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提高凝汽器真空的研究(1)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2011/5/18 16:16:18   

  一 凝汽器内存留气体体积比例分析

  凝汽器真空是靠汽轮机低压缸排汽在凝汽器内凝结后体积缩小而形成的,此后是靠真空泵把漏入凝汽器的空气和排汽中不能凝结的蒸汽抽吸升压排入大气而维持的。凝汽器在设计制造时,不管是夏天(高负荷)还是冬天(低负荷)都要考虑低压缸排汽在凝汽器内完全凝结,同时,设计制造的真空泵在额定负荷时完全能维持凝汽器的设计真空。既然夏天(高负荷)和冬天(低负荷)低压缸排汽在凝汽器内都能完全凝结,那为什么汽轮发电机凝汽器的真空冬天(低负荷)总比夏天(高负荷)好呢?

  实际上,效能再好的真空泵也不能将凝汽器内的气体完全抽吸升压排出,凝汽器的真空只能接近真空泵的极限真空,永远不能达到理论真空,这说明凝汽器内总是有一部分气体存在,这部分气体受环境温度的影响特别大。根据气体状态方程式,冬天凝汽器冷却水温度较低,使得凝汽器汽侧存留的气体温度也低,其体积缩小,凝汽器容积又不变,于是凝汽器真空相对就好,反之凝汽器真空相对就差。

  同理,低负荷时由于低压缸排汽量减少,凝汽器冷却水量不变,凝汽器冷却水出水温度就会下降,使得凝汽器汽侧存留的气体温度也下降,其体积缩小,凝汽器容积又不变,于是凝汽器真空相对就好,反之凝汽器真空相对就差。

  同样,高负荷时凝汽器排汽温度升高,于是凝汽器内存留的气体容积就会受热膨胀,占去了凝汽器部分空间,最终使得凝汽器真空有所下降。同理,真空泵的抽吸能力也受到影响,即当凝汽器排汽温度升高,真空泵的入口气温也会升高,真空泵的入口真空也下降,最终凝汽器的真空会维持在一个新的较低水平,这就是高负荷比低负荷真空低的真实原因所在。

  经以上分析可知,在夏天或高负荷时,只要对存留在凝汽器内的气体进行降温,即可提高凝汽器的真空,或者降低真空泵入口的气体温度,也可以提高凝汽器的真空。前者虽然采取凝汽器内设计抽气空冷区,但因空冷区处于凝汽器内,抽气冷却不乐观,只有外置冷却器降低真空泵入口的气体温度是完全能实现的,即在真空泵入气门前设置冷却器,只要维持冷却器后的气体温度为15℃左右,凝汽器真空就有可能接近真空泵冬天(冷却水温度15℃)的极限真空(入口绝对压力为3.4kPa)。根据夏天(冷却水温度33℃)真空泵的极限真空(入口绝对压力为11.8kPa)和冬天(冷却水温度15℃)真空泵的极限真空(入口绝对压力为3.4kPa),可以计算出夏天真空泵入气门前设置冷却器后凝汽器真空可提高11.8-3.4=8.4(kPa),这是理论计算结果,在实现过程中可能比8.4kPa要小些。以上分析是为解决夏天真空泵的抽吸能力问题,从而保证凝汽器真空更高,而提出的一种有效提高凝汽器真空的方法。

  二 提高凝汽器真空采取的技术方案

  1.在凝汽器至真空泵之间的管道上设置冷却器在真空泵入气门前安装冷却器,投入运行后可得出以下结论:

  (1)当冷却器后的气体温度下降,抽入真空泵内气体的可凝结部分就会提前在冷却器内凝结,提高了真空泵的抽吸能力。

  (2)当冷却器后的气体温度下降,抽入真空泵内的气体密度增大,同样提高了真空泵的抽吸能力。

  (3)当冷却器后的气体温度下降,根据气体状态方程可知,冷却器容积不变,冷却器内的压力就会降低,有利于凝汽器内不能凝结的蒸汽和漏入的空气排向冷却器。安装冷却器就是基于以上3种作用使凝汽器真空进一步得到提高的机理而设想的

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