电站直接空冷凝汽器变工况计算与特性分析

1、上海汽轮机2001年9月第3期SH AN GH AI T URBI NE文章编号:1671-0851(2001 03-0005-035电站直接空冷凝汽器变工况计算与特性分析高玉忠(中国电能成套设备有限公司, 北京100011摘要:对电站直接空冷凝汽器变工况计算进行了研究, 绘制了空冷凝汽器特性曲线, 分析了迎面风速、环境气温、凝汽器热负荷对空冷凝汽器性能的影响。关键词:空冷凝汽器; 变工况; 特性曲线中图分类号:TK264. 1+1文献标识码: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概述电站直接空冷凝汽器是在额定工况下设计的, 但是在运行中, 空冷凝汽器的运行工况与设计工况差别很大。汽轮机负荷的变动、环境气温的变化、空气流量的变化均会导致汽轮机背压的波动, 若处理不当, 不仅会使汽轮机的真空偏离设计值以至引起汽轮机跳闸, 在严寒的冬季还会引起凝结

4、水的冻结, 导致空冷器管束冻裂。特别是, 直接空冷系统采用空气作为冷却介质, 由于大气昼夜温差及一年间温差可达6070, 因而空冷凝汽器长收稿日期:2001-04-25期处于变工况运行。空冷凝汽器的变工况性能直接影响空冷电站的可靠性与经济性, 同时空冷凝汽器变工况计算是进行风机群运行方式设计的基础。因而空冷凝汽器变工况计算与特性线的绘制对指导运行、制定风机运行方式、评价空冷凝汽器性能有着重要意义, 是空冷凝汽器设计中不可缺少的内容之一。2空冷凝汽器变工况计算方法空冷凝汽器变工况是指影响空冷凝汽器性能的某些因素偏离设计参数时空冷凝汽器压力的变化, 可以写成如下函数形式:作者简介:高玉忠(1970

5、- , 男, 工程师, 1992年毕业于哈尔滨工业大学热力涡轮机专业, 1995年获哈尔滨工业大学工学硕士学位, 现就职于中国电能成套设备有限公司, 数次参加国际国内招标工作。6电站直接空冷凝汽器变工况计算与特性分析P c =F (G W , V F , t A 1, A 式中P c 空冷凝汽器压力G W 空冷凝汽器凝汽流量V F 空冷凝汽器迎面风速T A 1空气进口温度A 空冷凝汽器表面积(1因而空冷凝汽器压力P C 对应的饱和温度t S 可以表示为:(8 t S =t A 1+t A +t WA 通常给出空冷凝汽器迎面风速而不是空气流量, 即(9 G A =A V F A F为便于分析,

6、还可以写成以下形式:P c =F (Q , V F , t A 1, A (2式中空气密度A A F 迎风面积根椐以上(3 (9 式可以用来进行空冷凝汽器变工况计算和绘制特性曲线。从式(1 , (2 可以看出, 为在平面座标系中表示变工况特性, 选择Q (G W 、V F 、t A 1、A 中任意两个为变量而保持另外两个变量不变就可以得到一系列曲线, 这些线称为空冷凝汽器变工况特性线。空冷凝汽器变工况计算是通过热平衡与传热计算进行的。空冷凝汽器可以视为一侧有相变的交叉流热交换器。在忽略热量散失时, 其热平衡方程为:Q =G W (h ev -h ev =G A C P A (t A 2-t A

7、 1(33空冷凝汽器变工况特性分析3. 1特性线的绘制式中h ev 排汽焓h ew 凝结水焓t A 1空气进口温度t A 2空气出口温度C P A 空气定压比热传热方程:Q =K A t m(4式中K 传热系数, 在变工况计算中应考虑V F , t A 1对K 的影响t m 对数平均温差由式(3 (4 得空气温升: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 凝结水饱和温度由式(3 (6 :t WA =t exp -1G A C P A(7 (6 (5本计算采用的设计参数为:汽轮机额定功率600MW , 空冷凝汽器热负荷

8、854MW , 空冷凝汽器压力13kPa , 设计环境气温13, 空冷凝汽器表面积1290000m 2。为便于分析与应用, 现给出以下曲线, 如图1、2、3、4所示。以下各图配合使用就可以查得不同工况下的参数。同时, 应用本文中的变工况计算方法得到的变工况特性线和国外同类机组的变工况特性线进行了比较。比较表明, 本文中的变工况计算方法和国外数据较吻合, 具有应用价值。3. 2分析从以下各图可以得到以下结论:(1 从图1看出, 在不同的环境气温t A 1下, 随凝汽器热负荷Q 的上升, 凝汽器压力P C 上升, 真空恶化。当环境气温t A 1上升时,Q 随P C 变化曲线变缓, 环境气温t A

9、1升高时,随凝汽器热负荷Q 的增加, 凝汽器压力P C 上升加快, 即真空恶化加速。(2 从图2看出, 在不同的环境气温t A 1下, 随迎面风速V F 的上升, 凝汽器压力P C 下降。 上海汽轮机2001年9月第3期SH AN GH AI T URBI NE7图1保持迎面风速V F , 总传热面积A 不变,给出环境气温t A 1, 空冷凝汽器热负荷Q 对空冷凝汽器压力P C 的影响曲线 。图3保持环境气温t A 1, 总传热面积A 保持不变, 给出迎面风速V F , 空冷凝汽器热负荷Q 对空冷凝汽器压力P C 的影响曲线。(4 从图4看出, 在不同环境气温t A 1下, 随迎面风速V F 的上升, 凝汽器热负荷Q 上升。特别是在低温时, 增大迎面风速对提高凝汽器热负荷Q 很有效。当环境气温高时, 即使增大迎面风速也很难达到额定负荷 。图2保持空冷凝汽器热负荷Q , 总传热面积A 不变, 给出迎面风速, 环境气温t A 1对空冷凝汽器压力P C 的影响曲线。(3 从图3看出, 在不同的凝汽器热负荷Q 下, 随迎面风速V F 的上升, 凝汽器压力P C下降。在低负荷时, 当迎面风速大于设计风速时,