凝汽器真空下降的原因分析NEW

1内蒙古工业大学电力学院毕业设计〔函授〕设计题目：N100-90/535型汽轮机凝汽器真空下降的原因分析及改进措施专业：热能与动力工程班级：乌拉山动本2004学生姓名：郝凤霞工作单位：乌拉山电厂设计编号：完成时间：指导教师：温高张子敬王胜捷佐双吉施永红云峰专业职称：教授讲师讲师讲师讲师讲师2内蒙古工业大学电力学院函授毕业设计（论文）任务书班级电力学院动本2004专业热能与动力工程学生姓名郝凤霞发题日期2006年7月1日设计期限2006年7月1日至2006年10月1日指导教师温高张子敬王胜捷佐双吉施永红云峰毕业设计题目N100-90/535型汽轮机凝汽器真空下降的原因分析及改进措施成果形式完成15000到20000字左右论文一篇,用A4纸打印成册。教研室主任：张子敬（签字）系主任：张子敬（签字）3目录第一章、凝汽设备的概述..................................5第1.1节、凝汽设备的工作原理.........................5第1.2节、凝汽器设备的任务...........................6第1.3节、凝汽器的类型及构造.........................7第二章、影响凝汽器真空的原因分析........................9第2.1节、凝汽器真空下降的危害.......................9第2.2节、凝汽器真空的确定..........................10第2.3节、冷却水入口温度tw1对真空的影响............11第2.4节、冷却水温升Δt对真空的影响................11第2.5节、影响端差δt的因素........................12第2.6节、空气的影响................................14第2.7节、其他方面的影响............................14第2.8节、凝汽器的特性曲线..........................18第三章、凝汽器的运行与维护.............................18第3.1节、凝汽器真空的监督..........................18第3.2节、凝结水过冷却度的监视......................19第3.3节、对凝结水质的监督..........................19第3.4节、凝汽器的清洗..............................204第3.5节、干燥法....................................20第3.6节、反冲洗反冲洗..............................20第3.7节、胶球清洗法................................20第四章、提高凝汽器真空的措施...........................20第4.1节、凝汽设备的找漏............................21第4.2节、运行中提高凝汽器真空的措施................22第4.3节、我厂提高凝汽器真空采取措施简介............23第五章、结论...........................................28致谢：..............................................28参考资料：..........................................285第一章、凝汽设备的概述汽轮机真空是决定汽轮机经济运行的主要指标，而在运行中影响凝汽器真空原因有许多，真空下降、排汽温度升高、凝结水溶解氧量增加等。汽轮机真空系统严密性较差是一个长期未得到解决的问题，以往在电厂中曾利用落水找漏、灌水加压找漏等技术进行大量工作，但效果均不理想，我厂100MW机组，汽轮机真空系统及有关的汽封系统、加热器的疏水系统较庞大、复杂、影响汽轮机凝汽器真空系统的环节增高、影响的程度亦增加，分析真空系统的工作状况，找出影响凝汽器降真空的主要因素，从而提高机组的真空已成为改善机组运行状况、降低电煤耗、提高机组效率的主要工作。第1.1节、凝汽设备的工作原理取一容器使其内充满一个大气压下的蒸汽，这样容器内所有的空气均被排出，然后将容器密封起来进行冷却，容器中的蒸气就会放出汽化潜热而凝结成水，形成的凝结水在容器中所占比容小的多。在这种情况下，凝结水集于容器的下部，而水面以上的空间绝对压力接近于零，即形成高度的真空，凝汽器真空形成与其相似，凝汽器内的蒸汽凝结空间是汽水两相共存的，其压力是蒸汽凝结温度下的饱和压力，只要冷却水温不高，在正常条件下蒸汽凝结温度也就不高。如30℃左右的蒸汽凝结温度所对应的饱和压力约有4—5kPa,大大低于大气压力，就形成了高度真空。以水为冷却介质的凝汽设备,由凝汽器、抽汽器、循环水泵和凝结水泵以及它们之间的连接管道、阀门和附件等组成，最简单的凝汽设备示意图如图示：1—凝结器2—循环水泵3—凝结水泵4—抽汽器6汽轮机的排汽进入凝汽器1，循环泵2不断地把冷却水打入凝汽器，通过冷却水管吸收蒸汽凝结放出的热量，蒸汽被冷却并凝结成水，凝结水由凝结泵3抽走，蒸汽中不被凝结的气体及凝结气内漏入的空气将阻碍传热，因此用抽气器4不断地抽出。第1.2节、凝汽器设备的任务一是在汽轮机的排汽管内建立并保持高度真空。二是源源不断地供给锅炉纯净的凝结水作为锅炉给水。降低背压的有效方法是使汽轮机的排汽凝结成水。因为在低压的情况下，蒸汽的体积比水的体积大数万倍之多。但汽轮机的背压并不是越低越好，这是因为：1、蒸汽在级内膨胀有一个极限背压，低于这个极限背压，蒸汽将在级外发生突然膨胀，只能增加汽轮机的损失；72、背压降的太低，蒸汽的容积流量就将增得很大，因而必须增大末级的通流面积或排汽速度，但通流面积受到汽轮机叶片长度的限制，排汽速度增大，将使汽轮机相对内效率降低；3、降低背压需要增加凝汽器冷却面积或增大循环水量，使设备投资或运行费用增加。第1.3节、凝汽器的类型及构造按照不同的分类方法，凝汽器可分为不同的类型。1按照冷却水的流程，凝汽器可分为单道制、双道制及多道制。2按照冷却水进、出口水室有、无垂直隔板，凝汽器可分为单一制和对分制。3根据汽轮机排汽压力，凝汽器可分为单压式和多压式。4按汽流方向，凝汽器可分为汽流向下式、汽流向上式、汽流向心和汽流向侧式。5按照蒸汽凝结为水后是否还能得到其它蒸汽的加热，凝汽器可分为回热式与非回热式。凝汽设备中，凝结器是其中的主要组成部分，现代在电站使用的凝汽器主要是以水为冷却介质的表面式凝结器，在缺水地区可用空气凝汽器。凝器分为混合式凝汽器和表面式凝器两种。表面式凝汽器在火电站和核电站中应用广泛，如图是表面凝汽器结构图：81—排汽进口2—冷却水管3—管板4—水管5—回流水室6—出水管7—热水井8空气冷却9挡板10主凝结区冷却水管2装在管板3上，蒸汽进入凝汽器内，在冷却水管外侧空间冷却，凝结水汇集在下部热水井7中，由凝结水泵抽走冷却水，从进水管4进入凝汽器，先进入下部冷却水管内，通过回流水室5流入上部冷却水管内，再由冷却水管6排出。凝汽器的传热面分主凝结区10和空气冷却区8两部分，这两部分中间用挡板9隔开，蒸汽刚进入凝汽器时，所含的空气是不到万分之一，凝汽器总压力可用压力代替。蒸汽在主凝结区大量凝结，但空气不能凝结，到达空气流量未变，剩下的蒸汽和空气混合物进入空冷区，蒸汽继续凝结到空气抽出口处，蒸汽和空气的质量流量已是同一数量级。这时蒸汽分压力才明显减小，所对应的饱和温度也才降低，空气和很少量的蒸汽才会得到冷却，空气被冷却后，容积流量减小，抽汽器负荷减轻，抽气效果才好。由于空气抽汽器不断地抽出空气，因此正在凝结的蒸汽的空气流向抽汽器。9显然空气抽汽出口的压力Pc″最低，凝汽器入口压力Pc最高，Pc与Pc″之差是蒸汽空气混合物的流动阻力，称凝汽器汽阻ΔPc，ΔP0=Pc-Pc″。汽阻越大，凝汽器入口的压力Pc也越高，经济性越低，应尽量减小汽阻，现代凝器的汽阻可减小到260—400Pa左右。凝汽器冷却水的阻力称为水阻，由冷却水管内的沿程阻力和冷却水由水室进出冷却水管的局部阻力与水室中的流动阻力三部分组成。水阻越大，循环泵耗功越大故应减小水阻，双流程凝汽器的水阻较大约49—78kPa,单流程水阻较小。第二章、影响凝汽器真空的原因分析第2.1节、凝汽器真空下降的危害汽轮机凝结器真空的高低对机组的经济性安全性有着直接影响。首先，当凝汽器真空下降即汽轮机排汽压力升高，则蒸汽的可用焓减少，此时若维持机组负荷不变，则必须增加进汽量，从而使汽轮机汽耗率增加经济性下降。同时，汽轮机进汽量的增加，会使轴向推力增大。当轴向推力增加超过推力轴承的承载力时，会使推力轴承损坏烧毁，直至造成汽轮机动静部分磨擦的恶性事故。其次，当凝汽器真空下降，则排汽温度升高。一方面，汽轮机低压缸温度升高，这样位于低压缸的后轴承就可能会偏离正常运行时的中心线，使机组振动；同时，低压缸的高温会使低压缸结合面及低压缸排汽器与凝汽器、焊接处出现间隙空气的漏入创造了条件。另一方面，排汽温度升高，会使凝汽器冷却水管与管板胀口处受热松动，有可能造成冷却水管汇漏，恶化凝结水质。最后，凝汽器真空下降使排汽的容积流量减小。对机组未几叶片工作不利，未级要产生脱流及旋流。同时还会在叶片的某一部位产生较大的激振力，有可10能损坏叶片，造成事故。以上可以看出，运行中监视真空的变化是十分必要的。第2.2节、凝汽器真空的确定虽然提高真空可使汽轮机的理想焓降增大，功率增大，但无论从设计角度，还是从运行角度来看，都不是越高越好。真空的提高将受到蒸汽在未级叶片膨胀能力的限制。当蒸汽在未级叶片中膨胀达到最大值时，所对应的真空称极限真空。另外，提高真空需要增加凝汽器冷却面积或增大循环水量，使设备投资或运行费用增加。提高真空与使机组增加的电功率与为提高真空所消耗的循环泵电功率之差为最大值时，所对应的真空称为最有利真空。我们希望机组处在最佳真空下运行，但实际中，循环水泵的运行可能有几台，循环水量也不能连续调节，都无法维持最有利的真空。凝汽器的压力是凝汽器运行中所监视的重要参数，可由与之相对应的饱和蒸汽的温度ts来确定。如下图：凝汽器中蒸汽和冷却水温度沿冷却表面的分布11曲线1表示凝汽器为蒸汽凝结温度ts的变化,ts在主凝结区基本不变。在空冷区下降的曲线2表示冷却水由进口处的温度tw1逐渐吸热上升至出口处的温度tw2。冷却水温升Δt=tw2－tw1，冷却水的进水侧温度较低，与蒸汽传热温差较大，单位面积的热负荷大，故此处冷却水温升较快。蒸汽的饱和温度ts与冷却水出口温度tw2之差，称为凝汽器端差,δt=ts–tw2。主凝结区的凝结温度为ts=tw1+Δt+δt，在主凝结区总压力Pc与蒸汽分压力Ps相差甚微，Pc可用Ps代替，由上式计算出ts后就可求出ts对应的Ps。上式是确定凝汽器内压力Pc的理论基础。第2.3节、冷却水入口温度tw1对真空的影响据式ts=tw1+Δt+δt可知,tw1是影响凝汽器真空的主要因素之一。tw1主要是决定于电站所在地的气候和季节，无论是采用开式供水还是闭式供水系统，冬季时气温较低，从而使冷却水入口温度也降低，使凝汽器真空升高。而夏季时气温高，冷却水入口升高，凝汽器真空较低。对闭式供水系统，夏季水温还可通过补充温度较低的补充水来调节，但对水温影响不大。当电厂采用冷却水塔式或冷却水池闭式供水系统时，因冷水塔网孔赌塞，淋水盘损坏，配水不均等原因或喷水池喷咀损坏，喷水不均匀等都会使冷却效果达不到设计值，使冷却水入口高。另处，对冷水塔并列运行的电厂、冷水塔投入的台数和冷却水量的分配也影响了冷却水入口温度。如我厂三台冷却水塔并联运行，冬天为防止结冰严重，停止一台水塔运行，仍可保证入口水温的正常。夏天三台水