浅析火力发电厂660MW机组凝汽器设备及工作原理
【摘要】文章深入阐述了火力发电厂凝汽器的设备及工作原理，深入了解了设备的构成，主要介绍了新型凝汽器的原理及其在电厂的应用。
【关键词】汽轮机；凝汽器
1、引言
凝汽器是凝汽式汽轮机的重要组成部分，其作用有以下两点：一是在汽轮机排汽口处建立和保持规定的真空值，二是将汽轮机的排汽凝结成洁净的凝结水。
660MW汽轮机采用的凝汽器是表面式热交换器，凝汽器形式为双壳体、双背压、双进双出单流程横向布置。其工作原理为：经低压缸作过功的蒸汽由低压缸的四个排汽口排入两台凝汽器，蒸汽在下流过程中与凝汽器的冷却水管接触，在其表面进行热交换，放出其汽化潜热，并凝结成水。凝结水经淋水盘后流入凝汽器的热井，最终汇集到集水井，然后由凝结水泵输出作为锅炉的给水。同时蒸汽在凝结成水的过程中使凝汽器的压力下降形成真空。
2、凝汽器的结构
2.1凝汽器水室结构
凝汽器的水室分前水室和后水室，每台凝汽器都有两个前水室和两个后水室。循环水经两根φ2020×l2的管子进入低压凝汽器的两个前水室，流经低压凝汽器的两个管束区后进入两个后水室，然后再经两根联络管进入高压凝汽器的两个后水室，流经高压凝汽器的两个管束区后进入高压凝汽器的两个前水室，最后由两根φ2020×l2的管子引出。前水室装有可拆卸的盖板，盖板上设有两个人孔和牵条，水室外围焊有加强筋。后水室与凝汽器管板之间通过膨胀节连接，高、低压凝汽器的两个后水室由两根联络管连接，每根联络管都焊有膨胀节以吸收管道的膨胀。高、低压凝汽器的后水室都开有人孔，以便检修。
2.2 管系的结构
凝汽器冷却水管的材质有两种，主凝结区采用加砷镍黄铜管（Hsn—70lA），空冷区采用白钢管。管束上部的三排管子及管束周围的管子用壁厚为1. 65mm的厚壁管，冷却水管的有效长度为14707 mm，管径为φ28. 57×1. 24 mm。每台凝汽器有两组管系，每组都呈“山”字形结构带状布置。从凝汽器顶部向下看，凝结水管有四组，到接近底部时，两组并成一组，形成两个“山”字形结构，在管束的周围留有汽流通道，共五个汽流通道，汽流可以从管束的顶部深入到管子内部。冷却水管两端胀接在管板上，并由多块中间管板支撑，管板、中间管板中心线由进水侧向出水侧按千分之四抬高，因而冷却水管的中心线也随之相应地抬高，这样就保证了机组在停机时循环水能靠液位差自动地流出，以防止铜管被腐蚀，同
时当管子振动时起到阻尼作用，达到减振效果。
每台凝汽器有两个管束，每个管束有一个空气冷却区，空气冷却区是用挡汽板与主凝结区隔开的收集不凝结气体的空间，空气冷却区是由挡汽板、空气集管、空气引出管、冷却水管组成。挡汽板是用来防止蒸汽直接进入空气区而被抽出。空气集管是一根φ426×14的钢管，管子的下面钻有多排小孔，空气集管的两端焊有空气引出管。蒸汽和不凝结气体经空气集管下面的小孔进入空气集管，再经两根空气引出管引至真空泵而被抽出。
2.3 热水井的结构
凝汽器热井用于收集凝结水，并建立一定的凝汽器水位。低压凝汽器热井为双层结构，上层为低压凝汽器的储水盘，下层则与高压凝汽器的汽侧相通。高压凝汽器的热井为单层结构，它是由四块淋水盘、隔板、集水井组成，高压凝汽器的热井由隔板横向分成前后不相等的两部分，前部分稍小些，两部分分别由φ980的短管与低压凝汽器热井下层相通。低压凝汽器内的凝结水先汇集到上层的储水盘上，储水盘的位置高于淋水盘，其位差应能够使凝结水克服两个凝汽器之间的压差（128mmH2O）和连通管的阻力（60mmH2O），储水盘上的凝结水靠位差经两根φ450的管子穿过φ980的两根短管引向高压凝汽器高度为900 mm四块淋水盘的下方，由十六根管子引入淋水盘，在淋水盘上与高压凝汽器管束流下的凝结水混合，再经淋水盘上近万只φ8的小孔呈雨状流下到热井。高压凝汽器后部热井中的凝结水经φ980的管子流入低压凝汽器热井的下层，再由低压凝汽器的下层径φ980的管子流入高压凝汽器热井的前部，并与前部热井的凝结水混合经涡流破坏器流入集水井，再由集水井流向凝结水泵。在凝汽器端管板内侧的管束下面焊有一条集水槽，共八个，在运行时可随时检查和监测凝结水的含盐量，以便了解冷却水管的漏流量。
为了提高高背压凝汽器的回热效果，在每只淋水盘下方开了五个抽汽孔，每个孔通过垂直布置于淋水盘上的短管引至淋水盘上的支管，四个淋水盘共四个支管再汇集到淋水盘后部的总管，总管开口于低背压凝汽器的空气冷却区，使得淋水盘下方形成一个低压区，这样，既加速了低压缸排汽向淋水盘下方的流动，提高回热效果，又将淋水盘下方未凝结汽体依靠两凝汽器的压差抽至低压凝汽器，提高淋水盘的除氧效果。
2.4凝汽器的上部结构
在高、低压凝汽器的喉部布置有﹟7、8低压加热器，小机排汽口，低压旁路三级减温减压器，﹟5、6抽汽管道，﹟7A、8A、﹟7B、8B低加事故疏水管，低压缸事故喷水装置，另外在低压凝汽器上部还有两根抽气管。凝汽器与低压缸之间采用橡皮膨胀节连接，运行时低压排汽缸向下膨胀，凝汽器以基座为死点向上膨胀。补偿节的作用是用以补偿排汽缸与凝汽器相互之间的胀差，其补偿能力为l0 mm。
橡皮膨胀节有来自凝结水的密封水，运行中对膨胀节有密封和冷却作用。
2.5疏水扩容器及三级减温减压器的结构
在凝汽器的两侧接有疏水扩容器，其作用是用来收集各管道的疏水和设备的疏水。疏水扩容器上部经四根联管与凝汽器汽侧相通，疏水扩容器内的汽体经这四根管直接进入凝汽器汽侧，并在凝汽器内凝结。疏水扩容器的下部通过一根联管与凝汽器的热井相连，扩容器内的水通过联管进入凝汽器热井。
在凝汽器的喉部设有大旁路的三级减温减压器。减温减压器由两级减压一级减温组成。一级减压器是一根φ610×22的一端封闭的短管，短管上钻有七排φ25的小孔，共280个，蒸汽经过小孔后压力降至0. 235MPa，为防止蒸汽冲刷壳壁，在壳体内壁焊一层8 mm 的不锈钢板。二级减压器为一圆锥筒，在锥形筒上钻有φ12的3652个节流孔，经节流孔后蒸汽压力降至0. 0118MPa。减温器为一个φ70×4的圆管，在圆管上装有12个喷嘴，经减温器后蒸汽温度降至86. 8℃，然后进入凝汽器。3、660MW汽轮机凝汽器的优点
660MW汽轮机凝汽器采用双背压凝汽器，低压凝汽器布置在汽轮机侧，汽侧工作压力为0. 00402MPa，高压凝汽器布置在发电机侧，工作压力为0. 0053MPa。所谓双背压凝汽器，即两个凝汽器在运行中处于两个不同的压力下工作。当循环水进入第一个凝汽器后，吸收热量冷却水温升高，然后进入第二个凝汽器，这样第一个凝汽器的出口水温即为第二个凝汽器的入口水温，显然进入两个凝汽器的入口水温是不同的。但是两个凝汽器的结构和性能都是相同的，由于入口水温的不同，所以两个凝汽器的压力是不同的，于是形成了双背压凝汽器，即低压凝汽器与高压凝汽器。双背压凝汽器与单背压凝汽器相比，具有下列优点：
3.1 660MW汽轮机凝汽器设有凝结水回热装置
双背压凝汽器的高压汽室中的蒸汽温度高于排汽压力下的饱和蒸汽温度，如果高压凝汽器热井的凝结水任其自流到低压凝汽器，那么双背压凝汽器凝结水最终温度将低于单背压凝汽器凝结水温度，出现过冷现象造成冷源损失。660MW 汽轮机凝汽器为避免这种损失而把低压凝汽器热井抬高，其液位高于高压凝汽器，靠其液位差使低压凝汽器的凝结水流到高压凝汽器中，利用高压凝汽器的蒸汽将其加热到高压凝汽器排汽压力下的饱和温度，这样就减少了高压凝汽器的冷源损失，提高了经济效益。
3.2 660MW汽轮机凝汽器设有抽气冷却装置
双背压凝汽器中高压侧的蒸汽温度较高，所以凝汽器中不凝结的气体容积流量较大，如果直接由高压侧抽出，那么真空泵的负荷就会增大。为了减小真空泵负荷，该凝汽器采取了将高压侧的两个空冷区内的不凝结气体引到低压侧两个空冷区的措施，形成高、低压串联形式，使得高压凝汽器中的不凝结气体得以冷却，降低其容积流量，进而降低真空泵的功耗和备用台数，提高了经济性，减少设备资金。
