凝汽器在汽輪機中的裝配與應用

黃西衛(wèi)

摘要：凝汽器式汽輪機組中十分重要的組成部分，對凝汽器的認識程度和裝配選型很大程度上決定了汽輪機的安全可靠運行。本文以汽輪機凝汽器為研究對象，分別討論了凝汽器設備的任務與組成、凝汽器的主要分類以及對凝汽器補水霧化裝置的改造方法進行了介紹，通過不斷的技術(shù)改造，可以實現(xiàn)凝汽器安全平穩(wěn)運行，保證了汽輪機的高效工作。

關鍵詞：汽輪機；凝汽器；裝配；改造

在汽輪機中，凝汽器是其重要的輔助部件。伴隨著汽輪機裝機功率的不斷增長，與其配套的凝汽器尺寸重量也趨于大型化。特別是直流鍋爐與核動力裝置的出現(xiàn)和廣泛應用，汽輪機凝汽器所起到的作用也大為提高。近些年來，世界上的許多國家投入了大量資金和人力研制動力設備，研究凝汽器的相關工作就是其中重要內(nèi)容，研究成果較為豐碩[1-2]，同時也出版了一大批相關的文獻資料，極大推動了凝汽器的設計制造水準。為了提高凝汽器設計、制造、運行水準，提高對凝汽器在汽輪機中重要地位的認識，本文對汽輪機凝汽器進行概述，分析了凝汽器補水霧化裝置改造方法，為凝汽器在汽輪機中的裝配技術(shù)提供一定技術(shù)參考。

1.凝氣器的主要組成

整套凝氣設備主要由四部分組成：①凝汽器；②冷卻水泵；③凝結(jié)水泵；④抽氣器（圖1），凝汽器則是整套系統(tǒng)的核心部分[3]。冷卻水泵抽取帶有一定壓力的冷卻水，流經(jīng)凝汽器的冷卻水管，將蒸汽液化過程中的熱量由冷卻水帶走，帶有一定熱量的凝結(jié)水經(jīng)凝汽器下部的凝結(jié)水泵抽出，運送至鍋爐或者蒸汽發(fā)生器循環(huán)使用。

汽輪機中蒸汽在凝汽器中進行凝結(jié)所處的壓力幾乎相等，而其凝結(jié)時的飽和溫度決定了所具有的絕對壓力值，而飽和溫度與冷卻水溫度（約0～30℃）、冷卻水同蒸汽之間的傳熱溫差（10～20℃）密切相關。標準大氣壓下的蒸汽飽和溫度等于100℃，所以凝汽器的工作氣壓遠低于標準大氣壓[3-4]。依照凝汽器工作原理，凝汽器具有的真空度密切影響著汽輪機組工作狀態(tài)。需要指出的是，不能只依據(jù)蒸汽凝結(jié)后急劇減少的比容來判定凝汽器的真空程度，也就是如果發(fā)現(xiàn)凝汽器的真空度未達到工作的要求需要綜合考慮多種因素，事實上凝汽設備相關的抽氣器、冷卻水泵、凝結(jié)水泵也與凝汽器真空度有關，上述設備的正確選型與設計均會較大程度的影響凝汽器的真空度。

2.凝汽器的分類

從蒸汽動力裝置本質(zhì)上看，凝汽器主要作為凝結(jié)汽輪機中的蒸汽，回收機組中的凝結(jié)水，能夠根據(jù)其配置特征劃分為蒸汽機凝汽器、汽輪機凝汽器兩種類型，裝配于主機的凝汽器和配置于輔機的凝汽器，還包括固定式凝汽器與運輸式凝汽器；按電站汽輪機功率大小的概念，可相應地分為大型、中型、小型凝汽器，按蒸汽凝結(jié)的方式，可分為混合式凝汽器和表面式凝汽器。大型凝汽器的分類如表2所示[5]。

電站凝汽器僅限于采用表面式凝汽器，其中冷卻介質(zhì)與蒸汽被冷卻表面隔開，互不接觸，以保證得到適用于鍋爐或蒸汽發(fā)生器給水的潔凈的凝結(jié)水。

3. 凝汽器補水霧化裝置改造方法

凝汽器原補水管道為多孔管結(jié)構(gòu)，具有分散淋灑補水的作用，使補水均勻淋灑于凝汽器中，與汽輪機排汽換熱，達到初步除氧的作用。凝汽器補水霧化裝置的作用是使進入凝汽器喉部的補水達到霧化效果。根據(jù)供熱需求的差異，補水方式主要為以下兩種：工況1：供熱需求較低時，補水為0～50t/h；工況2：達到最大供熱量時，補水最高為140t/h，調(diào)節(jié)閥閥后壓力0.2MPa[6]。

為了同時滿足以上兩種補水工況以及介于以上兩種工況之間的工況，可在補水調(diào)閥后設置增加一路補水支路，在原補水管道上增設置一個截止閥（如圖2）。當補水量不大于補水工況1時，打開截止閥，使補水僅從原管路流入凝汽器，當補水量大于補水工況1時，關閉截止閥，使補水經(jīng)霧化支路克服霧化噴嘴彈簧阻力進入凝汽器。根據(jù)工況2設置適用于該補水支路的噴嘴組，能滿足最大流量補水的霧化效果。同時，考慮到補水接口標高較低，距離低壓缸排汽口約2m，距離管束約1m，可以將噴嘴噴射方向設置為向上噴射。噴嘴可選取小流量噴嘴，其噴射距離有限，避免將補水噴入低壓缸。

4.結(jié)語

凝汽器是汽輪機組中主要的結(jié)構(gòu)組成之一，也是汽輪機組熱力系統(tǒng)關鍵性部分，凝汽器的性能對于汽輪機組的安全性與經(jīng)濟性起著決定性作用，因而根據(jù)實際情況選用合適的汽輪機凝汽器，同時通過技術(shù)改造不斷的提高凝汽器的效率也是提高汽輪機組性能的關鍵環(huán)節(jié)，在未來一段時間內(nèi)不斷的技術(shù)改造會是凝汽器高效率運行和汽輪機節(jié)能的重要研究方向。

參考文獻

[1]杜小澤，楊立軍，金衍勝，等. 火電站直接空冷凝汽器傳熱系數(shù)實驗關聯(lián)式[J]. 中國電機工程學報，2008，28（14）.

[2]李勇，董玉亮，曹祖慶. 考慮節(jié)水因素的凝汽器最佳真空的確定方法[J]. 動力工程，2001，21（4）.

[3]周蘭欣，張學鐳，陳素敏，等. 凝汽器壓力應達值的確定方法[J]. 汽輪機技術(shù)，2002，44（3）.

[4]李勇，曹麗華，趙金峰，等. 考慮更多因素的凝汽器最佳真空確定方法[J]. 中國電機工程學報，2006，26（4）.

[5]馬良玉，王兵樹，佟振聲，等.對分式凝汽器故障診斷的模糊模式識別及神經(jīng)網(wǎng)絡方法[J]. 中國電機工程學報，2001，21（8）.

[6]呂劍虹，王建武，王永生，等. 200 MW及以下容量機組除氧器和凝汽器水位多變量模糊控制系統(tǒng)[J]. 中國電力，2001，34（1）：55-58.

（作者單位：江蘇華電儀征熱電有限公司）