《汽轮机原理》讲稿第05章.ppt
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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。第一节凝汽设备的工作原理和任务一,凝汽设备的工作原理1,工作原理:根据汽轮发电机组的热效率进行分析其中,------整机理想焓降;-------蒸汽初焓;(-)----为每kg蒸汽在锅炉中的吸热量。——排汽焓;——给水焓。分析上式:要提高效率,则提高理想焓降,即提高新蒸汽的初焓,降低排汽焓(压力)。本章只是讨论降低排汽焓值的问题。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2kpa,循环热效率就可以提高约3.5%。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。而降低排汽压力的最有效的办法是: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,体积突然缩小(如在0.0049Mpa下,蒸汽比水的容积大28000倍)而形成真空。同时再用抽气器或者真空泵将漏入空气不断地抽出,保持真空。在凝结中生成的凝结水,经汇集以后,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。2,主要任务:(1)建立并维持高度真空,即降低排汽焓值,提高理想焓降,使蒸汽中较多的热能转变为机械能。(2)将蒸汽凝结成水,并将凝结水回收到锅炉作为给水。3,排汽压力的最佳值:降低排汽焓值,提高理想焓降,可以提高效率。但不是排汽压力越低越好。这是因为:(1)当降低排汽压力,则比容v增加,汽轮机排汽部分的尺寸增大,成本上升。而且制造困难,材料也受到限制。(2)当降低排汽压力,则比容v增加,凝汽器的冷却面积增大,冷却水量增大,厂用电增大。因此,对排汽压力和其他几个方面要作技术经济对比而定。一般,最佳排汽压力为=0.00294~0.00686Mpa(0.03~0.07ata),通常取0.005Mpa。二,凝汽系统及主要设备:1、最简单的凝汽设备原则性系统图(图5—1)。其主要设备有凝汽器、凝结水泵、抽气器、循环水泵等。(1)汽轮机;(2)发电机;(3)凝汽器:使排汽在凝汽器3中不断地凝结成水,建立高度真空;将凝结时放出的热量排出、将生成的凝结水汇集送走;(4)循环水泵:为凝汽器提供冷却水;(5)凝结水泵: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,并送往给给水回热加热系统;(6)抽气器:抽出漏入凝汽器内的空气,以维持高度真空。(1),间接空气冷却系统:空气冷却式凝汽系统如图所示。其主要设备有:混合式凝汽器、凝结水泵、循环水泵、空气冷却塔、空气冷却器等。其中,空气冷却塔是一个巨大的建筑物,呈双曲旋转形,空气冷却器布置在空气冷却塔下部周围墙体上。利用高低压力差,将冷风通过空气冷却器吸入塔内,形成自然对流。由于流过空气冷却器的空气的自然对流,将循环水中的热量带走。循环水的温度在空气冷却器中得到降低之后,送入混合式凝汽器中去凝结汽轮机的排汽。这种空气冷却式凝汽系统,设备、建筑费用高,但可以节约大量的水。我国山西大同第二发电厂有两台200MW汽轮发电机组用了此系统。(2)直接空气冷却系统:用空气作为冷却工质的凝汽器用于空气直接冷却式凝汽系统,如图。汽轮机的排汽送到热交换器管束内直接凝结成水。热交换器管束外侧则利用强制通风带走蒸汽凝结时放出的汽化潜热。由于空气传热系数小、则要求冷却面积大。因此,这种空气直接冷却式凝汽器体积庞大,无法和普通凝汽器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或厂房顶部。因此,其汽轮机的排汽管道很长。这种空气直接冷却式凝汽系统,在世界上已有(德国)电厂采用,但我国目前还没有电厂采用。4,运行对凝汽设备的要求:(1)凝汽器冷却管应具有较好的传热系数,保证良好的传热效果。自然冷却水泥沙、污染,要清洗;(2)凝结水温度不应低于排汽压力对应的饱和温度,以免增加过冷度。这和供水方式、季节、地理位置有关;(3)蒸汽在凝汽器内的阻力要小,以降低排汽口压力和减少凝结水过冷度。第二节凝汽器二,表面式凝汽器在表面式凝汽器内,冷却工质与蒸汽由冷却表面隔开。根据冷却工质不同,表面式凝汽器又分为空气冷却和水冷却两种。用水作为冷却工质的凝汽器简称为表面式凝汽器。由于水的传热系数比空气大,能保证凝汽器内维持高度真空和获得洁净的凝结水。因此,国内外火电厂主要采用这种凝汽器。1,表面式凝汽器的结构如图5---3所示,凝汽器的外壳通常钢板做成圆柱形、椭圆形或者方箱形。外壳两端连接着形成水室的端盖2和3,外壳内的两端又装有管板4,管板4上装有很多冷却管。凝汽器内部空间被冷却管分隔成两部分:蒸汽空间(汽侧)和冷却水空间(水侧)。5,减少汽侧阻力为了使汽气混合物向抽气口流动,则抽气口的压力应比凝汽器的压力更低一些。压力差就是凝汽器的汽阻。汽阻大