李俊波 王杰
国核示范电站有限责任公司 山东省荣成市 264312
摘要：凝汽器在电厂中具有重要的作用，因为它是热力循环的重要环节，热源和汽轮机一般都固定，除非特殊情况，否则不会进行拆卸。所以为了提高电厂的发电效率，在其他条件不再改变条件下，对凝汽器进行改造可行性更高。对凝汽器的性能和原理深入的了解，可以在改造过程中顺利的解决问题。
前言：
现有凝汽器运行的好坏可以从以下几个方面体现：
首先，是否达到最佳真空的工作状态。只有当其处于最佳真空状态运行时，输出的净功率最大，其经济性也是最高，如果不能正好在最佳真空状态运行，也要在其附近的一定范围内运行。研究表明，对一般的高参数汽轮机而言，凝汽器真空每降低1kPa，汽轮机将减小1.5%~2.5%的汽耗量。
其次，是否有较小的凝结水过冷度。凝结水过冷度可以这样解释：蒸汽入口处（喉部）压力下的饱和温度ts与热阱中凝结水温tc的差值，大小一般要求在0.5℃~1℃范围内。资料表明：在火电厂中，凝结水的过冷度每增加1℃，机组的燃煤消耗量将增加0.13％左右。
再次，从设备投资和耗水量来看，虽然凝汽器相对于整个电厂而言只是很小的一部分，但随着单元机组逐渐高参数和大容量化，凝汽器的耗水量自然而然的增多，因为耗水量大增加，循环水泵对应的耗电量也会有所提高。
一、凝汽器的性能
为了对凝汽器性能进行评价，人为的设定了评价指标：如真空度和过冷度等，通过对这些指标的测定来确定凝汽器的性能。真空度在最佳真空附近，机组净功率最大，经济性最高：过冷度较小，说明蒸汽凝结效果好，有效焓降增大。
对于已投运的凝汽器，其结构尺寸等特性均已经是固定的，决定凝汽器真空的因素主要有：（1）冷却水进口温度，它是由水源环境温度决定；（2）循环水量，它决定了冷却水温升，根据循环水优化调度的安排所决定；（3）凝汽器的传热系数，传热系数主要受管壁厚度、修正系数、管壁结垢程度以及管材等因素决定。
在理想状况下，凝汽器的压力等于饱和温度所对应的饱和蒸汽压力，所谓理想状态就是循环水流量不断，冷却面积无限大，凝汽器的端差（蒸汽的凝结温度ts与冷却水出口温度tw2之差为凝汽器的传热端差）看作是0，此时凝汽器压力和饱和蒸汽压力相等。
二、影响凝汽器真空的参数
1.冷却水进口温度tw1
在其他条件不变的情况下，循环水进口温度tw1越低，饱和温度ts也低，排汽压力（凝汽器压力）低，真空高蒸汽凝结成水的效果越好。冷却水进口温度主要由外界环境的温度决定。
2.冷却水温差△t
做过功的蒸汽进入凝汽器后，和冷却水进行换热，根据热量守恒定律，蒸汽放出的热量与冷却水吸收的热量相等，热平衡方程式如下：
Q=1000Dc（hs- hc）=1000Dw Cp（tw2-tw1）=4187 Dw△t =AcK△tm
式中：
Q：凝汽器的传热量，kJ/h；
Dc：凝汽器的凝汽量，t/h；
hs：蒸汽的比焓值，kJ/kg；
hc：凝结水的比焓值，kJ/kg；
Dw：凝汽器的冷却水量，t/h；
Cp：水的比热容，在常温常压下，Cp =4.187kJ/(kg℃)；
tw1、tw2：冷却水进口、出口温度，℃；
Ac：冷却水管外表面积总面积，m2；
K：蒸汽向冷却水传热的总传热系数，kJ/（m2*h*k）；
△tm：蒸汽至冷却水的平均传热温差，℃；
△t：冷却水进出口温差；
由上式可得：
△t=（hs-hc）Dc/（4.187 Dw）=mDc/Dw
m=（hs-hc）/4.187
在汽轮机运行时，机组的负荷Dc是一定的，hs-hc近似为一个常数，要降低冷却水温差△t，需要增大冷却水流量Dw。当冷却水量增大时，冷却水输出装置的耗功也会相应增多，因此合理考虑冷却水量。
3.最佳真空
冷却水量增加，△t减小，排汽压力降低，则汽轮机发出功率增加。但并不是说汽轮机的排气压力越低越好。为了保证机组的输出功率净值最大，要使机组在最佳真空下运行。在给定的条件下，使机组发电功率与输送循环冷却水的循环水泵的功率之差最大时对应的真空成为最佳真空。
三、凝汽器真空改善条件
真空恶化，蒸汽的凝结效果变差，会造成末级叶片损坏；此外，真空严重恶化时，排汽温度将升高，还会引起机组中心的变化，从而使振动增大。
影响凝汽器内蒸汽凝结过程的因素很多，蒸汽凝结最终会影响凝汽器真空，这些因素表现可以归纳以下几点：
1.凝汽器管束的布置方式。不同的布置方式换热效果不同，一般采用逆流双管束；
2.凝汽器内的空气含量。空气会造成分压，从而影响凝汽器真空，因此抽真空系统的好坏很重要；
3.循环冷却水的温度及冷却水量。循环水是影响蒸汽凝结的直接因素，冷却水温度低，循环水量大，蒸汽凝结效果越好；
4.凝汽器换热面结垢。当凝汽器形成污垢时，传热系数会大大降低，影响蒸汽凝结成水。
通过对凝汽器换热面进行清洗改善凝汽器传热面的传热系数（胶球清洗系统），提高循环水泵和抽真空设备工作改变凝汽器中蒸汽凝结过程，从而改变凝汽器真空，提高汽轮机的效率。
四、总结
影响凝汽器真空的参数有冷却水温度、循环冷却水量以及换热管传热系数等，凝汽器的真空是需要不断地维持的，随着机组的运行，凝汽器的运行工况会不断地变化，凝汽器真空不是越高越好，只有使凝汽器真空一直处于最佳真空附近才可以提高机组经济性。
参考文献：
[1]王强.提高凝汽器真空方法及措施的研究[C].2004.
[2]黄树红.汽轮机原理，中国电力出版社，2008.
[3]魏小兵.凝汽器真空影响因素分析与提高真空及措施的研究[C].2008.