《汽轮机原理》第04章01.ppt

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。汽设备工作好坏，对火电厂的经济性影响很大。第一节第一节 凝汽系统的工作原理凝汽系统的工作原理一、凝汽设备的工作原理一、凝汽设备的工作原理1.1.1.1.工作原理：工作原理：工作原理：工作原理：根据汽轮发电机组的热效率进行分析根据汽轮发电机组的热效率进行分析 其其 中中 ，-整整 机机 理理 想想 焓焓 降降 ；-蒸蒸 汽汽 初初 焓焓 ；(-)-(-)-为为 每每 kg kg 蒸蒸 汽汽 在在 锅锅 炉炉 中中 的的 吸吸 热热 量量 。排汽焓；排汽焓；给水焓。给水焓。第四章第四章 汽轮机的凝汽系统及设备汽轮机的凝汽系统及设备1 分析上式分析上式：要提高效率，则提高理想焓降，即提高：要提高效率，则提高理想焓降，即提高新蒸汽的初焓，新蒸汽的初焓，降低排汽焓降低排汽焓（压力）。本章只是（压力）。本章只是讨论降讨论降低排汽焓值的问题低排汽焓值的问题。要降低排汽焓值，就得降低排汽压。要降低排汽焓值，就得降低排汽压力。一般来说，排汽压力每降低力。一般来说，排汽压力每降低2 2 kpakpa，循环热效率就循环热效率就可以提高约可以提高约3.5%3.5%。所以，降低排汽压力对提高火电厂。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。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而降低排汽压力的最有效的办法是：使排汽在密封容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（如在突然缩小（如在0.0049Mpa0.0049Mpa下，蒸汽比水的容积大下，蒸汽比水的容积大2800028000倍）而形成真空倍）而形成真空。同时再用抽气器或者真空泵将漏入空。同时再用抽气器或者真空泵将漏入空气不断地抽出，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。在凝结中生成的凝结水，经汇集以后，汇集以后，又重新送入锅炉作为给水，反复循环使用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。这就是凝汽设备的工作原理。22.主要任务：主要任务：（1 1）建建立立并并维维持持高高度度真真空空，即即降降低低排排汽汽焓焓值值，提提高高理理想想焓焓降降，使使蒸蒸汽汽中中 较较多多的的热热能能转转变变为为机机械械能能。从从热热力力学学第第二二定定律律，完完成成动动力力循循环环需需要要一一个个冷冷源（循环冷却水），通过降低排汽压力、温度，以提高循环热效率。源（循环冷却水），通过降低排汽压力、温度，以提高循环热效率。（2 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 3）起热力除氧作用，除去凝结水中的气体，保证凝结水的品质。）起热力除氧作用，除去凝结水中的气体，保证凝结水的品质。（4 4）蓄水作用。（热井）蓄水作用。（热井）为了保证凝汽器正常工作，为了保证凝汽器正常工作，必须维持必须维持3 3个平衡：个平衡：（1 1）热量平衡）热量平衡：排汽放出的热量等于冷却水（循环水泵）带走的热量；：排汽放出的热量等于冷却水（循环水泵）带走的热量；（2 2）质量平衡：）质量平衡：汽轮机排汽量等于凝结水量（凝结水泵）。汽轮机排汽量等于凝结水量（凝结水泵）。（3 3）空气平衡：）空气平衡：凝汽器和汽轮机低压部分漏气应等于抽气设备的抽气量。凝汽器和汽轮机低压部分漏气应等于抽气设备的抽气量。33.3.3.3.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：降降低低排排汽汽焓焓值值，提提高高理理想想焓焓降降，可可以以提提高高效效率率。但但不不是是排排汽汽压压力力越越低低越好。这是因为：越好。这是因为：（1 1）当当降降低低排排汽汽压压力力，则则比比容容v v 增增加加，汽汽轮轮机机排排汽汽部部分分的的尺尺寸寸增增大大，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 2）当当降降低低排排汽汽压压力力，则则比比容容v v 增增加加，凝凝汽汽器器的的冷冷却却面面积积增增大大，冷冷却却水量增大，水量增大，厂用电增大厂用电增大。因因此此，对对排排汽汽压压力力和和其其他他几几个个方方面面要要作作技技术术经经济济对对比比而而定定。一一般般，最最佳佳排汽压力排汽压力为为 =0.002940.00686Mpa(0.030.07ata)=0.002940.00686Mpa(0.030.07ata)，通常取通常取0.005Mpa0.005Mpa。4第二节第二节 凝汽系统凝汽系统 一、水冷凝汽系统一、水冷凝汽系统（图（图4-1）。其主要设备有凝汽器、凝结水泵、抽气器、循环水泵等。其主要设备有凝汽器、凝结水泵、抽气器、循环水泵等。（1 1）汽轮机；（）汽轮机；（2 2）发电机；）发电机；（3 3）凝凝汽汽器器：使使排排汽汽在在凝凝汽汽器器3 3中中不不断断地地凝凝结结成成水水，建建立立高高度度真真空空；将将凝凝结结时放出的热量排出、将生成的凝结水汇集送走；时放出的热量排出、将生成的凝结水汇集送走；（4 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 5）凝结水泵凝结水泵：不断地把蒸汽凝结时生成的：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；往给给水回热加热系统；（6 6）抽气器抽气器：抽出漏入凝汽器内的空气，：抽出漏入凝汽器内的空气，以维持高度真空。以维持高度真空。图415供水方式供水方式有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。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机凝凝汽汽器器、冷冷油油器器和和有有关关冷冷却却器器之之后后，排排入入河河流流下下游游。水水源源为为江江河河湖湖海海的的天天然然水水。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江、沿河、沿海岸沿江、沿河、沿海岸或者沿大的或者沿大的水库水库。循循环环供供水水方方式式：需需专专门门的的冷冷却却塔塔，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，故故采采用用循循环环供供水水方方式式可以节约大量的水。可以节约大量的水。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。6二、二、空气冷却系统空气冷却系统（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用用于于空空气气直直接接冷冷却却式式凝凝汽汽系系统统，如如图图4-2 4-2。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样安装在汽轮机的下部，而是要远离汽轮机安装在一样安装在汽轮机的下部，而是要远离汽轮机安装在厂房外面厂房外面或或厂房顶部厂房顶部。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，在在世世界界上上已已有有（德德国国）电电厂厂采采用用，但我国目前还没有电厂采用但我国目前还没有电厂采用。7（2 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4-34-3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，送送入入混混合合式式凝凝汽汽器器中中去去凝结汽轮机的排汽。这种空气冷却式凝凝结汽轮机的排汽。这种空气冷却式凝汽系统，设备、建筑费用高，但可以汽系统，设备、建筑费用高，但可以节约大量的水。节约大量的水。我国我国山西大同第二发山西大同第二发电厂电厂有两台有两台200MW 200MW 汽轮发电机组用了汽轮发电机组用了 此系统此系统 。8 第二节第二节 凝汽器凝汽器 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、一、混合式凝汽器混合式凝汽器 混合式凝汽器混合式凝汽器(图图 44)44)是使排汽在冷却水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，从汽轮机中排出的汽轮机中排出的乏汽直接与冷却水混合乏汽直接与冷却水混合而得到凝而得到凝结。冷却水从安装在混合式凝汽器上部周结。冷却水从安装在混合式凝汽器上部周 围的围的喷嘴喷出，排汽由上部进汽口喷嘴喷出，排汽由上部进汽口 进入，与冷却水混进入，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。合而得到凝结，凝结水与冷却水一起用水泵抽走。不凝结的不凝结的空气空气，用，用抽气器抽气器或者真空泵不断地抽出。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。这种凝汽器结构简单，冷却效果好，制造成本低。9二、表面式凝汽器二、表面式凝汽器 在在表表面面式式凝凝汽汽器器内内，冷冷却却工工质质与与蒸蒸汽汽由由冷冷却却表表面面隔隔开开。根根据据冷冷却却工工质质 不不 同同 ，表表 面面 式式 凝凝 汽汽 器器 又又 分分 为为 空空 气气 冷冷 却却 和和 水水 冷冷 却却 两两 种种 。用用水水作作为为冷冷却却工工质质的的凝凝汽汽器器简简称称为为 表表面面式式凝凝汽汽器器。由由于于水水的的传传热热系系数数比比空空气气大大，能能保保证证凝凝汽汽器器内内维维持持高高度度真真空空和和获获得得洁洁净净的的凝凝结结水水。因因此此，国内外火电厂主要采用这种凝汽器。国内外火电厂主要采用这种凝汽器。101.1.表面式凝汽器的结构表面式凝汽器的结构 如如 图图4-5 4-5 所所 示，凝汽器的外壳通常钢示，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5 5和和6 6，外壳内的两端又装有，外壳内的两端又装有管板管板3 3，管板，管板3 3上装有很多上装有很多冷却管冷却管4 4。凝汽器内部空间。凝汽器内部空间被冷却管分隔成两部分：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（水侧水侧 ）。2.2.表表面面式式凝凝汽汽器器的的流流程程 冷冷却却水水从从进进口口11 11 进进入入水水室室8 8，通通过过冷冷却却管管流流到到另另一一端端水水室室9 9，转转向向后后，又又经经冷冷却却管管进进入入水水室室1010，最最后后由由出出水水口口1212排排出出。这这种种 称为双流程凝汽器。称为双流程凝汽器。还有单流程、还有单流程、三流程、三流程、四流程四流程 。3.3.凝凝结结水水 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1616中，中，由凝结水泵抽走并送到低压加热器。由凝结水泵抽走并送到低压加热器。4.4.漏漏入入空空气气的的抽抽出出 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1515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1414。11 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 。这种凝汽器的管束分成若。这种凝汽器的管束分成若干区域，平行布置在箱体内。每个管束区都有自己的空气冷却区，蒸汽从四周干区域，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。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。出。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。国产国产 200 MW200 MW 汽轮机配用三壳体表面式汽轮机配用三壳体表面式N-11220-1N-11220-1型型凝汽器。凝汽器。冷却面冷却面积为积为3*3740=11220 3*3740=11220，冷却管数为，冷却管数为3*5667=17001 3*5667=17001 根根 。国产国产300 MW300 MW 汽轮机的凝汽器为汽轮机的凝汽器为 N-17650N-17650型型 单壳体、对分、双流程表面单壳体、对分、双流程表面式凝汽器。冷却面积为式凝汽器。冷却面积为17650 17650，冷却管数为冷却管数为9758*2 9758*2 根根 。121314三、三、凝汽器内蒸汽的凝结过程凝汽器内蒸汽的凝结过程 蒸汽在凝汽器内的凝结过程是由汽态向液态转变过程。当蒸汽被冷却蒸汽在凝汽器内的凝结过程是由汽态向液态转变过程。当蒸汽被冷却到低压对应的饱和温度时，遇到冷却面，会产生珠状凝结和膜状凝结过程。其到低压对应的饱和温度时，遇到冷却面，会产生珠状凝结和膜状凝结过程。其中，珠状凝结过程很难发生，主要是膜状凝结过程。中，珠状凝结过程很难发生，主要是膜状凝结过程。在膜状凝结过程中，冷却水管表面完全被凝结液覆盖，形成液膜，蒸汽在膜状凝结过程中，冷却水管表面完全被凝结液覆盖，形成液膜，蒸汽与管壁热交换要通过液膜进行。与管壁热交换要通过液膜进行。蒸汽在凝汽器内的凝结过程是一个复杂的热交换过程，其蒸汽在凝汽器内的凝结过程是一个复杂的热交换过程，其影响因素影响因素很多：很多：（1 1）凝汽器内冷却水管布置排列方式）凝汽器内冷却水管布置排列方式。有三角形排列、正方形排列、幅向排列。有三角形排列、正方形排列、幅向排列（图（图4-64-6）。排列方式不同，传热系数就不同。）。排列方式不同，传热系数就不同。（2 2）凝汽器内蒸汽的流动速度。）凝汽器内蒸汽的流动速度。蒸汽的流动速度增加，凝结管壁上的液膜变薄，蒸汽的流动速度增加，凝结管壁上的液膜变薄，并出现局部紊流，使蒸汽凝结传热系数增大。并出现局部紊流，使蒸汽凝结传热系数增大。（3 3）凝汽器内空气含量。）凝汽器内空气含量。随着蒸汽由进口导空气区流动，空气份额逐步增加。随着蒸汽由进口导空气区流动，空气份额逐步增加。在凝结管壁上的液膜上形成一层空气膜，热阻增加，使蒸汽凝结传热系数下降。在凝结管壁上的液膜上形成一层空气膜，热阻增加，使蒸汽凝结传热系数下降。15 考虑以上因素，在蒸汽凝结理论指导下，通过试验得到总的平均传热考虑以上因素，在蒸汽凝结理论指导下，通过试验得到总的平均传热系数系数k k的经验公式。各国各制造厂家的计算公式都考虑了冷却水管壁的清洁度、的经验公式。各国各制造厂家的计算公式都考虑了冷却水管壁的清洁度、冷却水流速、冷却水进口温度、蒸汽负荷率、管径及管材等。冷却水流速、冷却水进口温度、蒸汽负荷率、管径及管材等。1.1.美国传热学会公式美国传热学会公式2.2.美国传热学会颁布的美国传热学会颁布的表面式凝汽器标准表面式凝汽器标准中规定凝汽器总体传中规定凝汽器总体传热系数热系数k k为：为：图4-616（4-1）（4-2）式中参数见式中参数见P90P90说明。说明。2.2.前苏热工研究院公式前苏热工研究院公式3.3.前苏热工研究院提出凝汽器总体传热系数前苏热工研究院提出凝汽器总体传热系数k k公式公式(4-3)式中有关符号见式中有关符号见P91P91。17四、四、凝汽器内压力的确定凝汽器内压力的确定 凝汽器内的热平衡，排汽放出热量等于冷却水温度升高带走的热量。凝汽器内的热平衡，排汽放出热量等于冷却水温度升高带走的热量。也就是通过冷却水管表面传热量，即也就是通过冷却水管表面传热量，即（4-7）式中：式中：进入凝汽器的凝汽量，进入凝汽器的凝汽量，t/ht/h；为排汽焓值，为排汽焓值，KJ/kgKJ/kg；为凝结水焓值，为凝结水焓值，KJ/kg KJ/kg；冷却水量，冷却水量，t/ht/h：为水的定压比热，在常温为水的定压比热，在常温 ；冷却水进口温度，冷却水进口温度，；冷却水出口温度，冷却水出口温度，；冷却水管外表总面积，冷却水管外表总面积，；为从蒸汽到冷却水总传热系为从蒸汽到冷却水总传热系 ；为从蒸汽到冷却水平均传热温差，为从蒸汽到冷却水平均传热温差，。18图图4-94-9为凝汽器中蒸汽和冷却水的温度沿冷却表面积的变化情况。为凝汽器中蒸汽和冷却水的温度沿冷却表面积的变化情况。曲线曲线1 1表表示凝汽器中蒸汽凝结温度示凝汽器中蒸汽凝结温度 的变化，可以看出：在主凝结区，的变化，可以看出：在主凝结区，沿冷却表面沿冷却表面积基本不变，到了空气区，空气含量大量增加，这时的蒸汽分积基本不变，到了空气区，空气含量大量增加，这时的蒸汽分 压明显低于压明显低于凝汽器内压力凝汽器内压力 ，相对应的饱和温度相对应的饱和温度 明显下降。明显下降。曲线曲线2 2表示冷却水沿表示冷却水沿冷却表面积从进口温度冷却表面积从进口温度 逐步到出口温度逐步到出口温度 的变化情况，其温升的变化情况，其温升 。蒸汽凝结温度。蒸汽凝结温度 与冷却水出口温度与冷却水出口温度 之传热端差之传热端差，。图图4-919（一）凝汽器内压力的确定（一）凝汽器内压力的确定 当当蒸蒸汽汽处处于于饱饱和和状状态态时时，其其压压力力与与温温度度是是一一一一对对应应的的。所所以以，凝凝汽汽器器内内压压力力取取决决于于蒸蒸汽汽凝凝结结温温度度。为为了了求求得得凝凝汽汽器器内内压压力力，就就得得先先求求出出排排汽汽温温度度。排排汽汽温温度度的的高高低低取取决决于于冷冷却却水水的的进进口口温温度度、冷冷却却水水的的温温升升和和传传热热端端差差。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，而排汽温度可表示为可根据相应的饱和温度求得，而排汽温度可表示为：（4-8）其其 中中 ，-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，。只只要要求求得得了了温温度度 之之 值值，就就可可以以从从水水蒸蒸汽汽表表中中查查得得相相对对应应的的压压力力 ，也就确定了凝汽器内的压力也就确定了凝汽器内的压力 。20 影响凝汽器内的压力影响凝汽器内的压力 的主要因素有：的主要因素有：1.1.冷却水的进口温度冷却水的进口温度 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水方方式式。电电厂供水方式有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。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机凝凝汽汽器器、冷油器和有关冷却器之后，排入河流下游。冷油器和有关冷却器之后，排入河流下游。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，故故采采用用循循环环供供水水方方式式可可以以节节约约大量的水。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。而而北北方方的的电电厂厂，由由于于水水源源不不足，多采用足，多采用循环供水方式。循环供水方式。212 2.冷却水的温升冷却水的温升 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：求出：从从 而而，(4-9 )上上 二二 式式 中中 ，-进入凝汽器的凝汽量进入凝汽器的凝汽量 （kg/h)kg/h)；-进入凝汽器的冷却水量（进入凝汽器的冷却水量（kg/h)kg/h)；-排汽焓值和凝结水焓值排汽焓值和凝结水焓值 （kJ/kg)kJ/kg)；-冷却水进、出口焓值冷却水进、出口焓值(kJ/kg)。22 冷冷 却却 倍倍 率率 m m 称称为为冷冷却却倍倍率率（或或循循环环倍倍率率），它它表表示示凝凝结结单单位位蒸蒸汽汽汽汽量量所所需需要要的的冷冷却却水水量量 。m m值值越越大大，则则冷冷却却水水的的温温升升越越小小，凝凝汽汽器器内内压压力力越越低低，会会使使整整机机理理想想焓焓降降增增加加，从从而而可可以以提提高高电电厂厂热热效效率率。但但是是，m 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。m 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 m=80=80 120 120 范范围围之之内内；对对于于双双流流程程凝凝汽汽器器 m m=6070 6070 范围之内范围之内 。每每1kg1kg蒸蒸汽汽在在凝凝结结时时所所放放出出的的潜潜热热，约约2200kJ/kg2200kJ/kg，变变化化很小，这样，式（很小，这样，式（4-94-9）为：）为：（4-10）233.3.传热端差传热端差 传传热热端端差差和和冷冷却却面面积积、传传热热量量及及传传热热系系数数有有关关系系。蒸蒸汽汽与与冷冷却却水水平平均均传传热热端差可表示为：端差可表示为：（4-11）将（将（4-114-11）代人（）代人（4-74-7）得：）得：（4-12）分析上式可知：对于某凝汽器，冷却水管冷却面积确定，在排汽量和总分析上式可知：对于某凝汽器，冷却水管冷却面积确定，在排汽量和总体传热系数体传热系数k k不变的前提下，传热端差随冷却水量的减少而减少。不变的前提下，传热端差随冷却水量的减少而减少。当凝汽器运行时间较长，冷却水较赃，冷却表面结垢，或真空系统当凝汽器运行时间较长，冷却水较赃，冷却表面结垢，或真空系统不严密、抽气设备工作不正常时，这些都会影响传热效果，使总体传热系数不严密、抽气设备工作不正常时，这些都会影响传热效果，使总体传热系数k k降低，引起传热端差升高，导致凝汽器压力升高，真空度降低。降低，引起传热端差升高，导致凝汽器压力升高，真空度降低。24五、五、多多 压压 凝凝 汽汽 器器 现现代代大大功功率率汽汽轮轮机机都都采采用用多多缸缸多多排排汽汽口口。为为了了提提高高大大功功率率汽汽轮轮机机的的经经济济性性，常常采采用用多多压压凝凝汽汽器器。多多压压凝凝汽汽器器就就是是将将凝凝汽汽器器的的汽汽侧侧分分隔隔成成与与汽汽轮轮机机排排汽汽口口个个数数相相同同的的两两个个或或更更多多的的互互不不相相通通的的部部分分。图图4-104-10为为双双压压凝凝汽汽器器的的示示意意图图。进进水水侧侧的的冷冷却却水水温温度度较较低低，其其对对应应汽汽侧侧压压力力也也较较低低；出出水水侧侧的冷却水温度较高，的冷却水温度较高，因此，其对应汽侧压因此，其对应汽侧压力也较高。力也较高。同理，也有三同理，也有三压、四压凝汽器。采用多压、四压凝汽器。采用多压凝汽器可以提高机组的压凝汽器可以提高机组的经济性经济性 。图4-1025 图图4-114-11为双压凝汽器（实线）和单压凝汽器（虚线）的传热过程。在热为双压凝汽器（实线）和单压凝汽器（虚线）的传热过程。在热负荷负荷Q Q、冷却面积、冷却水量及冷却水进、出口温度相同条件下，经过一系列、冷却面积、冷却水量及冷却水进、出口温度相同条件下，经过一系列推导可得出：双压凝汽器推导可得出：双压凝汽器2 2个汽室的蒸汽温度分别为个汽室的蒸汽温度分别为 ，其平均值为，其平均值为 。而单压凝汽器汽室的蒸汽温度为。而单压凝汽器汽室的蒸汽温度为 。显然，。显然，。所对应的压力所对应的压力 低于低于 对应的压力对应的压力 ，即，即 。可使热效率提高。可使热效率提高。图图4-112627第四节第四节 抽气器抽气器 1.1.抽抽气气器器的的作作用用 抽抽气气器器的的作作用用是是将将漏漏入入凝凝汽汽器器内内空空气气不不断断地地抽抽出出，以以维维持持凝凝汽汽器器的的高高度度真真空空。故故抽抽气气器器工工作作的的好好坏坏对对凝凝汽汽器器工工作作的的影影响响很很大大。任任何何一一种种抽抽汽汽器器，不不论论其其结结构构和和工工作作原原理理如如何何，都都是是一一种种压压气气器器，它它将将汽汽气气混混合合物物从从凝凝汽汽器抽气口的压力压缩到高于大气压的出口压力。器抽气口的压力压缩到高于大气压的出口压力。2.2.抽抽气气器器的的型型式式 抽抽气气器器的的型型式式有有机机械械式式和和喷喷射射式式两两种种。喷喷射射式式抽抽气气器器结结构构简简单单、工工作作可可靠靠、制制造造成成本本低低、维维护护方方便便、建建立立真真空空快快。常常用用的的喷喷射射式式抽抽气气器器有有射射汽汽抽抽气气器器和和射射水水抽抽气气器器两两种种，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。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。28 一、射汽抽气器一、射汽抽气器 （一）启动抽气器（一）启动抽气器：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，以以缩缩短短机机组组启启动动时时间间。图图4-144-14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和和扩扩压压管管C C所所组组成成。工工质质是是新新蒸蒸汽汽，新新蒸蒸汽汽进进入入工工作作喷喷嘴嘴A A，在在喷喷嘴嘴A A膨膨胀胀加加速速造造成成一一个个远远高高于于音音速速的的高高速速汽汽流流射射入入混混合合室室。高高速速汽汽流流有有很很强强的的空空吸吸作作用用，从从而而将将从从抽抽气气口口来来的的汽汽气气混混合合汽汽流流带带走走，并并进进入入扩扩压压管管C C。混混合合汽汽流流在在扩扩压压管管C C中中不不断断扩扩压压，直到压力稍大于大气压力后排入大气。直到压力稍大于大气压力后排入大气。启启动动抽抽气气器器功功率率大大建建立立真真空空快快，但但工工质质和和工工质质的的热热量量不不能能回回收收，有有经经济济损损失失。故故它它只只作作为为启启动动时时用用。一一旦旦汽汽轮轮机机正正常常工工作作以以后后，主主抽抽气气器器便便投投入入工工作作，启动抽气器停止工作。启动抽气器停止工作。29（二）主抽气器（二）主抽气器 主主抽抽气气器器的的作作用用 ：是是在在汽汽轮轮机机正正常常工工作作时时使使用用，以以维维持持凝凝汽汽器器的的高高度度真真空空。主主抽抽气气器器一一般般都都采采用用带带中中间间冷冷却却器器的的多多级级型型式式。其其目目的的在在于于可可以以得得到到更更高的真空度，同时也可以高的真空度，同时也可以回收工质回收工质和和热量热量，提高经济性。，提高经济性。两两级级射射汽汽抽抽气气器器工工作作原原理理图图(图图4-15)4-15)。凝凝汽汽器器内内的的汽汽气气混混合合物物由由第第一一级级抽抽气气器器抽抽出出，并并压压缩缩到到某某一一中中间间压压力力（低低于于大大气气压压力力），然然后后进进入入中中间间冷冷却却器器2 2。在在中中间间冷冷却却器器2 2中中，混混合合物物中中的的部部分分蒸蒸汽汽被被凝凝结结成成水水，而而未未凝凝结结的的汽汽气气混混合合物又被第二级抽走。在第二级抽气物又被第二级抽走。在第二级抽气器中，汽气混合物被压缩到略高于大气器中，汽气混合物被压缩到略高于大气压力，再经第二级冷却器压力，再经第二级冷却器4 4进一步凝结进一步凝结并回收工质和热量。最后的空气和少并回收工质和热量。最后的空气和少 量未凝结的蒸汽一起排入大气。量未凝结的蒸汽一起排入大气。30 二、射二、射 水水 抽抽 气气 器器 射射水水抽抽气气器器的的工工作作原原理理：射射水水抽抽气气器器的的工工作作原原理理同同射射汽汽抽抽气气器器相相同同，如如图图4-174-17所所示示。它它主主要要由由工工作作水水进进口口1 1、喷喷嘴嘴2 2、混混合合室室5 5、扩扩压压管管7 7和和逆逆止止阀阀6 6等等部部件件所所组组成成。压压力力水水由由射射水水泵泵供供给给，经经喷喷嘴嘴形形成成高高速速射射流流射射出出，从从而而将将凝凝汽汽器器中中的的汽汽气气混混合合物物抽抽出出 。射射水水抽抽气气器器特特点点：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200 200 MWMW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抽汽汽器器。中中小小型型汽汽轮轮机机多多采采用用射射汽汽抽抽气器作为主抽汽器。气器作为主抽汽器。31 三、三、水水 环环 式式 真真 空空 泵泵 结结构构：国国产产300MW300MW和和600MW600MW汽汽轮轮机机组组的的抽抽气气装装置置都都是是采采用用水水环环式式真真空空泵泵。其其主主要要部部件件有有叶叶轮轮和和壳壳体体。壳壳体体内内形形成成一一个个圆圆柱柱体体空空间间，叶叶轮轮偏偏心心地地安安装装在在壳壳体体内内。在在壳壳体体上上开开有有吸吸气气口口和和出出气气口口，实实行行轴轴向向吸吸气气和和排排气气。叶叶轮轮带带有有前前弯弯叶叶片片，偏偏心心地地安安装装在在充充有有适适量量工工作作水水（密密封封水水）的椭圆形泵体内。的椭圆形泵体内。32工作原理：工作原理：当当叶叶轮轮旋旋转转时时，由由于于离离心心力力作作用用，水水向向周周围围运运动动，形形成成一一个个运运动动着着的的圆圆环环（密密封封水水环环）。由由于于偏偏心心地地安安装装的的，水水环环的的内内表表面面也也就就与与叶叶轮轮偏偏心心，叶叶轮轮轮轮毂毂与与水水环环间间形形成成一一个个月月形形空空间间。叶叶轮每转一周，每两个相邻叶片轮每转一周，每两个相邻叶片与与水水环环间间所所形形成成的的空空间间均均由由小小到到大大，又又由由大大到到小小地地周周期期性性变变化化。当当空空间间处处于于由由小小到到大大变变化化时时，该该空空间间产产生生真真空空，由由进进气气口口吸吸入入气气体体。当当空空间间处处于于由由大大到到小小变变化化时时，该该空空间间产产生生压压力力，吸吸入入的的气气体体被被压压缩缩并并经经排排气气口口排排出出。这这样样，当当叶叶轮轮连连续续运运转转时时，就就不不断断地地重重复复上上述述过过程程，起起到到一一个连续抽气的作用。个连续抽气的作用。33