凝汽器真空下降的原因分析及预防措施(2)

根据汽轮机排气凝结方式不同，用于发电厂的空冷系统又可以分为直接空冷系统和间接空冷系统两种方式。

直接空冷系统，又称空气冷凝系统。汽轮经排气经粗大排气管道送至室外布置的空冷凝汽器的翅片管束中，冷却空气在翅片管外流动经管内的排气凝结，得到的凝结水由凝结水泵送至回热系统，其流程如图2-1所示：

图2-1 直接空冷系统原则性汽水系统

1-锅炉；2-过热器；3-汽轮机；4-空冷凝汽器；5-凝结水泵；6-凝结水精处理装置；

7-凝结水升压泵；8-低压加热器；9-除氧器；10-给水泵；11-高压加热器；12-汽轮机排气管道；13-轴流冷却风机；14-立式电动机；15-凝结水箱；16-除铁器；17-发电机

直接空冷系统的优点；不需要冷却水等中间介质；系统设备少，结构简单，系统投资较少；缺点：粗大的排汽管道密封困难，维持真空困难，启动时抽真空时间较长；采用强制通风，耗电量大，噪音大。

根据凝汽器型式的不同及所采用的冷却介质不同，间接空冷系统可分为具有混合式凝汽器的间接空冷系统、具有表面式凝汽器的间接空冷系统和采用冷却剂的间接空冷系统三种方式。

具有混合式式凝汽器的间接空冷系统又称海勒式间接空冷系统。汽轮机的排气在混合式凝汽器中与喷管喷射出来的冷却水形成的水膜直接接触，进行换热凝结，蒸汽凝结水与冷却水混合在一起，除用凝结水泵将其中约2%的水送回到回热系统外，其余的水用循环水泵送到布置在干式冷却塔中的散热器中，由空气进行冷却，然后通过调压水轮机回收部分能量后又被送回到混合式凝汽器中进行下一循环，其流程如图2-2所示。

2-2 海勒式空冷机组原则性汽水系统

1-锅炉；2-过热器；3-汽轮机；4-喷射式凝汽器；5-凝结水泵；6-凝结水精处理装置；

7-凝结水升压泵；8-低压加热器；9-除氧器；10-给水泵；11-高压加热器；12-冷却水循环泵；13-调压水轮机；14-全铝制散热器；15-空冷塔；16-旁冷节流阀；17-发电机

海勒式间接空冷系统的优点：以微正压的低压水系统运行，较易掌握，而且年平均背压较低，机组煤耗较低；缺点：系统结构复杂，设备多，投资大；系统容易发生冰冻；化学水耗水大。

具有表面式凝汽器、散热器通常在塔内呈倾斜布置的间接空冷系统又称哈蒙式间接空冷系统。这种空冷系统由表面式凝汽器和空冷塔中安置的散热器构成，并在空冷系统回路中设置了对冷却水膨胀起补偿作用的膨胀水箱，空冷散热器冷却后的低温冷却水在表面式凝汽器中，通过金属管壁与汽轮机排气进行对流换热，水蒸气在金属管壁凝结后，凝结水汇于凝汽器底部热井，由凝结水泵送回汽轮机会热系统。温度升高的冷却水经循环水泵送入自然通风塔，在空冷散热器中与空气对流换热，冷却后的循环水再送回表面式凝汽器中冷却汽轮机排气，完成一个闭路循环，其流程如图2-3所示。

2-3 哈蒙式空冷机组原则性汽水系统

1-锅炉；2-过热器；3-汽轮机；4-表面式凝汽器；5-凝结水泵；6-凝结水精处理装置；

7-凝结水升压泵；8-低压加热器；9-除氧器；10-给水泵；11-高压加热器；12-冷却水循环泵；13-调压水轮机；14-全铝制散热器；15-空冷塔；16-旁路节流阀；17-发电机

哈蒙式间接空冷系统的优点：节约厂用电、设备少、冷却水系统与汽水系统分开，两者水质均可保证、冷却水系统防冻性能好；缺点：空冷塔占地大，基建投资多；系统中要进行两次表面式换热，使全厂热效率有所降低。

采用冷却剂代替水的间接空冷系统冷却方式采用低沸点工质（如氟利昂、氨甲基丙醇、丁二醇等）代替水作为中间冷却介质。

二、低沸点冷却介质与空气进行热交换可以省去循环水泵，系统比较简单、传热性能良好。但冷却剂价格昂贵，其中一些其他问题有待于进一步解决。因此，目前这种冷却系统尚处于探讨之中，虽然有一些文章对此进行论述，但是无大型机组应用实例报道。

第二节 凝汽器的工作特性 （一）凝汽器压力的影响因素 1、冷却水进口温度tw1

由公式（2-1）可知，如果tw1降低，则ts与ps必然降低，反之亦然。tw1取决于冷却水的供水方式、季节和电厂所处的地区。若采用开式供水方式，tw1完全由季节和电厂所处地区决定。若采用闭式循环供水方式，tw1除受季节和电厂所处的地区影响外，还取决于该系统冷却水冷却设备运行的好坏，如冷却塔和喷水池。 2、冷却水温升?t

根据式（2-1），如果?t降低，则ts与ps必然降低，反之亦然。

冷却水温升?t可根据凝汽器的热平衡方程式求得

?t??hc?hc?hc?hc （式2-2） ?DwcmpcpDc?为凝汽器中的蒸汽和凝结水的焓，kJ/kg；DC、Dw分别为进入凝式中：hc、hc汽器的蒸汽量和冷却水量，kJ/h；cp为水的比定压热容，在低温范围内可视为定值，cp=4.1868kJ/(kg?K)。

式中的比值Dw/Dc为凝汽器的冷却倍率，用m表示。m的大小涉及循环水泵的

?）耗功和末级叶片的尺寸，应通过技术经济比较确定。（hc?hcm一般为50～120。?）是每千克蒸汽的凝结放热量，在凝气式汽轮机通常的排气压力范围内，（hc?hc约为2180kJ/kg。于是式中（2-2）可改写为

?t?520 （2-3） m由式（2-3）可知，?t和m成正比，亦即?t与Dc成正比，和Dw成反比。在一定的冷却水量Dw下，如果Dc降低，则?t减少。在Dc一定的情况下，如果冷却水量Dw减少，则?t增加，在运行时，进入凝汽器的蒸汽量Dc是由外界负荷决定的。冷却水量减少的主要原因是循环水泵出力不足或水阻增加，而水阻增加的主要原因是冷却水管堵塞、循环水泵出口阀或凝汽器进水阀开度不足以及虹吸破坏。 3、传热端差?t

根据式（2-1），如果?t增大，则ts与pc必然升高，反之亦然。 凝汽器传热端差?t可根据凝汽器的传热方程求出

?t??t （5-4）

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