簡介
汽輪機最常用的凝汽器為表面式。冷卻水排入冷卻水池或冷卻水塔降溫後再循環使用。靠近江、河、湖泊的電廠,如水量充足,可將由凝汽器排出的冷卻水直接排入江、河、湖泊,稱為徑流冷卻方式。但這種方式可能對河流湖泊造成
熱污染。嚴重缺水地區的電廠,可採用空冷式凝汽器。但它結構龐大,金屬材料消耗多,除列車電站外,一般電廠較少採用。老式電廠中,有的採用
混合式凝汽器,汽輪機排汽與冷卻水直接混合接觸冷卻。但因排汽凝結水被冷卻水污染,需要處理後才能作為鍋爐給水,已很少採用。
工作原理
主要由汽輪機本體、凝結水泵、凝汽器和循環水泵等部分組成,是指蒸汽在汽輪機內做功之後進入凝汽器由氣體冷卻成為水,隨後經凝結水泵送回鍋爐。而在這當中,
凝汽器起到了至關重要的作用,其主要目的是提高汽輪機的熱效率,這是個運用蒸汽再冷卻成為水的過程中,其體積會大幅度減小,使得剩下的空間變成真空,增大了蒸汽的理想焓。
抽氣器的作用是在汽輪機啟動前,使
汽輪機和凝汽器建立必要的真空,在凝汽式汽輪機運行中,及時地將空氣及其他不凝結氣體從凝汽設備中不斷抽出,以保證凝汽器換熱管換熱效率,維持真空度。抽真空設備性能的好壞,直接決定了凝汽式汽輪機排汽壓力的高低,進而影響了機組焓降的大小和耗汽量的高低 ;不同的抽真空方
式,會影響汽輪機組的設備投資成本、操作方式繁簡和系統複雜程度,所以抽真空設備對凝汽式汽輪機而言是相當重要的。
運行特性
凝汽式汽輪機的排汽壓力對運行經濟性有明顯影響。影響凝汽器真空度的主要因素是冷卻水進口溫度和
冷卻倍率。前者與電廠所在地區、季節及供水方式有關;後者表示冷卻水設計流量與汽輪機排汽量之比。冷卻倍率大,可獲得較高真空度。但冷卻倍率增大的同時增加了循環水泵的功耗和設備投資。一般表面式凝汽器的冷卻倍率設計為60~120。 由於凝汽式汽輪機循環水的需要量很大,水源條件成為電廠選址的重要條件之一。
理想情況下表面式凝汽器的凝水溫度應與排汽溫度相同,被冷卻水帶走的熱量僅為排汽的
汽化潛熱。但實際運行中,由於排汽流動阻力及非凝結氣體的存在,導致凝結水溫度低於排汽溫度,兩者的溫差稱為過冷卻度。冷卻水管布置不當,運行中凝結水位過高而浸泡冷卻水管,均會加大過冷卻度。正常情況過冷卻度應不大於1~2℃。
機組功率
降低凝汽式汽輪機的排汽壓力,雖可提高熱效率,但因排汽比容增大,汽輪機末級通流面積和葉片需要相應增大,這加大了製造成本,使加工困難。因此,最佳排汽壓力需通過技術經濟綜合分析確定。一般凝汽式汽輪機排汽壓力取為0.004~0.006兆帕。
汽輪機功率決定於蒸汽流量。凝汽式汽輪機可通過的最大流量決定於末級葉片長度。由於葉片越大,離心力越大,這使它受到材料強度的限制。末級葉片最大長度可達1000~1200毫米,葉片頂端最大允許圓周速度為550~650米/秒,單排汽口極限功率約為100~120兆瓦。低壓缸採用分流式結構可提高單機功率。到80年代末,常規火電廠最大凝汽式單機功率,雙軸機組為1300兆瓦,單軸機組為800兆瓦。
凝汽式機組設計為低轉速(1500或1800轉/分)時,可提高極限功率,但這又使汽輪機尺寸及材料消耗增加,因為汽輪機總重量與轉速的三次方成反比。因此,除
核電站為適應低參數、大流量特點,常採用低速汽輪機外,中國火力發電廠均採用3000轉/分汽輪機。
故障解決
凝汽式汽輪機在運行過程中,氣缸由於
鑄造缺陷、受應力作用變形、隔板及汽封套或掛耳壓板的膨脹間隙不合適、氣缸密封劑雜質過多、螺栓緊力不足或緊固順序不正確等原因,結合面常會出現變形、滲漏等現象,影響機組的安全運行。
凝汽式汽輪機滲漏處理方法
針對氣缸變形和泄漏的問題,首先要用長平尺和塞尺檢查汽缸結合面的變形情況,再根據泄漏程度採取不同的解決方法:
1.汽缸變形較大或漏汽嚴重的結合面,採用研刮結合面的方法
如果上缸結合面變形在0.05mm範圍內,以上缸結合面為基準面,在下缸結合面塗紅丹或是壓印藍紙,根據痕跡研刮下缸。如果上缸的結合面變形量大,在上缸塗紅丹,用大平尺研出痕跡,把上缸研平。
由於汽缸結合面被蒸汽沖刷或腐蝕出溝痕,選用適當的焊條把溝痕添平,用平板或平尺研出痕跡,研刮焊道和結合面在同一平面內。當汽缸結合面大面積漏汽,間隙在0.50mm左右時,為了減少研刮的工作量,可用塗鍍的工藝。
4.結合面加墊的方法
如果結合面的局部間隙泄漏不是很大,可用80—100目的銅網經熱處理使其硬度降低,然後剪成適當的形狀,鋪在結合面的漏汽處,再配以汽缸密封劑。
5.控制螺栓應力的方法
如果汽缸結合面的變形較小,而且很均勻,可在有間隙處更換新的
螺栓,或是適當的加大螺栓的預緊力。按從中間向兩邊同時緊固,也就是從垂弧最大處或是受力變形最大的地方緊固螺栓。