表面式凝汽器用途:
凝汽器是汽輪機系-的-要組成部分。它的作用將汽輪機的排汽凝結成水,形成并保持所要求的真空。其工作-能直接影響到整個(gè)系-的熱經(jīng)濟-和運行可靠-。所以凝汽器是汽輪機組的-要輔機之-,是電力熱力循環(huán)-的-要-環(huán),對整個(gè)火力發(fā)電廠(chǎng)的建設和安全、經(jīng)濟運行都有著(zhù)決定行影響。
表面式凝汽器的用途可歸結為四個(gè)方面:
1)凝結作用
凝汽器通過(guò)冷卻水與乏汽的熱交換,帶走乏汽的汽化潛熱而使其凝結成水,凝結水經(jīng)回收加熱而作為鍋爐給水-復使用。
2)建立并維持-定真空
這是降低機組終系數、提高電廠(chǎng)循環(huán)-率所-需的。
3)除氧作用
現代凝汽器,-別是不單設除氧器的燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)裝置-的凝汽器和沸水堆核電機組的凝汽器,都要求有除氧作用,以適應機組的防腐要求。
4)蓄水作用
凝汽器的蓄水作用即是匯集和貯存凝結水、熱力系--的各種疏水、排汽和化學(xué)補給水的需要,也是緩沖運行-機組流量急劇變化、增加系-調節穩定-的需要,同時(shí)還是確保凝結水泵-要的吸水壓頭的需要。
凝汽器分類(lèi):
按蒸汽凝結方式的不同凝汽器可分為表面式(也稱(chēng)間壁式)和-合式(也稱(chēng)接觸式)兩類(lèi)。在表面式凝汽器-,與冷卻介質(zhì)隔開(kāi)的蒸汽在冷卻壁面上(通-為金屬管子)被冷凝成液體。冷卻介質(zhì)可以是水或空氣。水冷表面式凝汽器(凝汽器)按冷卻水的流動(dòng)方式分為單流程、雙流程兩種。在-合式凝汽器-,蒸汽是在與冷卻介質(zhì)-合的情況下被冷凝成液體的。被冷凝的蒸汽既可是水蒸汽,也可是其他物質(zhì)的蒸氣?,F在很-電廠(chǎng)都選用表面式凝汽器居-.
對-式和陳舊凝汽器改造:
由于種種原因,我過(guò)眾-的發(fā)電廠(chǎng)使用凝汽器的型式和凝汽器運行-率有很大差異。加之有的凝汽器使用年限很-,已嚴--化和設計的技術(shù)手-過(guò)時(shí),使凝汽器的技術(shù)改造和--換代-得很有-要。 對電廠(chǎng)-式和陳舊凝汽器的技術(shù)改造是指在對電廠(chǎng)現場(chǎng)進(jìn)行仔細的技術(shù)勘察和調研后,提出凝汽器的具體改造方案,-行制造出改造所需的部套件及技術(shù)資料軟件,在電廠(chǎng)大修期限內完成安裝施工和試驗,然后交付運行。
A、凝汽器改造的目的
1)提高機組的安全-和可靠- 改造和-換-式,陳舊的凝汽器部套件,采用-型,高-的技術(shù),是凝汽器結-科學(xué),合理,-率提升,從而提高機組的安全-和可靠-。
2)提高機組的經(jīng)濟- 在汽輪機進(jìn)汽溫度不變的條件下,排汽溫度每降低10℃,裝置-率將提高3.5%左右。凝汽壓力每改變1KPa,汽輪機功率將平均改變1%~~2%。 冷卻水管采用科學(xué),合理,-進(jìn)的布置方式,是-率大幅度提升。 內部另設真空除氧裝置,進(jìn)-步適應機組的防腐要求。 根據各個(gè)電廠(chǎng)運行水質(zhì)的不同(海水、地下水、地表水等)冷卻水采用不同材質(zhì)的鈦管、銅管、不銹鋼管等。 經(jīng)過(guò)熱力計算,流場(chǎng)計算,強度計算分析等-合考慮后,不僅使設備-能滿(mǎn)足要求,-率提高,而且便于安裝和維護。
B、凝汽器改造方案及-施:
1)經(jīng)過(guò)細致的計算分析和-合考慮后,在凝汽器內部采用-型,合理的冷卻水管布置方式,同時(shí)根據各廠(chǎng)冷卻水質(zhì)的不同(海水、地下水、地表水等),采用不同材質(zhì)的冷卻水管(鈦管、銅管、不銹鋼管等)。
2)-換凝汽器支撐板,管板等。
3)改進(jìn)殼體和其它部套件等。(殼體有的也可以保留)。
4)在凝汽器內部加裝-技術(shù)的補水裝置和真空除氧裝置。
5)現場(chǎng)施工安裝、試驗、交付使用。(或現場(chǎng)指導)。
機組容量 |
凝汽器型號 |
換熱面積 |
管材規格(不銹鋼管及銅管估計參數) |
數量 |
3MW |
N-140 |
140m2 |
Ф20x(0.6~1.0)x3500mm |
648根 |
3MW |
N-280 |
280m2 |
Ф20x(0.6~1.0)x3800mm |
1200根 |
6MW |
N-560 |
560m2 |
Ф20x(0.6~1.0)x3800mm |
2402根 |
12MW |
N-1000 |
1000m2 |
Ф20x(0.6~1.0)x4600mm |
3600根 |
25MW |
N-2030 |
2030m2 |
Ф20x(0.6~1.0)x7600mm |
4312根 |
N-2030 |
2030m2 |
Ф24x(0.6~1.0)x6070mm |
4420根 |
|
N-2030 |
2030m2 |
Ф25x(0.6~1.0)x6565mm |
3922根 |
|
50MW |
N-3500 |
3500m2 |
Ф25x(0.6~1.0)x8500mm |
5300根 |
100MW |
N-6815 |
6815m2 |
Ф25x(0.6~1.0)x8470mm |
10336根 |
125MW |
N-7000 |
7000m2 |
Ф25x(0.6~1.0)x7500 mm |
11900根 |
200MW |
N-10300 |
10300m2 |
Ф25x(0.6~1.0)x8500 mm |
15500根 |
200MW |
N-12586 |
12586m2 |
Ф25x(0.6~1.0)x9470 mm |
17132根 |
300MW |
N-16000 |
16000m2 |
Ф25x(0.6~1.0)x10500 mm |
19400根 |
600MW |
N-30300 |
30300m2 |
Ф25x(0.6~1.0)x14707 mm |
30300根 |
凝汽器結-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。汽輪機的排汽通過(guò)喉部進(jìn)入殼體,在冷卻管束上冷凝成水并匯集于熱井,由凝結水泵抽出。冷卻水(又稱(chēng)循環(huán)水)從-水室進(jìn)入冷卻管束并從出口水室排出。
凝汽器設計:
表面式凝汽器設計時(shí),應根據汽輪機排汽量、排汽面積、年或月平均水溫和供水方式,對背壓、冷卻水倍率(指冷卻水量與被冷凝蒸汽量的-比,-般為 50~120)和冷卻水管內流速等進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟比較,確定--方案。凝汽器在結-上應有合理的管束排列,以提高總的傳熱系數和降低汽側阻力;合理布置空氣冷卻區和抽氣口,防止形成空氣死區;配備有-的抽氣設備,以保-良-的熱交換;喉部要有良-的空氣動(dòng)力--,以保-排汽較均勻地進(jìn)入冷卻管束,不致形成汽流旋渦而浪費部分冷卻面積;整個(gè)外殼要有良-的氣--和足夠的剛度,以利于提高真空嚴--和防止外殼變形;要使汽流良-地加熱凝結水,并達到-定的除氧-果;根據管子振動(dòng)計算選擇合理的-間支撐板跨距,避-運行時(shí)引起管束共振而使管束遭到破壞。
凝汽器保護:
凝汽器的換熱管材料-般以不銹鋼管和銅管為主,鈦管-使用在靠海邊,介質(zhì)水質(zhì)海水,其-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)-出現 腐蝕 泄-,泄-物進(jìn)入冷卻水系-會(huì )造成污染環(huán)境及物料的浪費。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-的雜質(zhì)、鹽類(lèi)、氣體、微生物都會(huì )-成對管板和焊縫的腐蝕。研究表明,工業(yè)水-論是淡水還是海水,都會(huì )有各種離子和溶解的氧氣,其-氯離子和氧的濃度變化,對金屬的腐蝕形狀起-要作用。另外,金屬結-的復雜程度也會(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(guān)看,管板表面會(huì )有許-腐蝕產(chǎn)物和積沉物,分布著(zhù)大小不等泡。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-見(jiàn)現象。
表面式凝汽器工作原理:
凝汽器是現代火電站和核電站-采用的典型汽輪機。凝汽設備是汽輪機裝置的-要組成部分,它的設計制造和運行-的-劣,直接影響汽輪機裝置的經(jīng)濟-和安全-。 凝汽設備在汽輪機裝置的熱力循環(huán)-起到冷-的作用。降低汽輪機排氣溫度和排氣壓力,可以提高熱循環(huán)清洗-率。凝汽器的主要作用,-是在汽輪機排汽口建立并保持高度真空,二是在汽輪機排汽凝結的水作為鍋爐給水,-成-個(gè)完整的循環(huán)。而通過(guò)與循環(huán)水進(jìn)行熱交換,使凝汽器保持較高的真空度。真空過(guò)低會(huì )嚴-影響電廠(chǎng)機組的安全經(jīng)濟運行,而造成真空過(guò)低其--個(gè)-要原因就是冷卻水管結垢。汽輪機的結垢對凝集器的-能影響較大,它不僅使汽機端差增大,而且使汽機真空度降低,排氣溫度升高,影響汽輪機的經(jīng)濟-和安全-。 長(cháng)期以來(lái)傳-的清洗方式如機械方法(刮、刷)、高壓水、化學(xué)清洗(酸洗)等在對設備清洗時(shí)出現很-問(wèn)題:不能-清除水垢等沉積物,酸液對設備造成腐蝕形成-洞,殘留的酸對材質(zhì)產(chǎn)生二次腐蝕或垢下腐蝕,-終導致-換設備,此外,清洗廢液有-,需要大量資金進(jìn)行廢水處理。 凝汽器-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(凝汽器)銅管外表面接觸時(shí),因受到銅管內水流的冷卻,放出汽化潛熱變成凝結水,所放潛熱通過(guò)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(guò)凝汽器不斷的被凝結下來(lái)。排汽被冷卻時(shí),其比容急劇縮小,因此,在汽輪機排汽口下凝汽器內部造成較高的真空。 凝汽器是火力發(fā)電廠(chǎng)的大型換熱設備。
表面式凝汽器真空度定義:
從真空表所讀得的數值稱(chēng)真空度。真空度數值是表示出系-壓強-際數值-大氣壓強的數值,即:真空度=大氣壓強-對壓強 凝汽器真空的形成主要原因: 在啟動(dòng)過(guò)程-真空是由主、輔抽將汽輪機內大量空氣抽出而形成的。在正-運行-,真空的形成是由于汽輪機排汽在內驟然凝結成水時(shí)其比容急劇縮小而形成的。 如蒸汽在-對壓力4kpa時(shí)蒸汽的體積比水的體積大3萬(wàn)倍,當排汽凝結成水后,體積就大為縮小,使凝汽器內形成高度真空。
凝汽器真空形成和維持-須具備三個(gè)條件:
1)銅管-須通過(guò)-定的冷卻水量;
2)凝結水泵-須不斷地把凝結水抽走,避-水位升高,影響蒸汽的凝結;
3)抽汽器-須把-入的空氣和排汽-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-斷: 循環(huán)水泵跳閘、循進(jìn)閥門(mén)誤關(guān)、循環(huán)水泵出口蝶閥閥芯落、循進(jìn)濾網(wǎng)堵:水量-斷,進(jìn)水壓力下降,出水真空至-,循泵電流至-或升高,須不破壞真空停機;若未關(guān)死,立即減 負荷 恢復; 循出閥門(mén)誤關(guān)、凝汽器水側板管堵塞、收球大網(wǎng)板不在運行位置:循環(huán)水壓上 升,溫升增大; 進(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)水溫升增大,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-空氣):虹吸作用減小時(shí),會(huì )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-然是個(gè)過(guò)程。出水真空晃動(dòng)且緩慢下降,溫升增大。
表面式凝汽器真空緩慢下降的原因和處理:
因為真空系-龐大,影響真空的因素較-,所以真空緩慢下降時(shí),尋找原因比較困難,--可以-查以下各項,并進(jìn)行處理。
1.循環(huán)水量不足 :
循環(huán)水量不足表現在同-負荷下,凝汽器循環(huán)水進(jìn)出口溫差增大,其原因可能是進(jìn)入雜物而堵塞。對于裝有膠球清洗裝置的-機組,應進(jìn)行反沖洗。對于出口管有虹吸的機組,應-查虹吸是否破壞,其現象是:出口側真空到-,同時(shí)入口壓力增加。出現上述情況時(shí),應使用循環(huán)水系-的輔助抽氣器,恢復出口處的真空,-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垢嚴-。此時(shí)應開(kāi)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,-要時(shí)在停機后用高壓水進(jìn)行沖洗。
2.凝汽器水位升高 :
導致水位升高可能是凝結水泵入口汽化或者銅管破裂-入循環(huán)水等。凝結水泵入口汽化可以通過(guò)凝結水泵電流的減小來(lái)判斷,當確認是由于此原因造成水位升高時(shí),應-查水泵入口側蘭盤(pán)根是否不嚴,-入空氣。銅管破裂可通過(guò)-驗凝結水硬度加以判斷。
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-率。當發(fā)現水溫升高時(shí),應開(kāi)啟工業(yè)水補水,降低工作水溫度。
4.真空系--人空氣 :
真空系-是否-入空氣,可通過(guò)嚴--試驗來(lái)-查。此外,空氣-入真空系-,還表現為凝結水過(guò)冷度增加,并且端差增大。
凝汽器真空下降的危害:
(1)使排汽壓力升高,可用焓降減小,不經(jīng)濟,同時(shí) 機組 出力有所降低;
(2)排汽 溫度 升高,可能使銅管松弛,破壞嚴--;
(3)排汽溫度升高,使排汽缸及 軸承 座受熱膨脹,引起-心變化,產(chǎn)生振動(dòng);
(4)汽輪機軸向位移增加,造成-力軸承過(guò)載而磨損;
(5)真空下降使排汽的容積 流量 減小,對末-葉片的某-部位產(chǎn)生較大的-振力,有可能損壞葉片,造成 事故 .
表面式凝汽器嚴--差的主要原因及汽側:
1 、汽輪機排氣缸和凝汽器喉部連接法蘭或焊縫處-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 、汽輪機端部軸封存在問(wèn)題或工作不正-。
3 、汽輪機低壓缸接合面、表計接頭等不嚴-。
4 、有關(guān)閥門(mén)不嚴-或水封閥水量不足。
5 、凝結水泵軸向-封不嚴-。
6 、低壓給水加熱器汽側空間不嚴-。
7 、設備、管道破損或焊縫存在問(wèn)題。
凝汽器水側:
1 、脹管管端泄-。采用墊裝法連接管子和管板時(shí),填料部分-封-不-。
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-定的凝汽器,端差的大小與冷卻水入口溫度、單位面積蒸汽負荷、銅管的表面潔凈度,內的-入空氣量以及冷卻水在管內的流速有關(guān)。-個(gè)清潔的凝汽器,在-定的循環(huán)水溫度和循環(huán)水量及單位蒸汽負荷下就有-定的端差值指標,-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。-際運行-,若端差值比端差指標值高得太-,則表明冷卻表面銅管污臟,致使導熱條件-化。
凝汽器端差增加的原因:
1.銅管水側或汽側結垢;
2.汽側-入空氣;
3.冷卻水管堵塞;
4.冷卻水量減少等 凝汽器過(guò)冷度 液體溫度達到理論結晶溫度時(shí)并不能進(jìn)行結晶,而-須在它溫度以下的某-溫度(稱(chēng)為-際開(kāi)始結晶溫度)才開(kāi)始結晶。在-際結晶過(guò)程-,-際結晶溫度總是-理論結晶溫度,這種現象成為過(guò)冷現象,兩者的溫度差值被稱(chēng)為過(guò)冷度。
凝汽器過(guò)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,使蒸汽的凝結溫度-管束之間-合汽流的溫度,從而產(chǎn)生過(guò)冷。 由于凝汽器內存在汽阻,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,下部凝結水溫度較上部低,從而產(chǎn)生過(guò)冷。 蒸汽被冷卻成液滴時(shí),在冷卻水管間流動(dòng),受管內循環(huán)水冷卻,因液滴的溫度比冷卻水管管壁溫度高,凝結水降溫從而-其飽和溫度,產(chǎn)生過(guò)冷。 由于汽側積有空氣,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,使凝結水溫度-排汽溫度,產(chǎn)生過(guò)冷。 -造上存在缺陷,冷卻水管束排列不合理,使凝結水在冷卻水管外形成-層水膜,當水膜變厚下垂成水滴時(shí),水滴的溫度即水膜內、外層平均溫度-水膜外表面的飽和溫度,從而產(chǎn)生過(guò)冷卻。 -入空氣-或抽氣器工作不正-,空氣不能及時(shí)被抽出,空氣分壓力增大,使過(guò)冷度增加。 熱水井水位高于正-范圍,凝汽器部分銅管被淹沒(méi),使被淹沒(méi)銅管-循環(huán)水帶走-部分凝結水的熱量而產(chǎn)生過(guò)冷卻。 循環(huán)水溫度過(guò)低和循環(huán)水量過(guò)大,使凝結水被過(guò)度的冷卻,過(guò)冷度增加。 凝汽器銅管破裂,循環(huán)水-入凝結水內,使凝結水溫度降低,過(guò)冷度增加。 凝結水過(guò)冷度是衡量凝汽器運行經(jīng)濟-的-要指標,過(guò)冷度小,表示循環(huán)水帶走的熱量少,機組經(jīng)濟--,反之過(guò)冷度大,循環(huán)水帶走的熱量-,機組經(jīng)濟-差。 據資料介紹,過(guò)冷度每增加1,機組熱耗率就上升0.02%
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