前言蒸汽电厂中蒸汽凝汽器的主要目的是将汽轮机排气蒸汽转化为水，以便在锅炉中再次使用，并在汽轮机排气处创建和维持真空。这是通过冷水循环通过管束并在其外表面上凝结蒸汽来实现的。 由于从蒸汽变为凝结水时比容的大幅减少，凝汽器内部形成真空。保持凝汽器中的真空尽可能地连续低对于蒸汽电厂实现最高可能的汽轮机功率非常重要。空气、氨和其他不凝结气体的存在会导致凝汽器压力上升。凝汽器压力的上升导致有用的汽轮机功率降低，进而使电厂效率降低。  空气的存在降低了蒸汽的分压，从而降低了蒸汽的饱和温度，导致蒸发焓增加，因此在凝汽器中需要更多的冷却水。此外这导致凝结水过冷，这是不可取的，因为这意味着为此目的移除的多余热量不会为任何有用的过程服务，也需要提供额外的锅炉燃烧。 因此连续地从凝汽器中移除空气和不凝结气体对于保持电厂效率尽可能高是非常关键的。除此任务之外，空气抽取系统还防止了蒸汽凝汽器管道的气体覆盖，这可能会大大降低热传递并停止凝结过程。它还降低了凝结水中溶解氧的含量，这可能导致锅炉管道的腐蚀。 通过真空泵从凝汽器底部抽取空气和不凝结气体，那里的温度是最低的。真空泵抽取的空气和不凝结气体含有相对较大量的未凝结蒸汽，每千克空气可以含有2千克以上的水蒸气。这导致增加泵的寄生功率。  在凝汽器设计中，考虑到尽可能减少凝结水过冷，以最小化热量的移除。为了减少与空气一起被真空泵抽取的蒸汽量，蒸汽凝汽器的部分管道靠近空气泵吸入处被屏蔽，并且该部分的凝汽器管道含有最冷的水，并且冷却管的数量增加。 因此空气的温度降低低于出口凝结水的温度，更多与空气相关的蒸汽被凝结，从而减少了空气和蒸汽混合物的质量流率，真空泵的功率也随之降低。 空气抽取系统可以是离心式压缩机、蒸汽喷射器抽气器或水环泵。混合使用这些组件的系统被认为是最优选择，因为它们对于最小化排气设备大小和节省寄生功耗提供了几个优势。  操作这些设备所需的功率取决于空气和不凝结气体以及真空泵抽取的未凝结蒸汽的流速。凝汽器空气冷却器的空气温度降低受限于使用正常冷却水时的情况。为了获得空气温度的显著降低，建议通过在凝汽器中加入制冷系统来修改凝汽器。 该系统用于冷却凝汽器中的空气，而不是用于正常的冷却水。当然直接使用制冷剂来冷却空气，利用空气冷却器作为制冷系统的蒸发器，并将该系统的冷液制冷剂通过空气冷却器的管道循环流动，将比使用冷冻水更加高效。 然而这种配置需要重新设计空气冷却器，以适应接收和蒸发制冷剂，这对于已有的发电厂来说可能成本较高。因此，对于新发电厂的设计可以考虑采用这种配置。  已有文献中描述了使用干式氨来冷却蒸汽电厂凝汽器的概念。该概念提出用液态氨代替凝汽器冷却水，当液态氨从凝结蒸汽中吸收热量蒸发时。被氨吸收的凝结热在制冷机的空气冷却式冷凝器中被释放到周围大气中。 该概念已经经过测试并有详细文献记录，并得到了多家主要设备供应商的参与。此外，已经对蒸汽厂凝汽器与蒸汽厂结合的蒸气压缩制冷系统进行了详细探讨。这些结果显示了蒸汽电厂的净功率和效率的显著提高。  然而要实现这种组合系统需要相对庞大的VCRS，这会导致组合系统成本的大幅增加。只需一个相对较小的VCRS来冷却蒸汽电厂凝汽器中的空气。这样做可以降低空气冷却器中空气和水蒸气混合物的温度，从而使一部分水蒸气凝结。 因此从蒸汽凝汽器中抽取的空气和水蒸气混合物的质量流率减小，真空泵消耗的功率减少。同时，蒸汽凝汽器中流失的水蒸气也减少。所以这有助于缩小蒸汽电厂辅助系统的耗能和蒸汽消耗量。 汽电厂凝汽器汽电厂凝汽器是用于蒸汽发电厂的关键设备之一，它主要用于将汽轮机排出的高温高压蒸汽冷凝成液态水，以便循环利用并回收热能。在汽电厂的发电过程中，蒸汽通过汽轮机驱动发电机产生电能，然后从汽轮机排出，其中大部分是高温高压的蒸汽。在这个过程中，为了能够更好地利用蒸汽和提高发电效率，必须将蒸汽冷却和凝结成液态水，然后回收它用于再次进入锅炉产生新的蒸汽。  凝汽器的工作原理是通过冷却管束将冷却水循环在蒸汽管束的外部，使蒸汽在冷却管束表面冷凝成液态水。冷却水通过水泵抽取自自然水体或冷却塔，然后进入凝汽器的冷却管束，从而吸收蒸汽的热量。蒸汽在冷却管束表面冷凝成液态水后，被抽出凝汽器并存储在热井中。从凝汽器排出的凝结水通过给水泵再次送回锅炉，形成新的蒸汽。 凝汽器的效率对汽电厂的发电效率和热能回收利用至关重要。如果凝汽器工作效率较低，将导致蒸汽不能充分冷凝，大量的热能将流失到环境中，造成发电效率低下。因此汽电厂通常会采取多种手段来优化凝汽器的设计和运行，以确保最大限度地回收和利用蒸汽的热能，提高发电效率和节能。  总体来讲汽电厂凝汽器在汽电厂发电过程中起着至关重要的作用，它能够有效地将蒸汽冷凝成液态水，回收和利用蒸汽的热能，提高发电效率和节能。通过不断优化凝汽器的设计和运行，汽电厂能够更有效地利用资源，提高发电效率，实现可持续发展。 在传统的汽电厂凝汽器中，通常使用水作为冷却介质来冷却蒸汽，将蒸汽冷凝成液态水。然而，使用水冷的方式在一些地区可能会面临水资源紧缺或环境污染等问题。因此，一些汽电厂开始采用空气冷却式凝汽器来解决这些问题。 空气冷却式凝汽器通过利用制冷系统循环冷却剂来冷却凝汽器的冷却管束。制冷系统将制冷剂压缩成高温高压气体，然后通过冷凝器将其冷却成液态，释放热量到周围空气中。冷却剂流经凝汽器的冷却管束，吸收蒸汽的热量，使蒸汽冷凝成液态水。之后制冷剂再次被压缩成高温高压气体，循环再次进行。  使用空气冷却式凝汽器的优势在于不需要额外的水资源，因为冷却剂循环在系统内部，不会流失或污染环境。此外空气冷却式凝汽器还可以在干燥的气候条件下工作，不受水的供应限制。 然而空气冷却式凝汽器也存在一些挑战。首先，制冷系统的能耗较高，可能会导致整体能效稍低。其次，制冷系统的运行和维护成本较高，需要较大的投资。因此在选择使用空气冷却式凝汽器时，需要综合考虑各种因素，包括资源可用性、经济性和环保性。 总的来说利用制冷系统进行汽电厂凝汽器的空气冷却是一种可行的技术，可以在特定情况下提供有效的解决方案，但也需要权衡其优势与挑战，并根据具体情况进行合理的选择和设计。  修改后的蒸汽电厂凝汽器的构想蒸汽电厂凝汽器通常是一个壳管式换热器。从发电汽轮机离开的蒸汽以温度Tci进入凝汽器的顶部，并围绕冷却管的外表面流动，其中冷却水循环。热量从蒸汽传递到冷却水中，蒸汽凝结，凝结水以温度Tce从凝汽器底部抽出。 凝汽器的一段被用于冷却与凝结水相关联并泄漏到环境中的空气。该段可能位于冷却水的进口附近，并且其中的冷却管数量增加，使得与某些水蒸气相关联的空气被冷却到温度Tvpi，这比冷凝水的温度更低。  这将导致减少水蒸气的质量流率，从而减少真空泵抽取与该段相连的空气的能量消耗。建议在冷却空气段的冷却管内循环冷冻水，以进一步降低空气和伴随的蒸汽的温度。 修改后的蒸汽电厂凝汽器的配置，该配置可以使用冷冻水来降低空气冷却器段的温度。冷却水来自水体或冷却塔，并进入集箱，在那里分配到凝汽器的大部分冷却水管。 它有助于冷却从发电汽轮机排出的蒸汽。这种冷却水在这里称为正常冷却水。在被加热后，它从冷却管流出到集箱。较温暖的正常冷却水从集箱中抽取，并泵送回水体或冷却塔。冷冻水被送入集箱，并流经蒸汽凝汽器的空气冷却部分的冷却管。  这种冷冻水作为空气和部分水蒸气的冷却剂，这导致冷却空气和水蒸气混合物的温度低于凝结水的温度。冷冻水在通过空气冷却器中的冷却管时，由于与空气和蒸汽混合物之间的热量传递，其温度升高。 因此混合物中所含的一些蒸汽凝结并流下凝汽器到热井。温暖的冷冻水进入集箱，从那里将其传送回冷却机。最后空气和水蒸气混合物的其余部分被真空泵抽取并排放到大气中。 结论本次涉及使用蒸汽压缩制冷系统来冷却用于蒸汽发电厂凝汽器的冷却水。开发了一个热力学分析来评估VCRS和SPC的混合系统的性能。通过使用此分析得出的结果显示，凝汽器凝结物的过冷可能导致由真空泵引起的空气所伴随的蒸汽流量大幅减少。 然而这可能会导致凝汽器凝结物热含量的热损失，需要在发电厂锅炉中进行补偿。此外本次结果得出了以下结论，对于3°C的凝汽器过冷，这代表了合理和实用的凝汽器过冷。 将凝汽器空气温度降低5°C、10°C和15°C，相对于不使用空气冷却的情况，凝汽器排出空气导致的蒸汽流失减少了约69%、85%和90%。
选择将凝汽器空气温度降低在最小总功率发生的温度降低的范围内高出4°C非常有利，在这种情况下，蒸汽流失节约量较大，而总节约功率稍低于最小总功率，分别在5-7%和最大3%的范围内。 |
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