应用板式凝汽器来提高凝汽器真空与电厂效率的优势分析

摘要：凝汽器真空是评价凝汽器性能优劣的重要指标之一，它直接关系着电厂的整体效率。本文提出应用板式凝汽器取代传统管壳式凝汽器的方法来提高凝汽器真空，同时针对板式凝汽器的应用进行优势分析。

关键词：板式凝汽器；凝汽器真空

Abstract: The condenser vacuum is one of the important indicators that evaluates the condenser performance, it has a direct bearing on the whole power plant efficiency. This paper presents the application of the plate condenser, which replaces the traditional shell and tube type condenser, to improve the vacuum of the condenser, at the same time analyzes the plate type condenser application advantage.

Key words: plate type condenser; condenser vacuum

中图分类号：TK26文献标识码：A文章编号：2095-210（2012）

介绍

凝汽器是将汽轮机排汽冷凝成水的一种换热器，又称复水器，主要用于汽轮机动力装置中，是凝汽式汽轮机装置的一个重要组成组成部分。凝汽器分为水冷凝汽器和空冷凝汽器两种，在本文中研究水冷凝汽器，它除将汽轮机的排气冷凝成水供锅炉重新使用外，还能在汽轮机排气处建立真空和维持真空。

所谓板式凝汽器就是用板式换热器原理制成的凝汽器，它具有换热系数高、易清洗、便于维护与修理、价格低廉等优点。

朗肯循环与凝汽器真空

电厂中的回热、再热循环都是基于朗肯循环，现研究凝汽器真空与朗肯循环效率之间的关系。

图1为电厂中循环的流程图，可简单视作朗肯循环，图2为相对应的朗肯循环的T-S图。3-4过程为水在水泵中升压，由于水泵耗功相对比例很小，计算时往往可忽略不计；4-1过程为水在锅炉中被加热成蒸汽，焓值升高；1-2过程为蒸汽在汽轮机中做功，焓值下降；2-3过程为乏汽在凝汽器内凝结成饱和水的过程。

忽略水泵耗功，电厂中朗肯循环的效率可用如下公式计算：

(1)

提高凝汽器的真空意味着2处的压力降低，焓值也随之降低，从公式（1）可看出，降低，分子增大，在和不变的情况下，效率将会提高。因此，保持凝汽器的高度真空对于提高整个循环效率，降低煤耗有着很大的作用。

图1 电厂循环流程图

图2 朗肯循环T-S图

应用板式凝汽器提高凝汽器真空的原理

在主凝结区，蒸汽凝结温度可通过如下公式进行计算：

(2)

式中，为冷却水进口温度，为冷却水温升，为凝汽器端差，得出蒸汽凝结温度后可求出所对应的饱和压力，在主凝结区，总压力和蒸汽压力相差甚微，因此可用代替，至此，凝汽器压力已计算出来。

凝汽器端差可通过如下公式进行计算： (3)

式中，K为凝汽器总体传热系数。由公式（3）可以看出，凝汽器端差随传热系数K的增大而减小，在公式（2）中，降低，蒸汽凝结温度也随之降低，凝汽器真空提高。因此，提高传热系数是提高凝汽器真空的有效方法之一。

在材料等因素均相同的情况下，板式凝汽器的换热系数明显大于传统管壳式凝汽器换热系数，正是因为板式凝汽器有着较大的换热系数，才使得它在提高凝汽器真空与电厂效率方面有着很大的潜力与优势。

板式凝汽器在工程应用上的优势

4.1 换热效率高

经验表明，板式凝汽器的换热系数一般能达到管壳式凝汽器换热系数的三到五倍，可更多地带走汽轮机排汽的热能，对于降低蒸汽终参数有着明显的效果，由此给电厂带来的效益提升也十分可观。

4.2 空间利用率高

图3为板式换热器的结构图，图4为传统管壳式换热器的结构图，通过对比可以看出，板式换热器的空间利用率明显高于管壳式换热器。板式凝汽器的换热板之间排列紧密，占地空间小，可给电厂带来的利用空间。尤其对于中、低压缸均有排汽的汽轮机组，不必因为设置凝汽器而使中压缸与低压缸的连轴过长，导致主轴振动等问题。

图3 板式换热器结构

图4 传统管壳式凝汽器

4.3 便于清洗与维护

板式凝汽器的拆装十分方便，便于清洗与维护，不必利用专业仪器进行除污，可大大节省清洗维护的费用，提高电厂经济效益。

总结

本文提出了在电场中应用板式凝汽器的理论，从原理上分析了板式凝汽器对凝汽器真空的提高核电厂效益的提升带来的好处，同时分析了板式凝汽器在工程应用与运行中的优势。板式凝汽器的优势比较明显，随着技术逐步发展，板式凝汽器将能够取代管壳式凝汽器，在火电厂中大范围应用。

参考文献

[1] 沈士一，庄贺庆，康松，庞立云.汽轮机原理

[2] 王修彦.工程热力学

[3] 杨世铭，陶文铨.传热学