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2、此，将运行良好时测定的凝汽器特性曲线与运行时实测的数据相比较，就可判断凝汽器工作状况的好坏。运行中，引起凝汽器真空度下降的主要原因是：凝汽器传热管脏污、真空系统不严密或抽气器工作不正常；另外，冷却水进口温度升高或冷却水量不足等也可能造成凝汽器真空度下降。 应该说明，图3-6祗是对特定的冷却水量所作出的凝汽器特性曲线。运行中，应根据不同冷却水进口温度和不同凝结负荷，合理调整循环水泵的台数，以保证经济运行；并可得出一组相应的凝汽器特性曲线。 在DC和t1不变的条件下，增加冷却水量可使温升t减小，传热系数K增大，从而使凝汽器压力下降（或真空度提高）。但应注意，通过增加冷却水量来降低凝汽器压力的后果，
3、一方面，它使汽轮机输出功率增大，而另一方面也将使循环水泵的耗电量增加。 图3-7确定凝汽器最有利真空度的 关系曲线 1汽机输出功率增加值?Ppu 2循环水泵耗电量增加值?Ppq 3俩者差值 图3-7表明了汽轮机输出功率与循环水泵耗电量随冷却水量变化的关系。 259 由上图可知，当汽轮机输出功率增量Pt与循环水泵耗电量增加值Ppu之差P达到最大时，对应的冷却水量是最经济的，即图上曲线3的a点。与此相应的凝汽器内的真空度称为最有利真空度或最经济真空度。对于不同蒸汽凝结负荷和冷却水进口温度，通过试验得出的最有利真空度，就可确定循环水泵的最经济供水方式，从而合理调度投入运行的循环水泵的容量和台数。 2
4、.4 凝结水过冷的原因及其改善措施 2.4.1 凝结水过冷的原因 在凝汽器中，热井中的凝结水温度tn常低于凝汽器入口蒸汽压力下的饱和温度ts，这种现象称为凝结水“过冷”，并定义ts - tn为凝结水的过冷度。 凝结水过冷不仅使冷源损失增加，影响机组的热经济性，而且凝汽水过冷的主要危害性是使凝结水的含氧量增加。因为，气体在水中的溶解能力是随着温度的升高而降低的，当水温达到饱和温度时，溶解于水中的气体几乎已全部析出。因此，凝结水过冷后，就会使一部分已析出的气体重新溶解于凝结水，使其含氧量增加。在核电厂中，对二回路水质的含氧量提出了更高的要求。即使设置了给水除氧器，也必须在凝汽器中进行真空除氧。因为
5、，给水除氧器只能保证从除氧器到蒸汽发生器之间给水的含氧量，而从凝汽器到除氧器之间的凝结水系统中，凝结水的含氧量还要由凝汽器中的真空除氧来保证。因此，对于核电厂中的凝汽器，必须采取有效措施，减少凝结水的过冷度以保证凝结水的含氧量符合规定的要求。 为了减小凝结水的过冷，下面先分析凝汽器中造成凝结水过冷的原因。 2.4.1.1 凝结液膜中存在温差 凝汽器中，蒸汽在冷却管外凝结时将形成一层液膜，如图3-8所示。液膜外表面的温度等于蒸汽压力相应的饱和温度ts，而液膜内表面的温度则等于管壁温 260 度tw，二者之间的温差通常在5 左右。所以，液膜的平均温度总是低于饱和温度ts，即处于过冷状态。 2.4.
6、1.2 凝汽器中存在汽阻 由于蒸汽在流动过程中存在流动阻力，因此从凝汽器进口到抽气口，蒸汽压力是逐步降低的。凝汽器进口处的蒸汽压力高，抽气口附近的蒸汽压力低，其压差称为“汽阻”。由于汽阻的存在，沿着蒸汽流动方向，蒸汽压力逐步下降，相应的饱和温度也逐渐降低。例如，凝汽器进口处蒸汽压力为5 kPa，相应的饱和温度为32.55 ，如果存在汽阻0.67 kPa，则抽气口处蒸汽-空气混合物的压力为4.33 kPa，相应的饱和温度为29.8。由于过冷度以进口处蒸汽压力下的饱和温度为计算基准，则由于汽阻产生2.75的过冷度。 2.4.1.3 凝汽器中存在空气 在凝汽器进口处，空气在总汽流中所占的重量百分比一
7、般不大于0.01%，可以忽略不计。 图3-8凝结液膜中的温降 随着蒸汽向抽气口方向流动并不断凝结，空气所占的比率逐渐增加。在抽气口附近，空气所占的重量百分比可达5060%，此时，蒸汽分压力大大低于混合气体的总压力。相应的凝结水温度也显著降低，造成这一区域凝结水进一步过冷。在正常运行工况下，由于这一区域的蒸汽凝结量已很少，所以对全部凝结水的平均过冷度不会产生明显的影响；因此，凝汽器中存在空气对凝结水虽然有一些影响，但并不是凝结水产生过冷的主要因数。然而，在汽轮机低负荷运行时，由于汽轮机内部负压区域的扩大，使凝汽器真空度升高，漏入的空气量增加，对凝结水的过冷就有明显的影响。 2.4.1.4 冷却管
8、表面对降落于其上的凝结水的再冷却 凝结水在下落的过程中，由于受到蒸汽的的加热，使其过冷度减小。但是， 261 当凝结水下落到下一排冷却管上时，又被该排冷却管再冷却而使其过冷度增加。 由于以上原因，凝结水过冷现象不可避免，特别在汽轮机低负荷运行时，凝结水的过冷度将会增加。但是，设计良好的凝汽器，可以使凝结水的过冷度降低到最大限度。例如降低到0.51.0 ，从而满足核电厂及大型机组对凝结水除氧的要求。 2.4.2 改善凝结水过冷的措施 2.4.2.1 采用蒸汽回热式凝汽器 早期凝汽器设计常使管束密集布置，致使蒸汽不能通畅地进入管束各个部位，与具有过冷度的凝结水充分接触，进行有效的热-质交换。近代大
9、型凝汽器设计的特点之一是，使管束留有一定的蒸汽通道，使一部分蒸汽能直接通向凝结水底部。在凝结水下落到热井之前，有机会与蒸汽进行充分的接触，通过蒸汽的再加热，使凝结水的过冷度与含氧量显著降低。这种效应称为蒸汽回热作用。通过合理布置蒸汽通道，使凝结水得到回热作用的凝汽器称为“回热式凝汽器”。 合理的管束布置，对于强化回热作用，降低流动汽阻具有重要意义。回热式凝汽器常采用的一种管束布置形式是辐射型，其特点是，采用回旋状的带状管束排列。带状外侧形成逐渐变窄的蒸汽流道，使蒸汽均匀分配。带状内侧形成的流道使蒸汽-空气混合物能直接通往空气冷却区的抽气口。蒸汽在任何方向穿过的管排数不超过1216排，这样不仅能
10、对凝结水进行有效的回热，而且使流动汽阻大大降低（通常可降低到0.260.4 kPa）。显然，这种形式的管束布置能减少凝结水过冷，满足良好除氧性能的要求。 2.4.2.2 改进空气抽出系统 在电厂运行中，有效地抽除空气对于保证凝汽器良好的除氧效果是很重要的。许多凝汽器在高负荷下能充分地除氧，但在低负荷下除氧效果不良。 在低负荷时，由于循环水温升减小，凝汽器压力和相应的蒸汽饱和温度也降低，使蒸汽凝结区的面积缩小而空气冷却区面积增大，造成凝结水含氧量增加。试验结果表明，在25%额定负荷时，空气的泄漏量约为100 %负荷时的一倍。因此 262 在低负荷启动时，必须抽除更多的空气以保持凝汽器的最低压力。
11、这意味着，在较低的凝汽器压力下，抽气器要有抽出更多空气的能力。 2.4.2.3 采用鼓泡式除氧装置 无论管束如何改进,总有一些氧气仍会溶解在凝结水中，特别是在启动、低负荷及其它非正常运行方式时，氧气的溶解量会更大。排除这些氧气的有效方法，是在凝汽器热井中安装除氧装置，例如采用鼓泡式除氧装置，如图3-9所示。 鼓泡式除氧装置的工作原理：管束末的凝结水被一块略有倾斜的挡板引到一块多孔板的上方，加热蒸汽经蒸汽室向上穿过多孔板，反复鼓动多孔板上方的凝结水并使其再热。当凝结水达到并超过饱和温度时闪发成为蒸汽，并使其中溶解的气体析出。析出的气体被向上流动的蒸汽带走，除氧后的凝结水通过堰板流向出口。 加热蒸
12、汽的压力应稍高于凝汽器压力，可用汽轮机抽汽或辅助汽源。当凝结水的含氧量符合除氧要求时，可以切除汽源。 试验证明，在启动、低负荷及变动工况时，鼓泡装置能有效地改善除氧性能。图3-10表示鼓泡装置改善除氧效果的情况。 图3-9 鼓泡式除氧装置 图3-10 鼓泡装置对除氧效果的改善情况 1无除氧装置；2具有鼓泡装置。 263 第三部分 凝汽器（冷凝器） 第一章 凝汽设备作用、组成与工作原理 1.1 凝汽设备的作用 凝汽设备是汽轮机组的一个重要辅机，在电厂凝汽式汽轮机组的热力循环中，凝汽设备起着冷源的作用，它对整个电厂的安全、经济运行具有重要作用。它的主要任务是将汽轮机排汽凝结成水，在汽轮机排汽口建立
13、与维持一定的真空度；并把凝结水送回蒸汽发生器（或锅炉）继续使用。 凝汽设备的作用具体地可归结为四个方面： (1) 凝结作用 凝汽器通过冷却水与汽轮机排汽的热交换，带走排汽的汽化潜热而使其凝结成水，凝结水经回热加热后作为蒸汽发生器（或锅炉）的给水重复使用。 (2) 建立并维持一定的真空 这是降低汽轮机的背压、提高电厂循环热效率所必需的。 (3) 除氧作用 现代凝汽器，特别是沸水堆核电机组的凝汽器，都要求有除氧作用，以适应机组的防腐要求。 (4) 蓄水作用 凝汽器的蓄水作用既是汇集和贮存凝结水、热力系统中的各种疏水、排汽和化学补给水的需要，也是缓冲运行中机组流量急剧变化、提高系统调节稳定性的需要，
14、并且是确保凝结水泵必要的吸水压头的需要。 249 1.2 凝汽设备的组成 图3-1凝汽设备的连接系统 1-汽轮机 2发电机 3凝汽器 4冷却水泵 5凝结水泵 6抽气器 凝汽设备由凝汽器、冷却水泵、抽气器和凝结水泵组成。图3-1表示凝汽设备的系统图。 其中，各组成部分的作用如下： 凝汽器，它是凝汽设备的主要部分。其作用是：利用低温的冷却水，使汽轮机排出的蒸汽在其中凝结放热，将蒸汽凝结成水，为汽轮机排汽口建立与维持一定的真空度；对凝结水除氧；以及蓄水。 冷却水泵的作用：为凝汽器提供低温的冷却水，并带走汽轮机排汽在凝汽器中放出的热量； 抽气器的作用：由于凝汽器处于真空条件下工作，所以在凝汽器开始运行
15、时，必须要用抽气器将其壳体内的空气抽出以建立真空；并在凝汽器运行过程中，将汽轮机排汽中夹带的空气和从真空系统不严密处漏入的空气不断抽出，以维持凝 250 汽器的真空。 凝结水泵的作用：把凝结水送回蒸气发生器（或锅炉）继续使用。 1.3 凝汽设备的工作原理 当凝汽器开始工作时，先由抽气器抽去凝汽器壳体内的空气，为其建立一定的真空度；接着，从汽轮机来的排汽进入凝汽器壳侧，由冷却水泵来的低温冷却水进入凝汽器管侧，通过冷凝管束使蒸汽凝结成水，并将凝结放出的热量带走；同时，为了维持凝汽器的真空度和减少不凝性气体对传热的影响，利用抽气器不断抽除凝汽器中积聚的空气；最后，通过凝结水泵将凝结水送回蒸汽发生器（或锅炉）继续使用。 251 第二章 凝汽器的工作原理 2.1 凝汽器的压力（真空度）
