第5章 凝结水系统确定
凝结水经LP侧壳体部分蒸汽回热后被引入凝结水回热管系，通过淋水盘与HP侧壳体中凝结水汇合，同时被HP侧壳体中部分蒸汽回热，以减小凝结水过冷度。被回热的凝结水汇集于热井内，由凝结水泵抽出，升压后输入主凝结水系统。HP侧壳体与LP侧壳体剩余的汽气混合物经空冷区再次进行热交换后，少量未凝结的蒸汽和空气混合物经抽气口由抽真空设备抽出。 5.3.1.2凝气设备主要任务
凝气设备的主要任务包括以下两方面：一方面是在汽轮机排汽口建立并维持高度真空;另一方面是将汽轮机的排汽凝结成洁净的凝结水作为锅炉的给水循环使用。 5.3.1.3凝气设备组成及作用
凝气设备主要有凝汽器（冷凝器）、冷却水泵（循环水泵）、水环式正空泵、凝结水泵组成。
凝汽器（冷凝器）的作用是利用低温冷却水，将汽轮机的排汽凝结成水，为汽轮机排汽口建立与维持一定的真空度、对凝结水除氧、蓄水。
冷却水泵（循环水泵）的作用是为凝汽器提供低温冷却水，并带走汽轮机排汽在凝汽器中放出的热量。
水环式真空泵的作用是在凝汽器开始运行时，抽出凝汽器壳体内的空气以建立真空；在凝汽器运行过程中，将汽轮机排汽中夹带的空气和从真空系统部严密处漏入的空气不断抽出，以维持凝汽器的真空。
凝结水泵的作用是把凝结水送回锅炉（蒸汽发生器）或回热加热系统继续使用。
5.3.2凝汽器简介
5.3.2.1凝汽器的结构
按照冷却介质的不同，现在热力发电厂使用的凝汽器可以分为以空气为冷却介
质的空气凝汽器和以水为冷却介质的表面式凝汽器两种。然而，由于空气凝汽器结构庞大、金属耗量多，并且建立的真空度也相对较低，故在一般的固定式电站中并不采用，只有在严重缺水的地区电站或有些移动式发电机组上才使用。而水的放热系数高，且表面式凝汽器又能收回洁净的凝结水，因此水冷却表面式凝汽器能很好地完成凝汽设备的另个任务，故而称为现代发电厂汽轮机装置中采用的主要型式，本设计采用水冷表面式凝汽器。
按凝汽器内凝结换热的强度将换热面分为主凝结区和空气冷却区两部分，这两部分之间用挡板隔开。空气冷却区的换热面积约占总换热面积的5～10%。蒸汽刚刚进入凝汽器时，空气相对含量很小，凝汽器总压力基本等于蒸汽分压力。蒸汽在主凝结区大量凝结，但空气不能凝结，到达空气冷却区入口时蒸汽相对含量已经大为减少。蒸汽在空气冷却区继续凝结，到空气抽出口处，蒸汽和空气的质量流量已
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第5章 凝结水系统确定
经是同一数量级了，这时蒸汽分压力才明显减少，对应饱和温度也才降低，空气和很少量的蒸汽才会得到冷却。因此，设置空气冷却区可使蒸汽进一步凝结，使被抽出的汽-气混合物中的蒸汽量大为减少。同时，气体混合物进一步被冷却使其容积流量减少，这不仅减少了工质的浪费，也减轻了抽汽的负担。 5.3.2.2凝汽器的汽阻和水阻
抽汽设备不断地将凝汽器内不凝结的空气和其他气体由空气抽出口抽出，无疑在空气抽出口处的压力最低，而凝汽器蒸汽入口处的压力最高，这两个压力之差就是蒸汽空气混合物的流动阻力，称为凝汽器的汽阻。汽阻越大，凝汽器蒸汽入口处的压力越高，汽轮机运行经济性降低。同时，由于汽阻的存在将使凝结水的过冷度和含氧量增大，因此应力求减小凝汽器的汽阻值。
冷却水在凝汽器内的循环通道中所受到的阻力称为水阻。凝汽器中的水阻主要包括冷却水管内的流动阻力、冷却水进入和离开冷却水管时产生的局部阻力、以及冷却水在水室中和进出水室时的阻力三部分组成。 5.3.2.3凝结水过冷
理想情况下，凝结水的温度应该是凝汽器压力下的饱和温度，当凝结水的温度低于凝汽器压力下的饱和温度时，即为凝结水过冷，所低的度数称为过冷度。
由于凝结水过冷，表明蒸汽冷凝过程中，传给冷却水的热量增大，冷却水带走了额外的数量，降低了汽轮机组的热经济性；此外，凝结水的含氧量也与凝结水的过冷度有关，往往是因凝结水过冷而产生的结果。 5.3.2.4真空除氧
凝结水含氧量大是导致铜管及凝结水系统管道阀门腐蚀、降低设备寿命的重要原因，故超高压以上机组的凝汽器一般都设有真空除氧装置，其形式多为淋水盘式。凝结水进入热井前，首先沿集水板流入带有许多小孔的淋水盘，水自小孔流下形成水帘。由于凝结水的表面积增大，所以溶于水中的气体就易于逸出，而当水下落到角铁上溅成细小的水滴时表面积再次增大，故起到了进一步除氧的作用。为了使逸出的不凝结气体能够及时排走，在真空除氧装置上方有管子将其引到空气冷却区，最后由抽气器抽出。
一般真空除氧装置在60%以上负荷时除氧效果较好，但在低负荷尤其是机组启动时，少量蒸汽在凝汽器入口段就已凝结，不能到达热井回热凝结水，使水有较大的过冷度，故真空除氧效果恶化；另外，低负荷时汽轮机内负压区域的扩大使漏入空气量增大，因此使凝结水的含氧量增大。为了改善低负荷时的真空除氧效果，设计先进的机组在凝汽器中增设了鼓泡除氧装置，如图7-2所示。热井中的凝结水被
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第5章 凝结水系统确定
蒸汽鼓泡搅动而混合并加热至饱和温度，使非凝结气体从水中逸出。这种装置可以在机组启动、低负荷和其他正常工况下投运。
5.4抽汽设备确定
抽气器的任务是抽除凝汽器内不凝结的气体，以维持凝汽器的正常真空。所以抽气器的工作正常与否对凝汽器压力的影响很大。抽气设备的型式很多，应用较多的有射汽抽气器、射水抽气器和水环式真空泵等。本设计采用的是水环式真空泵。
5.4.1水环式真空泵
水环式真空泵属于机械式抽气器，具有性能稳定效率高等优点，广泛用于大型汽轮机的凝汽设备上，但结构复杂，维护费用较高。水环式真空泵的叶轮偏心装置在圆形泵壳内，叶轮上装有后弯式叶片。叶轮旋转时，工作水在离心力的作用下甩向周围，形成近似与泵壳同心的旋转水环。被抽吸的气体经吸水管、吸气口进入右侧月牙形空间。随着叶轮的旋转，空间容积逐渐增大，形成真空，抽出气体。气体受叶轮的作用而旋转，进入左侧月牙形空间，由于容积逐渐减小，气体受压缩而升压。最后气、水混合物经排气口及排气管排出。
5.4.2抽真空系统确定
凝汽器侧抽真空系统设置3台50%容量水环式真空泵，电动机与真空泵采用直联式。正常运行时，1台真空泵作为备用。抽气器的任务是抽除凝汽器内不能凝结的气体，以维持凝汽器的正常真空。所以抽气器的工作正常与否对凝汽器压力的影响很大。任何一种抽气器，不管其结构和作用原理如何，其实都是一种扩容器。它将蒸汽空气混合物从抽气口德压力扩压到略高于大气压以排入大气，其压缩比一般为15～40。
5.5凝结水泵确定
5.5.1凝结水泵概述
凝结水泵是将凝汽器底部热井中的凝结水吸出，升压后流经低压加热器等设备输送到除氧器的水箱。凝结水泵现均采用定速电动机拖动的离心式泵，属于中低压水泵范畴。
凝结水泵抽吸的是处于高度真空状态下的饱和凝结水，吸水侧是真空状态下工作，很容易吸入空气和产生汽蚀。大机组的凝结水泵通常采用固定水位运行，设置自动调节凝汽器热井水位装置。
根据其结构特点可以有以下几种分类：
1. 按叶轮数目分，有单机泵和多级泵。单机泵轴上只装有1个叶轮;多级泵轴
上装有2个或2个以上的叶轮。
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第5章 凝结水系统确定
2. 按泵轴位置分，有卧式泵和立式泵。卧式泵的泵轴位于水平位置；立式泵的
泵轴位于垂直位置。
5.5.2本设计凝结水泵的确定
本次设计采用两台100%容量的立式筒型泵，，一台运行，一台备用。凝结水泵的容量满足汽机VWO工况下的凝结水流量，再加上10%的欲量。其扬程也按在VOW工况下运行并留有欲量，且能适应机组变工况运行的要求。凝结水泵选用电动、立式、多级、筒式、离心泵。
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第6章 回热加热系统确定
第6章 回热加热系统确定
蒸汽热能在汽轮机中转变为机械功的只占30%左右,而其余的70%左右的热量在蒸汽凝结时被凝结器中的循环水带走。如果能将这部分损失的热量由锅炉给水系统回收一部分,则可提高发电厂的经济性。
给水回热加热是指将汽轮中作过功的蒸汽从汽轮机某些中间级抽出来,在给水加热器中加热给水。与之相应的热力系统称回热系统。给水回热加热时,一方面用汽轮机抽汽所具有的热量来提高给水温度；另一方面使汽轮机排汽量减少,从而减少了蒸汽在凝汽器中的放热量(减少冷源损失)。因此,在蒸汽初、终参数相同情况下,采用给水回热循环的热效率比朗肯循环热效率高。
在回热循环中,可以设想把进入汽轮机的蒸汽分成两部分:一部分蒸汽一直通向凝汽器,称之为凝汽汽流;另一部分蒸汽从汽轮机中抽出来,称之为回热汽流。
现代大型热力发电厂几乎毫无例外的采用了回热循环。回热循环是由回热加热器、回热抽气管道、水管道、疏水管道等组成的一个加热系统，而回热加热器是该系统的核心。回热加热系统用来加热进入锅炉的给水（主凝结水）。回热加热系统性能的优化，对整个汽轮机组热循环效率的提高起着巨大的作用。
6.1回热加热器的型式
回热加热器的布置分为立式和卧式两种。按加热器中汽水介质传热方式不同又可分为表面式和混合式:混合式加器中汽水直接混合并进行传热；表面式则通过金属受热面来实现热量传递。由于表面式加热器水侧承受的压力不同,又可分为低压加热器和高压加热器两种。混合式加热器可将水加热到加热器压力下的饱和温度,无端差、热经济性高;它没有金属加热面,结构简单,投资少;便于汇集不同温度的水流,并能除掉水中所含的气体。但是混合式加热器入口必须配置水泵,有的水泵还需在高温下工作,在汽轮机变工况运行时,会严重影响水泵的工作可靠性,因而须装备用水泵，为防止水泵汽蚀，每台水泵之上的一定高度还须装一定容积的储水箱。表面式加热器比混合式加热器的热力系统及厂房布置复杂化,既增加了设备和厂房费用,又危及电厂的安全运行,表面式加热器与混合式加热器比,虽有端差，热经济性较低,金属消耗量大,造价高,加热器本身可靠性差等缺点,但就整个表面式加热器组成的系统而言，却比混合式加热器系统简单,运行也较安全可靠。所以在现代化电厂中,广泛地采用表面式加热器,一般只配置一台混合式加热器作为锅炉给水除氧和汇集不同水流之用,杨柳青电厂的回热系统由三台表面式高压加热器和四台表面式低压加热器及一台混合式加热器（除氧器）组成。
6.1.1混合加热器
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