汽轮机凝气设备作用与工作过程.docx

一、凝气设备的主要作用 1.建立和维持汽轮机排汽口的高度真空： 核心作用！这是凝汽器最重要的功能。 蒸汽在汽轮机内膨胀做功后，压力和温度仍然较高。凝汽器通过冷却水将排汽迅速冷凝成水，其体积急剧缩小（约缩小为蒸汽体积的1/30000），从而在凝汽器内部和汽轮机排汽口处自然形成并维持高度的真空状态。 意义：维持低背压（高真空）可以显著增大蒸汽在汽轮机内的可用焓降，即蒸汽能做的有用功大大增加，从而大幅提高汽轮机组的循环热效率和输出功率。真空度每提高1kPa，效率提升可观。 2.回收凝结水： 将做功后的乏蒸汽冷凝成水（称为凝结水）。 意义：凝结水水质纯净（经过处理），是锅炉给水的主要来源（占比高达90%以上）。回收凝结水可以极大减少锅炉补充水（化学水处理）的量，降低运行成本，并减少热力系统的排污损失和水处理负担。 3.除氧作用（初步除氧）： 在凝汽器内部，蒸汽被冷凝时，大部分溶解在蒸汽中的不凝结气体（主要是氧气）会释放出来。 凝汽器通常配备有真空除氧装置（如淋水盘、溅水装置等），使凝结水在收集过程中与蒸汽充分接触，进一步去除溶解氧。 意义：减少凝结水中的溶解氧含量，减轻后续除氧器的负担，防止热力系统的管道和设备发生氧腐蚀。 4.排出不凝结气体： 在凝汽过程中，总有少量空气（通过系统不严密处漏入）和其他不凝结气体存在。这些气体会聚集在凝汽器内。 意义：如果不及时排出，这些气体会严重恶化传热效果（在换热管表面形成气膜阻碍传热），导致真空度下降，进而降低机组效率。抽气器/真空泵就是用来持续抽出这些不凝结气体的。 二、凝气设备的工作过程 凝气设备的工作过程是一个连续的循环，主要发生在凝汽器及其配套系统中： 1.排汽进入：从汽轮机低压缸做完功的低压、低温乏蒸汽，通过排汽管道进入凝汽器的壳体内部。 2.冷却水循环： 循环水泵从水源（如河流、水库、冷却塔）抽取大量的冷却水。 冷却水被加压后送入凝汽器水室。 冷却水在凝汽器内部数千根细小的铜管或不锈钢管（传热管）内高速流过。传热管束通常设计成多流程（如双流程）以增加换热面积和冷却水在管内的流速。 3.热交换与冷凝： 在凝汽器壳体内，乏蒸汽（管外）与低温冷却水（管内）通过管壁进行间接热交换。 乏蒸汽将其汽化潜热传递给管内的冷却水，自身被冷却并冷凝成水珠。 冷却水吸收热量后温度升高。 4.凝结水收集： 冷凝形成的水珠（凝结水）滴落汇集在凝汽器底部的热井中。 在收集过程中，凝结水通常流经除氧装置（如淋水盘），与剩余的少量蒸汽接触，进行初步除氧。 5.凝结水输出： 汇集在热井中的凝结水，由凝结水泵抽出。 凝结水被送往低压加热器系统和除氧器进行进一步加热、除氧和化学处理，最终作为锅炉给水循环使用。 6.冷却水排出： 吸收热量后温度升高的冷却水（温升通常为8-12°C），从凝汽器的出口水室流出。 如果采用开式循环，温排水直接排回水源（需满足环保要求）。 如果采用闭式循环（更常见），温排水被送到冷却塔进行喷淋冷却，降温后再次被循环水泵送入凝汽器重复使用。 7.不凝结气体排出（维持真空）： 在凝汽过程中，从外部漏入的空气和蒸汽中释放出的不凝结气体会聚集在凝汽器上部（特别是管束中心或专门的空气冷却区）。 抽气器（喷射器式）或真空泵（机械式）持续不断地从凝汽器的空气抽出口抽出这些不凝结气体，排入大气。 意义：这是维持凝汽器高真空度必不可少的环节。 三、总结 汽轮机凝气设备的核心任务就是通过冷却水冷凝排汽来建立并维持汽轮机运行所必需的真空环境，从而大幅提高机组效率，同时回收宝贵的凝结水作为锅炉给水，并初步去除氧气保护系统。其工作过程是一个涉及热交换、相变、流体输送和真空维持的复杂但精密的循环过程。它是整个蒸汽动力循环高效、经济、安全运行的基础保障。