電站直接空冷凝汽器變工況計算與特性分析

1、上海汽輪機2001年9月第3期SH AN GH AI T URBI NE文章編號:1671-0851(2001 03-0005-035電站直接空冷凝汽器變工況計算與特性分析高玉忠(中國電能成套設(shè)備有限公司, 北京100011摘要:對電站直接空冷凝汽器變工況計算進(jìn)行了研究, 繪制了空冷凝汽器特性曲線, 分析了迎面風(fēng)速、環(huán)境氣溫、凝汽器熱負(fù)荷對空冷凝汽器性能的影響。關(guān)鍵詞:空冷凝汽器; 變工況; 特性曲線中圖分類號:TK264. 1+1文獻(xiàn)標(biāo)識碼:AV ariable Condition C alculation and Features Analysisfor Direct Air Cooled

2、 Condenser of Pow er PlantG AO Yu zhong(China Power Complete Equipment Co. Ltd. , Beijing 100011, China Abstract :The performance of Air C ooled C ondenser (ACC was calculated and the characteristic curve was drawn in this paper. The in fluence of the frontal velocity of air ,the air temperature and

3、 the heat load of condenser on the performance of the air cooled condenser were als o analyzed. K ey w ords :air cooled condenser ; off design ; characteristic curve1概述電站直接空冷凝汽器是在額定工況下設(shè)計的, 但是在運行中, 空冷凝汽器的運行工況與設(shè)計工況差別很大。汽輪機負(fù)荷的變動、環(huán)境氣溫的變化、空氣流量的變化均會導(dǎo)致汽輪機背壓的波動, 若處理不當(dāng), 不僅會使汽輪機的真空偏離設(shè)計值以至引起汽輪機跳閘, 在嚴(yán)寒的冬季還會引起凝結(jié)

4、水的凍結(jié), 導(dǎo)致空冷器管束凍裂。特別是, 直接空冷系統(tǒng)采用空氣作為冷卻介質(zhì), 由于大氣晝夜溫差及一年間溫差可達(dá)6070, 因而空冷凝汽器長收稿日期:2001-04-25期處于變工況運行?？绽淠鞯淖児r性能直接影響空冷電站的可靠性與經(jīng)濟性, 同時空冷凝汽器變工況計算是進(jìn)行風(fēng)機群運行方式設(shè)計的基礎(chǔ)。因而空冷凝汽器變工況計算與特性線的繪制對指導(dǎo)運行、制定風(fēng)機運行方式、評價空冷凝汽器性能有著重要意義, 是空冷凝汽器設(shè)計中不可缺少的內(nèi)容之一。2空冷凝汽器變工況計算方法空冷凝汽器變工況是指影響空冷凝汽器性能的某些因素偏離設(shè)計參數(shù)時空冷凝汽器壓力的變化, 可以寫成如下函數(shù)形式:作者簡介:高玉忠(1970

5、- , 男, 工程師, 1992年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)熱力渦輪機專業(yè), 1995年獲哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位, 現(xiàn)就職于中國電能成套設(shè)備有限公司, 數(shù)次參加國際國內(nèi)招標(biāo)工作。6電站直接空冷凝汽器變工況計算與特性分析P c =F (G W , V F , t A 1, A 式中P c 空冷凝汽器壓力G W 空冷凝汽器凝汽流量V F 空冷凝汽器迎面風(fēng)速T A 1空氣進(jìn)口溫度A 空冷凝汽器表面積(1因而空冷凝汽器壓力P C 對應(yīng)的飽和溫度t S 可以表示為:(8 t S =t A 1+t A +t WA 通常給出空冷凝汽器迎面風(fēng)速而不是空氣流量, 即(9 G A =A V F A F為便于分析,

6、還可以寫成以下形式:P c =F (Q , V F , t A 1, A (2式中空氣密度A A F 迎風(fēng)面積根椐以上(3 (9 式可以用來進(jìn)行空冷凝汽器變工況計算和繪制特性曲線。從式(1 , (2 可以看出, 為在平面座標(biāo)系中表示變工況特性, 選擇Q (G W 、V F 、t A 1、A 中任意兩個為變量而保持另外兩個變量不變就可以得到一系列曲線, 這些線稱為空冷凝汽器變工況特性線。空冷凝汽器變工況計算是通過熱平衡與傳熱計算進(jìn)行的?？绽淠骺梢砸暈橐粋?cè)有相變的交叉流熱交換器。在忽略熱量散失時, 其熱平衡方程為:Q =G W (h ev -h ev =G A C P A (t A 2-t A

7、 1(33空冷凝汽器變工況特性分析3. 1特性線的繪制式中h ev 排汽焓h ew 凝結(jié)水焓t A 1空氣進(jìn)口溫度t A 2空氣出口溫度C P A 空氣定壓比熱傳熱方程:Q =K A t m(4式中K 傳熱系數(shù), 在變工況計算中應(yīng)考慮V F , t A 1對K 的影響t m 對數(shù)平均溫差由式(3 (4 得空氣溫升:t A =t A 2-t A 1=Q/(G A C P A 令空冷凝汽器端差t WA =t S -t A 2式中t S 凝結(jié)水飽和溫度由式(3 (6 :t WA =t exp -1G A C P A(7 (6 (5本計算采用的設(shè)計參數(shù)為:汽輪機額定功率600MW , 空冷凝汽器熱負(fù)荷

8、854MW , 空冷凝汽器壓力13kPa , 設(shè)計環(huán)境氣溫13, 空冷凝汽器表面積1290000m 2。為便于分析與應(yīng)用, 現(xiàn)給出以下曲線, 如圖1、2、3、4所示。以下各圖配合使用就可以查得不同工況下的參數(shù)。同時, 應(yīng)用本文中的變工況計算方法得到的變工況特性線和國外同類機組的變工況特性線進(jìn)行了比較。比較表明, 本文中的變工況計算方法和國外數(shù)據(jù)較吻合, 具有應(yīng)用價值。3. 2分析從以下各圖可以得到以下結(jié)論:(1 從圖1看出, 在不同的環(huán)境氣溫t A 1下, 隨凝汽器熱負(fù)荷Q 的上升, 凝汽器壓力P C 上升, 真空惡化。當(dāng)環(huán)境氣溫t A 1上升時,Q 隨P C 變化曲線變緩, 環(huán)境氣溫t A

9、1升高時,隨凝汽器熱負(fù)荷Q 的增加, 凝汽器壓力P C 上升加快, 即真空惡化加速。(2 從圖2看出, 在不同的環(huán)境氣溫t A 1下, 隨迎面風(fēng)速V F 的上升, 凝汽器壓力P C 下降。 上海汽輪機2001年9月第3期SH AN GH AI T URBI NE7圖1保持迎面風(fēng)速V F , 總傳熱面積A 不變,給出環(huán)境氣溫t A 1, 空冷凝汽器熱負(fù)荷Q 對空冷凝汽器壓力P C 的影響曲線 。圖3保持環(huán)境氣溫t A 1, 總傳熱面積A 保持不變, 給出迎面風(fēng)速V F , 空冷凝汽器熱負(fù)荷Q 對空冷凝汽器壓力P C 的影響曲線。(4 從圖4看出, 在不同環(huán)境氣溫t A 1下, 隨迎面風(fēng)速V F 的上升, 凝汽器熱負(fù)荷Q 上升。特別是在低溫時, 增大迎面風(fēng)速對提高凝汽器熱負(fù)荷Q 很有效。當(dāng)環(huán)境氣溫高時, 即使增大迎面風(fēng)速也很難達(dá)到額定負(fù)荷 。圖2保持空冷凝汽器熱負(fù)荷Q , 總傳熱面積A 不變, 給出迎面風(fēng)速, 環(huán)境氣溫t A 1對空冷凝汽器壓力P C 的影響曲線。(3 從圖3看出, 在不同的凝汽器熱負(fù)荷Q 下, 隨迎面風(fēng)速V F 的上升, 凝汽器壓力P C下降。在低負(fù)荷時, 當(dāng)迎面風(fēng)速大于設(shè)計風(fēng)速時,