荷降到零，打閘停機。循環(huán)水泵出 壓力、電機電流擺動，通常是循環(huán)水泵吸入口水位過低、 網(wǎng)濾堵塞等所致， 此時應盡快采取措施，提

12、高水位或清降雜物。 如果循環(huán)水泵出口壓力、電機 電流大幅度降低，則可能是循環(huán)水泵本身故障引起。 如果循環(huán)泵在運行中出 口誤關，或備用泵出口門誤門，造成循環(huán)水倒流，也會造成真空急劇下降。2 .射水抽氣器工作失常：如果發(fā)現(xiàn)射水泵出口壓力，電機電流同時到零，說明 射水泵跳閘；如射水泵壓力.電流下降，說明泵本身故障或水池水位過低。 發(fā)生以上情況時，均應啟動備用射水磁和射水抽氣器，水位過低時應補水至正常水位。3 .凝汽器滿水：凝汽器在短時間內(nèi)滿水，一般是凝汽器銅管泄漏嚴重，大量循 環(huán)水進入汽側(cè)或凝結(jié)水泵故障所致。處理方法是立即開大水位調(diào)節(jié)閥并啟動 備用凝結(jié)水泵。必要時可將凝結(jié)水排入地溝，直到水位恢復正常

13、。銅管泄漏 還表現(xiàn)為凝結(jié)水硬度增加。這時應停止泄漏的凝汽器，嚴重時則要停機。如 果凝結(jié)水泵故障，可以從出口壓力和電流來判斷。4 .軸封供汽中斷：如果軸封供汽壓力到零或出現(xiàn)微負壓，說明軸封供汽中斷， 其原因可能是軸封壓力調(diào)整節(jié)器失靈，調(diào)節(jié)閥閥芯脫落或汽封系統(tǒng)進水。此 時應開啟軸封調(diào)節(jié)器的旁路閥門，檢查除氧器是否滿水(軸封供汽來自除氧器 時)。如果滿水，迅速降低其水位，倒換軸封的備用汽源。二、真空緩慢下降的原因和處理因為真空系統(tǒng)龐大，影響真空的因素較多，所以真空緩慢下降時，尋找原因 比較困難，重點可以檢查以下各項，并進行處理。1 .循環(huán)水量不足：循環(huán)水量不足表現(xiàn)在同一負荷下，凝汽器循環(huán)水進出口溫差

14、 增大，其原因可能是凝汽器進入雜物而堵塞。對于裝有膠球清洗裝置的一機 組，應進行反沖洗。對于凝汽器出口管有虹吸的機組， 應檢查虹吸是否破壞， 其現(xiàn)象是：凝汽器出口側(cè)真空到零，同時凝汽器入口壓力增加。出現(xiàn)上述情 況時，應使用循環(huán)水系統(tǒng)的輔助抽氣器，恢復出口處的真空，必要時可增加 進入凝汽器的循環(huán)水量。 凝汽器出人口溫差增加，還可能是由于循環(huán)水出口 管積存空氣或者是銅管結(jié)垢嚴重。此時應開啟出口管放空氣閥，排除空氣或 投入膠球清洗裝置進行清洗，必要時在停機后用高壓水進行沖洗。2 .凝汽器水位升高：導致凝汽器水位升高可能是凝結(jié)水泵入口汽化或者凝汽器 銅管破裂漏入循環(huán)水等。凝結(jié)水泵入口汽化可以通過凝結(jié)水

15、泵電流的減小來 判斷，當確認是由于此原因造成凝汽器水位升高時，應檢查水泵入口側(cè)蘭盤 根是否不嚴，漏入空氣。 凝汽器銅管破裂可通過檢驗凝結(jié)水硬度加以判斷。3 .射水抽氣器工作水溫升高：工作水溫升高，使抽氣室壓力升高，降低了抽氣 器的效率。當發(fā)現(xiàn)水溫升高時，應開啟工業(yè)水補水，降低工作水溫度。4 .真空系統(tǒng)漏人空氣：真空系統(tǒng)是否漏入空氣，可通過嚴密性試驗來檢查。此 外，空氣漏入真空系統(tǒng)，還表現(xiàn)為凝結(jié)水過冷度增加，并且凝汽器端差增大。凝汽器真空下降的危害：(1)使排汽壓力升高，可用始降減小，不經(jīng)濟，同時機組出力有所降低；(2)排汽溫度升高，可能使凝汽器銅管松弛，破壞嚴密性；(3)排汽溫度升高，使排汽缸

16、及軸承座受熱膨脹，引起中心變化，產(chǎn)生振動；(4)汽輪機軸向位移增加，造成推力軸承過載而磨損；(5)真空下降使排汽的容積流量減小，對末級葉片的某一部位產(chǎn)生較大的激振力， 有可能損壞葉片，造成事故.凝汽器嚴密性差的主要原因汽側(cè)1、汽輪機排氣缸和凝汽器喉部連接法蘭或焊縫處漏氣。如采用套筒水封 連接方式，喉部變形使填料移動，填料壓得不緊，或封水量不足。2、汽輪機端部軸封存在問題或工作不正常。3、汽輪機低壓缸接合面、表計接頭等不嚴密。4、有關閥門不嚴密或水封閥水量不足。5、凝結(jié)水泵軸向密封不嚴密。6、低壓給水加熱器汽側(cè)空間不嚴密。7、設備、管道破損或焊縫存在問題。水側(cè)1、脹管管端泄漏。采用墊裝法連接管子

17、和管板時，填料部分密封性不好。2、在管子進口端部發(fā)生沖蝕。3、冷卻管破損。凝汽器端差：凝汽器壓力下的飽和溫度與凝汽器冷卻水出口溫度之差。對一定的凝汽器，端差的大小與凝汽器冷卻水入口溫度、 凝汽器單位面積蒸 汽負荷、凝汽器銅管的表面潔凈度，凝汽器內(nèi)的漏入空氣量以及冷卻水在管內(nèi)的 流速有關。一個清潔的凝汽器，在一定的循環(huán)水溫度和循環(huán)水量及單位蒸汽負荷 下就有一定的端差值指標，一般端差值指標是當循環(huán)水量增加， 冷卻水出口溫度 愈低，端差愈大，反之亦然；單位蒸汽負荷愈大，端差愈大，反之亦然。實際運 行中，若端差值比端差指標值高得太多， 則表明凝汽器冷卻表面銅管污臟， 致使 導熱條件惡化。凝汽器端差增加

18、的原因 凝器銅管水側(cè)或汽側(cè)結(jié)垢；凝汽器汽側(cè)漏入空氣；冷卻水管堵塞；冷卻水量減少等凝汽器過冷度液體溫度達到理論結(jié)晶溫度時并不能進行結(jié)晶，而必須在它溫度以下的某一 溫度(稱為實際開始結(jié)晶溫度)才開始結(jié)晶。在實際結(jié)晶過程中，實際結(jié)晶溫度 總是低于理論結(jié)晶溫度，這種現(xiàn)象成為過冷現(xiàn)象，兩者的溫度差值被稱為過冷度。凝汽器過冷度產(chǎn)生的原因：由于冷卻水管管子外表面蒸汽分壓力低于管束之間的蒸汽平均分壓力，使蒸汽的凝結(jié)溫度低于管束之間混合汽流的溫度，從而產(chǎn)生過冷。由于凝結(jié)器內(nèi)存在汽阻，蒸汽從排汽口向下部流動時遇到阻力， 造成下部 蒸汽壓力低于上部壓力，下部凝結(jié)水溫度較上部低，從而產(chǎn)生過冷。蒸汽被冷卻成液滴時，在凝

19、結(jié)器冷卻水管間流動，受管內(nèi)循環(huán)水冷卻，因 液滴的溫度比冷卻水管管壁溫度高，凝結(jié)水降溫從而低于其飽和溫度，產(chǎn)生過冷。由于凝結(jié)器汽側(cè)積有空氣，空氣分壓力增大，蒸汽分壓力相對降低，蒸汽 仍在自己的分壓力下凝結(jié)，使凝結(jié)水溫度低于排汽溫度，產(chǎn)生過冷。凝結(jié)器構(gòu)造上存在缺陷，冷卻水管束排列不合理，使凝結(jié)水在冷卻水管外 形成一層水膜，當水膜變厚下垂成水滴時，水滴的溫度即水膜內(nèi)、外層平均溫度 低于水膜外表面的飽和溫度，從而產(chǎn)生過冷卻。凝結(jié)器漏入空氣多或抽氣器工作不正常，空氣不能及時被抽出，空氣分壓 力增大，使過冷度增加。熱水井水位高于正常范圍，凝結(jié)器部分銅管被淹沒，使被淹沒銅管中循環(huán) 水帶走一部分凝結(jié)水的熱量而

20、產(chǎn)生過冷卻。循環(huán)水溫度過低和循環(huán)水量過大，使凝結(jié)水被過度的冷卻，過冷度增加。凝結(jié)器銅管破裂，循環(huán)水漏入凝結(jié)水內(nèi)，使凝結(jié)水溫度降低，過冷度增加。凝結(jié)水過冷度是衡量凝結(jié)器運行經(jīng)濟性的重要指標， 過冷度小，表示循環(huán)水 帶走的熱量少，機組經(jīng)濟性好，反之過冷度大，循環(huán)水帶走的熱量多，機組經(jīng)濟 性差。據(jù)資料介紹，過冷度每增加 1C,機組熱耗率就上升0.02% 凝汽器水位升高的危害(1)凝汽器水位升高，會使凝結(jié)水過冷卻；(2)影響凝汽器的經(jīng)濟運行；(3)如果水位太高，將銅管(底部)淹沒，將使整個凝汽器冷卻面積減少，嚴 重時淹沒空氣管，使抽氣器抽水，凝汽器真空嚴重下降。凝汽器運行狀況好壞的標志(1)能否達到最

21、有利真空；(2)能否保證凝結(jié)水的品質(zhì)合格；(3)凝結(jié)水的過冷度能否保持最低。凝汽器真空的形成：在啟動過程中凝汽器真空是由主、輔抽汽器將汽輪機和凝汽器內(nèi)大量空氣抽 出而形成的。在正常運行中，凝汽器真空的形成是由于汽輪機排汽在凝汽器內(nèi)驟然凝結(jié)成 水時其比容急劇縮小而形成的。凝汽器循環(huán)水出水溫度升高的原因進水溫度升高，出水溫度相應升高。汽輪機負荷增加。凝汽器管板及銅管臟污堵塞。循環(huán)水量減少。 循環(huán)水二次濾水網(wǎng)臟污、堵塞。排汽量增加。真空下降。凝汽器循環(huán)水出水壓力變化的原因有：循環(huán)水量變化或中斷。出水管漏空氣。虹吸井水位變化。 循環(huán)水進出水門開度變化。 循環(huán)水出水管空氣門誤開。(6)循環(huán)水管內(nèi)空氣大量涌入凝汽器，虹吸破壞。 熱負荷大，出水溫度過高，虹吸作用降低。凝汽器銅管堵塞嚴重?！暗瓦M高出”的可能解釋雙背壓凝汽器工作過程凝汽器正常工作時，冷卻水由低壓側(cè)的兩個進水室進入， 經(jīng)過凝汽器低壓側(cè) 殼體內(nèi)冷卻水管，流入低壓側(cè)另外兩個水室，經(jīng)循環(huán)水連通管水平轉(zhuǎn)向后進入高 壓側(cè)的兩個水室，再通過凝汽器高壓側(cè)殼體內(nèi)冷卻水管流至高壓側(cè)兩個出水室并 排出凝汽器，蒸汽由汽輪機排汽口進入凝汽器，然后均勻地分布到冷卻水管全長 上，經(jīng)過管束中央通道及兩側(cè)通道使蒸汽能夠全面地進入主管束區(qū)，與冷卻水進行熱交換后被凝結(jié)；部分蒸汽由中間