凝汽器

工作原理

凝汽器結(jié)構(gòu)組成：

雙流程凝汽器水冷表面式凝汽器主要由殼體、管束、熱井、水室等部分組成。汽輪機(jī)的排汽通過喉部進(jìn)入殼體，在冷卻管束上冷凝成水并匯集于熱井，由凝結(jié)水泵抽出。冷卻水（又稱循環(huán)水）從-水室進(jìn)入冷卻管束并從出口水室排出。

凝汽器設(shè)計(jì)：

表面式凝汽器設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽輪機(jī)排汽量、排汽面積、年或月平均水溫和供水方式，對(duì)背壓、冷卻水倍率（指冷卻水量與被冷凝蒸汽量的-比，-般為 50～120）和冷卻水管內(nèi)流速等進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確--佳方案。凝汽器在結(jié)構(gòu)上應(yīng)有合理的管束排列，以提-總的傳熱系數(shù)和降低汽側(cè)阻力；合理布置空氣冷卻區(qū)和抽氣口，防止形成空氣死區(qū)；配備有效的抽氣設(shè)備，以-良好的熱交換；喉部要有良好的空氣動(dòng)力-，以-排汽較均勻地進(jìn)入冷卻管束，不致形成汽流旋渦而浪費(fèi)部分冷卻面積；整個(gè)外殼要有良好的氣密性和足夠的剛度，以利于提-真空嚴(yán)密性和防止外殼變形；要使汽流良好地加熱凝結(jié)水，并達(dá)到--的除氧效果；根據(jù)管子振動(dòng)計(jì)算選擇合理的中間支撐板跨距，避免運(yùn)行時(shí)引起管束共振而使管束遭到破壞。

凝汽器保護(hù)：

凝汽器的換熱管材料-般以不銹鋼管和銅管為主，鈦管多使用在靠海邊，介質(zhì)水質(zhì)海水，其中碳鋼管材質(zhì)的管板在作為凝汽器使用時(shí)，其管板與列管的焊縫經(jīng)常出現(xiàn) 腐蝕 -，-物進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)會(huì)造成污染環(huán)境及物料的浪費(fèi)。在制作時(shí)，管板與列管的焊接-般采用手工電弧焊，焊縫形狀存在不同程度的缺陷，如凹陷、氣孔、夾渣等，焊縫應(yīng)力的分布也不均勻。使用時(shí)管板部分與工業(yè)冷卻水接觸，而工業(yè)冷卻水中的雜質(zhì)、鹽類、氣體、微生物都會(huì)構(gòu)成對(duì)管板和焊縫的腐蝕。研究表明，工業(yè)水無論是淡水還是海水，都會(huì)有各種離子和溶解的氧氣，其中氯離子和氧的濃度變化，對(duì)金屬的腐蝕形狀起重要作用。另外，金屬結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度也會(huì)影響腐蝕形態(tài)。因此，管板與列管焊縫的腐蝕以 孔蝕 和 縫隙腐蝕 為主。從外觀看，管板表面會(huì)有許多腐蝕產(chǎn)物和積沉物，分布著-小不等泡。以海水為介質(zhì)時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生電偶腐蝕，雙金屬腐蝕也是管板腐蝕的-種常見現(xiàn)象。

表面式凝汽器工作原理：

凝汽器是現(xiàn)代火電站和核電站-采用的典型汽輪機(jī)。凝汽設(shè)備是汽輪機(jī)裝置的重要組成部分，它的設(shè)計(jì)制造和運(yùn)行-的-劣，直接影響汽輪機(jī)裝置的經(jīng)濟(jì)性和安全性。 凝汽設(shè)備在汽輪機(jī)裝置的熱力循環(huán)中起到冷源的作用。降低汽輪機(jī)排氣溫度和排氣壓力，可以提-熱循環(huán)清洗效率。凝汽器的主要作用，-是在汽輪機(jī)排汽口建立并保持-度真空，二是在汽輪機(jī)排汽凝結(jié)的水作為鍋爐給水，構(gòu)成-個(gè)完整的循環(huán)。而通過與循環(huán)水進(jìn)行熱交換，使凝汽器保持較-的真空度。真空過低會(huì)嚴(yán)重影響電廠機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,而造成真空過低其中-個(gè)重要原因就是冷卻水管結(jié)垢。汽輪機(jī)的結(jié)垢對(duì)凝集器的性能影響較-，它不僅使汽機(jī)端差增-，而且使汽機(jī)真空度降低，排氣溫度升-，影響汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和安全性。 長期以來傳統(tǒng)的清洗方式如機(jī)械方法（刮、刷）、-壓水、化學(xué)清洗(酸洗)等在對(duì)設(shè)備清洗時(shí)出現(xiàn)很多問題：不能-清除水垢等沉積物，酸液對(duì)設(shè)備造成腐蝕形成漏洞，殘留的酸對(duì)材質(zhì)產(chǎn)生二次腐蝕或垢下腐蝕，-終導(dǎo)致-換設(shè)備，此外，清洗廢液有毒，需要-量資金進(jìn)行廢水處理。 凝汽器中裝有-量的銅管，并通以循環(huán)冷卻水。當(dāng)汽輪機(jī)的排汽與凝汽器(凝汽器)銅管外表面接觸時(shí)，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(shí)，其比容急劇縮小，因此，在汽輪機(jī)排汽口下凝汽器內(nèi)部造成較-的真空。 凝汽器是火力發(fā)電廠的-型換熱設(shè)備。

表面式凝汽器真空度-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(qiáng)實(shí)際數(shù)值--氣壓強(qiáng)的數(shù)值，即：真空度=-氣壓強(qiáng)-對(duì)壓強(qiáng) 凝汽器真空的形成主要原因： 在啟動(dòng)過程中真空是由主、輔抽將汽輪機(jī)內(nèi)-量空氣抽出而形成的。在正常運(yùn)行中，真空的形成是由于汽輪機(jī)排汽在內(nèi)驟然凝結(jié)成水時(shí)其比容急劇縮小而形成的。 如蒸汽在-對(duì)壓力4kpa時(shí)蒸汽的體積比水的體積-3萬倍，當(dāng)排汽凝結(jié)成水后，體積就-為縮小，使凝汽器內(nèi)形成-度真空。

凝汽器真空形成和維持必須具備三個(gè)條件：

1）銅管必須通過--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-，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。

凝汽器真空降低的原因：

循環(huán)水量減少或中斷： 循環(huán)水泵跳閘、循進(jìn)閥門誤關(guān)、循環(huán)水泵出口蝶閥閥芯落、循進(jìn)濾網(wǎng)堵：水量中斷，進(jìn)水壓力下降，出水真空至-，循泵電流至-或升-，須不破壞真空停機(jī)；若未關(guān)死，立即減 負(fù)荷 恢復(fù)； 循出閥門誤關(guān)、凝汽器水側(cè)板管堵塞、收球-網(wǎng)板不在運(yùn)行位置：循環(huán)水壓上 升，溫升增-； 進(jìn)水不暢：循泵電流晃動(dòng)，進(jìn)水壓力下降，出水真空降低，循環(huán)水溫升增-，水量不足；. |4 Q1 j- {3 u 虹吸破壞（進(jìn)水壓力低、板管堵塞、出水側(cè)漏空氣）：虹吸作用減小時(shí)，會(huì)使水量減少，卻又提-了循環(huán)水母管壓力，而壓力-對(duì)維持水量是有利的，所以虹吸破壞必然是個(gè)過程。出水真空晃動(dòng)且緩慢下降，溫升增-。

表面式凝汽器真空緩慢下降的原因和處理：

因?yàn)檎婵障到y(tǒng)龐-，影響真空的因素較多，所以真空緩慢下降時(shí)，尋找原因比較困難，重-可以檢查以下各項(xiàng)，并進(jìn)行處理。

1．循環(huán)水量不足 ：

循環(huán)水量不足表現(xiàn)在同-負(fù)荷下，凝汽器循環(huán)水進(jìn)出口溫差增-，其原因可能是進(jìn)入雜物而堵塞。對(duì)于裝有膠球清洗裝置的-機(jī)組，應(yīng)進(jìn)行反沖洗。對(duì)于出口管有虹吸的機(jī)組，應(yīng)檢查虹吸是否破壞，其現(xiàn)象是：出口側(cè)真空到-，同時(shí)入口壓力增加。出現(xiàn)上述情況時(shí)，應(yīng)使用循環(huán)水系統(tǒng)的輔助抽氣器，恢復(fù)出口處的真空，必要時(shí)可增加進(jìn)入凝汽器的循環(huán)水量。 凝汽器(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(yán)重。此時(shí)應(yīng)開啟出口管放空氣閥，排除空氣或投入膠球清洗裝置進(jìn)行清洗，必要時(shí)在停機(jī)后用-壓水進(jìn)行沖洗。

2．凝汽器水位升- ：

導(dǎo)致水位升-可能是凝結(jié)水泵入口汽化或者銅管破裂漏入循環(huán)水等。凝結(jié)水泵入口汽化可以通過凝結(jié)水泵電流的減小來判斷，當(dāng)確認(rèn)是由于此原因造成水位升-時(shí)，應(yīng)檢查水泵入口側(cè)蘭盤根是否不嚴(yán)，漏入空氣。銅管破裂可通過檢驗(yàn)?zāi)Y(jié)水硬度加以判斷。

3．射水抽氣器工作水溫升- ：

工作水溫升-，使抽氣室壓力升-，降低了抽氣器的效率。當(dāng)發(fā)現(xiàn)水溫升-時(shí)，應(yīng)開啟工業(yè)水補(bǔ)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(yán)密性試驗(yàn)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，并且端差增-。

凝汽器真空下降的危害：

(1)使排汽壓力升-,可用焓降減小,不經(jīng)濟(jì),同時(shí) 機(jī)組 出力有所降低；

(2)排汽 溫度 升-,可能使銅管松弛,破壞嚴(yán)密性；

(3)排汽溫度升-,使排汽缸及 軸承 座受熱膨脹,引起-變化,產(chǎn)生振動(dòng)；

(4)汽輪機(jī)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(duì)末-葉片的某-部位產(chǎn)生較-的激振力,有可能損壞葉片,造成 事故 .

表面式凝汽器嚴(yán)密性差的主要原因及汽側(cè)：

1 、汽輪機(jī)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(dòng)，填料壓得不緊，或封水量不足。

2 、汽輪機(jī)端部軸封存在問題或工作不正常。

3 、汽輪機(jī)低壓缸接合面、表計(jì)接頭等不嚴(yán)密。

4 、有關(guān)閥門不嚴(yán)密或水封閥水量不足。

5 、凝結(jié)水泵軸向密封不嚴(yán)密。

6 、低壓給水加熱器汽側(cè)空間不嚴(yán)密。

7 、設(shè)備、管道破損或焊縫存在問題。

凝汽器水側(cè)：

1 、脹管管端-。采用墊裝法連接管子和管板時(shí)，填料部分密封性不好。

2 、在管子-端部發(fā)生沖蝕。

3 、冷卻管破損。 凝汽器端差 ： 壓力下的飽和溫度與冷卻水出口溫度之差。對(duì)--的凝汽器，端差的-小與冷卻水入口溫度、單位面積蒸汽負(fù)荷、銅管的表面潔凈度，內(nèi)的漏入空氣量以及冷卻水在管內(nèi)的流速有關(guān)。-個(gè)清潔的凝汽器，在--的循環(huán)水溫度和循環(huán)水量及單位蒸汽負(fù)荷下就有--的端差值指標(biāo)，-般端差值指標(biāo)是當(dāng)循環(huán)水量增加，冷卻水出口溫度愈低，端差愈-，反之亦然；單位蒸汽負(fù)荷愈-，端差愈-，反之亦然。實(shí)際運(yùn)行中，若端差值比端差指標(biāo)值-得太多，則表明冷卻表面銅管污臟，致使導(dǎo)熱條件惡化。

凝汽器端差增加的原因：

1.銅管水側(cè)或汽側(cè)結(jié)垢；

2.汽側(cè)漏入空氣；

3.冷卻水管堵塞；

4.冷卻水量減少等 凝汽器過冷度 液體溫度達(dá)到理論結(jié)晶溫度時(shí)并不能進(jìn)行結(jié)晶，而必須在它溫度以下的某-溫度（稱為實(shí)際開始結(jié)晶溫度）才開始結(jié)晶。在實(shí)際結(jié)晶過程中，實(shí)際結(jié)晶溫度總是-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-管束之間的蒸汽平均分壓力，使蒸汽的凝結(jié)溫度-管束之間混合汽流的溫度，從而產(chǎn)生過冷。 由于凝汽器內(nèi)存在汽阻，蒸汽從排汽口向下部流動(dòng)時(shí)遇到阻力，造成下部蒸汽壓力-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(shí)，在冷卻水管間流動(dòng)，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-，凝結(jié)水降溫從而-其飽和溫度，產(chǎn)生過冷。 由于汽側(cè)積有空氣，空氣分壓力增-，蒸汽分壓力相對(duì)降低，蒸汽仍在自己的分壓力下凝結(jié)，使凝結(jié)水溫度-排汽溫度，產(chǎn)生過冷。 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-層水膜，當(dāng)水膜變厚下垂成水滴時(shí)，水滴的溫度即水膜內(nèi)、外層平均溫度-水膜外表面的飽和溫度，從而產(chǎn)生過冷卻。 漏入空氣多或抽氣器工作不正常，空氣不能及時(shí)被抽出，空氣分壓力增-，使過冷度增加。 熱水井水位-于正常范圍，凝汽器部分銅管被淹沒，使被淹沒銅管中循環(huán)水帶走-部分凝結(jié)水的熱量而產(chǎn)生過冷卻。 循環(huán)水溫度過低和循環(huán)水量過-，使凝結(jié)水被過度的冷卻，過冷度增加。 凝汽器銅管破裂，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)水過冷度是衡量凝汽器運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)，過冷度小，表示循環(huán)水帶走的熱量少，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性好，反之過冷度-，循環(huán)水帶走的熱量多，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性差。 據(jù)資料介紹，過冷度每增加1，機(jī)組熱耗率就上升0.02%