凝汽器是汽轮发电机组重要的冷源设备，主要作用是将汽轮机排汽冷凝成水，并在汽轮机排汽处建立真空和维持真空，是火力发电厂生产过程中汽水系统的重要组成部分。凝汽器运行时的真空度、凝结水过冷度等指标，直接影响机组热效率，同时凝汽器严密性也将影响电厂安全生产

原汽轮机热耗约为10571.8kJ/kWh，与设计值10197.2 kJ/kWh有较大差距，管板腐蚀严重，换热管内壁结垢严重，频繁出现垢下腐蚀泄漏情况，严重威胁机组运行安全。必须对凝汽器进行改造，降低汽耗，满足安全运行需要

管束布置是凝汽器设计的关键。凝汽器热力性能的好坏主要取决于冷热流体在其内部的流动和换热情况，特别是由乏汽和漏入空气组成的汽气混合物在凝汽器壳侧的凝结换热特性。要保证凝汽器达到热负荷高、汽阻小、凝结水过冷度低等要求，冷却管束的布置就必须适应壳侧汽气混合物凝结换热规律

对热电厂2号汽轮机凝汽器实施改造，充分考虑凝汽器中各点的传热系数、热负荷、壳侧流场、空气相对含量、温度等参数的分布，并据以分析凝汽器中管束结构、抽气口位置和蒸汽通道布置的合理性。综合各方面理论分析及现场实际情况，对凝汽器采取管束整体置换进行改造

凝汽器改造保持外形尺寸不变，通过对凝汽器管束热负荷分析，重新进行优化管束排列，减轻空气聚集、减少汽组、避免了局部气流速度过高，影响管束换热。采用三角形和辐射排列复合式布管方法，使在有限的空间内，即可增加布管密集程度，又减少汽阻。使管束之间、管束与壳体之间留有足够宽度的蒸汽通道，保证热负荷均匀。同时管束外围还有足够的流通面积，使管束外围进口处的汽流流速不要超过50m/s。优化了空气冷区布管数量，保证空冷区内的蒸汽-空气混合物完全冷却，有效的防止蒸汽抽出，影响抽气器抽真空能力及热损失。为了减少主凝结水的过冷度和含氧量，空气冷却区的布置在主凝结区下部，减少凝结水不与空气含量高的汽气混合物接触，同时在凝汽器内留有蒸汽通道，蒸汽可直接通往凝汽器底部，有效利用蒸汽汽化潜热，对凝结水进行再次加热，减少凝结水过冷度，提高机组热效率。并且保证凝汽器充水后运行重量与原凝汽器相同，以免凝汽器支撑弹簧受力发生变化，影响排汽缸膨胀

采用小管径换热管（原换热管外径为φ25，现换热管外径为φ22），将冷凝器面积由原来的2000m2增加到了2160m2；在循环水量保持5600t/h不变的情况下，将换热管内流速由原来的1.68m/s提高到了1.94m/s，提高了换热效率并有效减少了换热管内污垢，改造后机组背压降低为3.4kPa。同样的工况下，冷凝器真空得以提高，机组背压降低。提高了机组热效率，进而降低热耗、汽耗

为保证凝汽器运行安全可靠，防止凝汽器换热管腐蚀，造成冷凝器频繁发生泄漏，影响安全生产。将原有易受腐蚀而造成泄漏TP304不锈钢管，更换为TP316L不锈钢管材，提高在抗腐蚀、抗污垢等性能，例如原TP304不锈钢管要求水中氯离子含量为200mg/l以下，改造后TP316L不锈钢管可使用在氯离子含量1000mg/l以下的循环水，抗腐蚀能力大大提高，进而增加了凝汽器的使用寿命。并且由于原换热管运行时间较长，管内壁不光滑易附着微生物及各种污垢，换热效率大幅度下降，更换新管后，有效的提高换热管表面清洁度，从而提高换热效率，降低汽轮机背压

将凝汽器前、后管板由20#钢改为30mm316L不锈钢板，以提高抗氯离子腐蚀性能。同时更换全部隔板、水室盖板、水室盖铰链、中间拉杆连接杆、汽室内阻汽板、挡水板、水室横隔板等部件；并在前水室人孔盖增加四块锌块，采用牺牲阳极法，减少循环水对筒体及凝汽器碳钢材料腐蚀，同时对凝汽器前、后水室进行防腐处理。为提高壳体在运行中的刚度，减少换热管跨度，防止当局部汽流速度达到一定值时，引起换热管产生大幅度的振动，造成相邻管子互相碰撞摩擦，最终导致冷却管的穿孔或断裂现象。本次改造特增加一组中间支撑隔板，以取保凝汽器发生汽流共振现象

2号汽轮机凝汽器改造历时25天，改造后凝汽器换热管重量增加了0.9吨；换热管充水重量比原来减少了0.6吨；运行时重量比原来增加了0.3吨。保证了凝汽器及排汽缸安全运行，避免凝汽器支撑弹簧受力发生变化，影响排汽缸膨胀

汽轮机凝汽器自改造后设备运行稳定，凝汽器平均真空提高了4kPa，端差减小了10℃，凝结水过冷度、溶解氧均在合格范围内，凝汽器运行状况良好。提高了机组热效率，年降低原煤耗约282t

凝汽器改造重点是对现有设备结构进行优化设计，以取得良好节能效果，使设备恢复及超过原出力能力，达到节能与环保的目的。在改造中充分考虑能量的综合利用，采用先进材料和技术。项目实施后，有效地降低汽轮机冷源损失，减少热能浪费问题，节省一次能源消耗，符合国家节能减排、发展低碳经济的产业政策，取得良好的社会效益

通过对现有汽轮机凝汽器热力性能分析，得出导致其性能下降的原因，采取针对性技术改造措施。掌握凝汽器优化设计的核心技术—管束布置，可以改造出热力性能最优的新型凝汽器或优化各种管束类型的凝汽器。此项技术对国内其它电厂，因受场地限制或设备要求，对热力性能较差的凝汽器进行凝汽器整体管系置换的改造方法，可有效降低成本、缩短改造工期，提高改造效费比，具有推广价值