凝汽器有缺陷对循环水系统经济运行方式的影响 凝汽器有缺陷对循环水系统经济运行方式的影响

凝汽器有缺陷对循环水系统经济运行方式的影响

  • 期刊名字:汽轮机技术
  • 文件大小:435kb
  • 论文作者:种道彤,刘继平,严俊杰
  • 作者单位:西安交通大学
  • 更新时间:2020-11-10
  • 下载次数:
论文简介

第45卷第6期汽轮机技术Vol. 45 No.62003年12月TURBINE TECHNOLOGYDec.2003凝汽器有缺陷对循环水系统经济运行方式的影响种道彤,刘继平,严俊杰(西安交通大学,西安710049 )摘要:以热力系统变工况为基础建立了凝汽器真空的变化对机组运行经济性影响的数学模型研究了凝汽器存在缺陷对开式循环水系统优化结果的影响。对具有两台循环水泵的300MW凝汽机组计算表明凝汽器存在缺陷导致其传热系数降低时,双泵运行比单泵运行更经济的临界负荷也随之降低。这-结论对指导循环水系统的经济运行具有-定的理论和实际意义。关键词凝汽器变工况;传热系数循环水系统分类号:TK264. 1文献标识码:A文章编号:1001-5884 2003 )06-0350-03Research on the Influence of the Condenser Fault on the Optimizationof the Circulating W ater SystemZHONG Dao-tong , LIU Ji-ping , YAN Jun-jie( Xian Jiaotong University ,Xian 710049 , China )Abstract :Based on the changed work state theory of the thermal system , a mathematical model is developed to optimize theopen circulating water system when the condenser has fault. For an example ,a 300MW condensing - unit with two circulat-ing water pumps was calculated. When the coefficient of heat transfer decreases , the simulation shows that the critical loadon which the system of two pumps supply water to the condenser is better than the system of one pump is reduced along withthe decreases. The optimization of the circulating water system can be directed theoretically and practically by this conclu-sion.Key words condenser ; changed work state ; cofficient of heat transfer ; circulating water system循环水温、循环水量和机组负荷变化的考虑,未涉及到凝汽0前言器有缺陷运行的情况。在凝汽器实际运行过程中凝汽器常常处于有缺陷运行状态,使凝汽器传热系数下降,严重影响随着电力市场竞争机制的进一步发展 降低发电成本,凝汽器真空。 由于机组及凝汽器的特性发生变化,从而影响提高机组运行经济性已成为发电企业的当务之急。凝汽器循环水系统的最佳运行方式。如果不能很快消除凝汽器的真空是影响机组运行经济性和安全性的重要指标。影响凝缺陷那么就应对循环水系统重新进行优化计算,以保证机汽器真空的主要因素有冷却水入口温度、循环冷却水量、机组在较经济的状态下运行。组负荷和凝汽器传热系数等。在凝汽器实际运行过程中,由本文将以某国产N300MW机组为例通过热力系统变工于凝汽器本身可能出现的缺陷如水侧结垢、汽侧漏空气量增况计:算和凝汽器传热计算来建立循环水系统优化模型对凝大等使凝汽器传热系数下降,导致排气压力升高,机组经济汽器有缺陷运行时影响真空的诸因素与机组运行经济性之性降低。循环冷却水量通过循环水泵运行台数控制循环水间的关系进行研究,计算它们对机组供电煤耗的影响,以确泵对机组经济性的影响复杂得多。循环水泵运行台数增加,定变工况时凝汽器循环水最佳供水方式曲线,为凝汽器有缺-方面排汽压力下降,使机组经济性提高;而另一方面厂用陷运行循环水系统的优化提供-定的依据。电量增加导致机组经济性下降。由于机组一般都配备多台循环水泵选择合适的循环水泵运行方式就成为提高机组运1 数学模型行经济性的重要途径因而也成为-个非常值得关注的研究课题。文献1 ]研究表明,循环水系统的最佳运行方式与汽.1中国煤化工轮机排汽量及循环水温度有关,循环水温度越高排汽量越.YHc N M H G于热力系统变工况及凝汽大最经济工况需要运行的循环水泵台数也就越多。现有关器变工况计异。本又热刀糸统岁. [况计算采用按抽汽口划于凝汽器循环水系统运行方式优化的研究仅限于对凝汽器分级组的近似热力计算方法[2]抽汽压力由Flugel 公式确收稿日期2003-04-13基金项目国家自然科学基金资助项目( 50106010 )作者简介扁殖蕤满78- )男西安交通大学热能工程硕士研究生。第6期种道彤等凝汽器有缺陷对循环水系统经济运行方式的影响351凝汽器总体传热系数。而/Tolq。=h,-hee( 12)(1)D。Np-N T,Alm =-.(13)式中D为通过某-级组的蒸汽流量 p为蒸汽压力下标1、In(4 +8)δ2分别表示级组前后,有下标0表示为基准工况参数,而没有下标0表示变工况参数。K = Ca√v.B3β.Bm( 14)各级热加热器的抽汽份额采用热平衡法计算:式中h,为凝汽器入口蒸汽焓hwt为凝汽器凝结水焓p为冷却水流速修正系数Cβ3、β、βm的计算方法见文献3。.。_ anT, -By.二a1.91( 2)1.3 计算方法式中xuβ、ar分别为进入r级加热器的给水份额、疏水份按照上述模型进行计算时,首 先假设汽轮机各级流量,额、附加汽源份额,而T,y,q,9r分别为r级加热器的给水然后按照热力系统变工况计算方法修正汽态线、进行热平衡焓升、疏水放热量、蒸汽放热量、附加汽源放热量按照文献计算得到新蒸汽流量及凝汽器的热负荷再进行变工况下. [ 2 ]的方法计算。凝汽器内的传热计算求出排汽压力通过逐次迭代求出最终1kg新蒸汽的循环作功:结果。计算中要进行汽轮机末级余速损失修正,可采用厂家N= Ea,H,+ SaH1-τ。(3)提供的余速损失曲线。式中ar, 为回热抽汽份额( r=0表示凝汽器) H,为回热抽汽2计算实例在汽轮机中实际焓降p为回热加热级数a; 为回热抽汽以外其它辅助汽流份额H为这些辅助汽流在汽轮机中的焓降。本文以某厂300MW凝汽机组(其热力系统见图1 )为例循环吸热量:进行计算。该机组有两台循环水泵,其功率均为1 800kW。Q =ho+a,σ-hg(4)根据循环水系统试验结果单泵运行及双泵运行时的循环水式中ho 为新蒸汽焓值ex, 为再热蒸汽份额σ为1kg再热蒸流量分别为23000/h及33 000t/h。该机组循环水为开式系汽的吸热量he 为锅炉给水焓值。统冷却水取自水库底层经凝汽器后再排回水库。按循环由此可以得到汽轮机循环效率:水泵的配套方式循环水流量的变化只能通过循环水泵的台(5)数来调节循环水泵供水运行方式-机-泵或-机二泵。QDr her新蒸汽流量:V。DnD:(6)HηmηeDa ,汽轮机排汽量:D.=(1- Za,- Za)D。(7)中空台户“标准煤耗率:图1 N300- 17. 75/540/540机组热力系统图0. 123(8)采用上述数学模型计算发现在冷却水温度和凝汽器传ηiηηiηmη。.供电煤耗:热系数不变的情况下改变机组负荷高负荷时采用双泵供(9)水煤耗率较低低负荷时单泵供水煤耗率较低其负荷-发N(1 -h)电煤耗率变化曲线存在交点。因此在机组负荷变化时,为式中Na为机组电负荷mm为机械效率n。为电机效率mp保证机组运行的经济性需在某一临界负荷时改变凝汽器循为管道效率m为锅炉效率,而k为厂用电率包括各水泵、环水泵台数。图2是冷却水温为20C凝汽器传热系数维持电机以及其它厂用电。当循环水泵的运行台数发生变化时,基准工况时,两种供水方式对应的煤耗率随负荷变化曲线。厂用电率h也将发生变化。由图2可以看出临界负荷约为机组满负荷的80%与机组运1.2 凝汽器传热模型行规程符合也与文献4 ]的结果相符证明了本文计算结果变工况下凝汽器压力P。对应的饱和温度1,为:是正确的。t, =tg +Ot +δt(10)当凝汽器存在缺陷时.上述优化结果将产生变化。为式中为泠却水入口温度At.为冷却水在凝汽器中的温此本中国煤化工汽器传热系数采用上述升δt为凝汽器的传热端差。方法YHCN M H及供水方式的相应临界负凝汽器的热平衡方程式为31:荷,从而得到该循环冷却水温对应的凝汽器最佳供水方式曲Q。= Dq。= D.c.Otw = KFAtm(11)线。图3是当循环冷却水温度保持20C凝汽器传热系数和式中D。为汽轮机排汽流量go为冷却水的比热容,D. 为流机组负荷变化时的凝汽器最佳供水方式曲线。在曲线的右过凝汽器的冷却水量,F为凝汽器有效传热面积Ae为1kg下方区域凝汽器采用双泵供水;左上方则采用单泵供水。排汽在凝汽器中的放热量Atm为凝汽器平均传热端差,K 为由图可见当冷却水温不变时随着凝汽器传热系数不断变352汽轮机技术第45卷60 C355十一5C- 10C含350尼230- 15C单泵供水+ 20C盟210-一25C双泵供水R 2003.4019040.0.80.9日- 30C变工况与标准工况传热系数之比330150180210 240 270 300 330运机组负荷/MW立240数式影220 上对1020050.6 i.9.0变工况与基准工祝传热系数之比图3 20C时的凝汽器最 佳供水方式曲线图4给出了当冷却水温为sc ~30C传热系数为0.5K。[1] 王运民电厂凝汽器冷却水最佳供水方式的确定J1节能,1998 11.~1.0K。时该机组的最佳供水方式曲线。由此可见在不同[2] 林万超、火电厂热系统节能理论[ M]西安西安交通大学出的循环冷却水温度下,传热系数变化对优化结果均有影响。版社, 1994.图中各条曲线基本平行说明不同循环水温度下传热系数变[3]李秀云. 火电机组冷端系统经济性诊断理论研究D]西安交化的影响大致相同。因此,在机组实际运行中如果凝汽器通大学博士论文1999.的真空明显低于其基准值,说明凝汽器可能存在缺陷。[4]周利庆胡炽昌,顾彤等.循环水泵运行方式优化方法及其如果其缺陷无法短期消除则应根据凝汽器当前状况重在华能南通电厂中的应用[ J]电站辅机2000 (3 ).(上接第349页)参考文献4结论[1]闻雪友,李伟.WR-21-- 新一代的船用燃气轮机[ J]. 热能动力工程,1999 ,14( 79 ):1-6.采用VAN技术的变几何动力涡轮通过有效控制流量变[2] Karstensen K W ,Wiggins J 0. A variable - geometry power turbinefor marine gas tubine[ J ] ASME Joumal of Turbomachinery,化可以随着工况的改变,有效调节和优化燃气轮机机组各1990 ,112 :165 - 174.部件之间的匹配关系,从而改善整个机组的变工况性能。因[3] Perdichizzi A , Dossena V. Incidence Angle and Pitch - Chord此对于变几何动力涡轮来说可调导叶的转角是个至关重要Effects on Secondary Flows in Down stream of a Turbine Cascade[J] ASME Journal of Turbomachinery ,1993 ,115 383 - 391.的参数。通过多级计算的全三维数值分析可得到以下结[4] Brear MJ , Hodson H P , Harvey N W. Pressure Suface Separa-论tions in Low - Pressure Turbines- -Part 1 : Midspan Behavior Part( 1 )计算表明四级动力涡轮末级动叶压力面在大负攻2 : Interactions with the Secondary Flom[ J ] ASME Journal of Tur-角下出现的分离泡是由轮箍壁面附近的流体流入叶片通道bomachinery ,2002 , 124 393 - 409.时形成的。其闭式分离特性有效抑制了轮箍处压力面大面[5]朱光宇,俞茂铮.大负攻角下汽轮机末级动叶栅二维分离流特性的数值分析J]汽轮机技术,2000 ,42(5) 282 - 286.积分离流动的发生。三维柱状分离泡作顺时针螺旋上升运[6] 张宏武袁新叶大均.透平叶栅大攻角流动特性的三维数动并保持封闭的死区"结构,在与顶部间隙的泄漏流体掺中国煤化工科学版) , 2000 ,40( 10)92混后流出。(2 )对本文算例采用可调导叶使变几何动力涡轮的透[7]CHCNMH Gvicosit turul - ence models平叶栅处于大攻角范围内运行因此必须对变几何动力涡轮for engineering applications[ J ]. AIAA Journal. 1994 ,32( 8 ):1598 - 1605.的气动特性和优化设计进行足够精度的多级粘性流匹配计[8] Charles G S , Ridha Abid , Anderson E C. Critical Evaluation of算分析。选择良好冲角适应性的叶栅是应用变几何涡轮技Two - Equation Models for Near - Wall Turbulence[ J ]. AIAA术的关键。Joumal ,1992 30(2 ) 324 -331.

论文截图
版权:如无特殊注明,文章转载自网络,侵权请联系cnmhg168#163.com删除!文件均为网友上传,仅供研究和学习使用,务必24小时内删除。