张国洋
【摘 要】凝汽器可将汽轮机的排汽凝结成水,同时,凝汽器内将具有一定真空度.凝汽器的真空值越大,蒸汽的焓降越大.许多凝汽系统的气密性较差,凝汽器长期在真空度的设计值以下运行.影响真空度的原因较多,存在超标的不凝气为主要因素.分析了凝汽器中不凝气的来源和各项影响真空度的因素,对凝汽系统气密性评定和不凝气量估算测量的相关原理、数据、方法进行了总结,为优化凝汽系统提供参考.焦磷酸盐
【期刊名称】《电站辅机》
【年(卷),期】2014(035)003
【总页数】5页(P8-11,16)
【关键词】凝汽器;不凝气;焓降;真空度;估算;测量;气密性;检漏
【作 者】张国洋
【作者单位】杭州汽轮辅机有限公司,浙江杭州
【正文语种】中 文
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0 概 述pcb清洗剂
在凝汽式汽轮机组的热力循环中，凝汽器将汽轮机的排汽凝结成水，并形成一定真空度，真空度越大，蒸汽的焓降越大，汽轮机做功也就越多。许多凝汽系统的气密性差，凝汽器长期在真空度低于设计值的情况下运行。凝汽系统的性能不佳，严重影响整个机组的热经济性，使煤耗率增加。例如在300 MW等级机组中，当凝汽器真空度每降低l kPa，机组热耗率约上升0.8%，煤耗率增约2.5g／kW·h。凝汽系统真空度不佳的原因有很多，如冷却水进口的水温偏高、换热管表面存有污垢、冷却水的供水中断或水量不足、真空系统的气密性差、抽气器的工作失常，还有因凝汽器水位升高使部分换热管淹没而减少了传热面积等。凝汽器存在超标不凝气体，也将对真空度产生影响，且难于查。现仅从凝汽器内存在不凝气体着手，分析不凝气体对真空度的影响，并对计算和测量方法进行了优化和总结。
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不凝气体主要由三种形式进入凝汽器。（1）随汽轮机排汽和外界疏水进入。（2）通过真空系统的设备和管道阀门进入。（3）在加热器的热交换过程中释放出的不凝结气体。锅炉的给水和补水水质都有严格要求，因此，随汽轮机排汽、补水、疏水而带人的不凝气量很少，主要来源是从真空系统的不严密处渗入。
渗入凝汽器的不凝气是影响真空度的一个重要因素。机组正常运行时，进入凝汽器的不凝气量不到蒸汽量的万分之一，虽然量很少，但危害极大。首先，真空系统严密性被破坏，意味着渗入真空系统的不凝气量增加，不凝气阻碍凝汽器内的蒸汽放热，使传热系数减小，端差增大，从而使真空度下降。渗入情况严重时，真空度被破坏，最终将导致停机。此外，渗入凝汽器的不凝气增多，将使凝结水的过冷度和含氧量增加，对机组热经济性和安全性都带来不利影响。
1.1 不凝气浓度对凝汽器内传热及压力的影响
不凝气对蒸汽凝结放热的影响，可从汽、气混合物的凝结机理进行定性说明。当含有不凝
气的汽、气混合物遇到低于蒸汽分压力所对应的饱和温度时，紧靠壁面的蒸汽分子开始凝结，并在冷壁面形成一层凝结液膜。由于这部分蒸汽的凝结，使得靠近冷壁附近的蒸汽分压力减少，并且越靠近壁面处减少得越多。根据道尔顿分压定律，壁面各处混合物的总压力不变，则越靠近壁面处不凝气分压力越大。所以靠近壁面处不凝气的浓度比较大，形成一层气膜，远离壁面处的蒸汽只有穿过这一气膜才能达到液膜表面处凝结，因此与纯净饱和蒸汽凝结换热相比，含不凝气的蒸汽凝结换热的热阻，除包括凝结液热阻和相间热阻外，还多包括一项气膜热阻，而且气膜热阻往往是含不凝气的蒸汽凝结换热的主要热阻。随着不凝气浓度的增加，气膜热阻占蒸汽侧总热阻的比例也越大，使得凝结率和蒸汽侧换热系数都明显下降，最终使蒸汽凝结温度升高，对应的蒸汽饱和压力随之升高。汽、气混合物的冷凝状态，如图1所示。
不凝气的存在 除了改变传热状态外，本身分压力也将直接导致凝汽器压力升高。当不凝气在凝汽器内大量积聚时，不凝气分压力将不能被忽略，凝汽器压力不能再视为蒸汽凝结温度所对应的饱和压力，而是蒸汽分压力与不凝气分压力之和。汽轮机真空系统的严密性失常或抽气器抽吸能力下降，均会导致不凝气在凝汽器内的积聚或浓度的增加，进而使凝汽器的真空度下降，最终将影响机组的热经济性。
图1 汽、气混合物冷凝示意图
1.2 不凝气含量对传热系数的影响
根据相关模型的试验资料，当热负荷分别为2 kW、2.5kW、3kW 时，根据渗入的不同空气量εa，测得传热系数K的数据，发现凝汽器热负荷对传热系数变化所对应的临界空气含量影响不大，即凝汽器在不同热负荷下，各临界空气相对含量的变化不大。传热系数随漏空气量的变化曲线，如图2所示。
图2 传热系数随漏空气量的变化
从图2可知，曲线上有2个临界点，不凝气相对含量分别为：
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εa＝0.7%、1.35%。当不凝气含量为0.7%时，传热系数下降7%，当不凝气含量为1.35%时，传热系数下降50% 。
在空气含量的不同阶段，传热系数均成线性变化，但各条直线的斜率都不同，据此模型可进行类推，对高负荷机组做相关的定性分析。
2 凝汽系统气密性评定
一般可以从质和量两个方面确定汽轮机组的严密性。严密性在质方面的特性，可在切除抽气设备后，用真空度的下降速率来体现。汽轮机组的运行状态表明，当进入凝汽器的蒸汽流量和冷却水温度为常数时，真空度的下降速率与漏入的不凝气量成线性关系。对于大型汽轮机组，若真空度每分钟下降0.13～0.26kPa，则认为系统的严密性良好，若真空度每分钟下降0.39～0.52kPa，则认为系统的严密性为合格，若真空度每分钟下降大于0.52kPa，则认为系统的严密性为不合格。
对凝汽设备严密性的评定，可按经验公式进行估算：
式（1）中：（Da）ej—由抽气器出口测出的被抽除不凝气量，kg／h；
K1 —严密性的修正系数，按真空系统严密性的优秀、良好和中等而相应取为1.0、2.0和3.5。
设计凝汽器时，根据式（1），可估算漏入不凝气量的设计值，为使设计更加可靠，常取K1＝5。
3 不凝气量的计算方法
凝汽器中不凝气的渗入，主要是汽轮机装置在处于真空状态下时从不严密处漏入，也有小部分是由新蒸汽进入汽轮机时夹带来的。漏入不凝气量的大小与凝汽器设备尺寸、结构完善程度、安装质量和运行情况等因素有关。漏气量也随机组负荷减少而增大，如汽轮机空转时，真空会一直延伸到汽轮机缸体内部，真空范围的扩大，使漏入的不凝气量大增。
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