積灰對直接空冷凝汽器性能影響的分析

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1、第34卷第11期華電技術(shù)Vo1．34No．112012年11月HuadianTechnologyNOV．2012積灰對直接空冷凝汽器性能影響的分析陳俊麗(華電重工股份有限公司，北京100048)摘要：分析了直接空冷凝汽器的工作特性，以2個單元為模型(一個單元翅片管表面積灰，另一個單元保持潔凈狀態(tài))，通過理論計算，得出了空冷島局部積灰后空冷凝汽器各區(qū)域相關(guān)參數(shù)的變化規(guī)律。結(jié)果表明，直接空冷凝汽器在發(fā)生局部積灰以后，積灰區(qū)域承擔(dān)的有效散熱量減少，凝結(jié)蒸汽量降低，潔凈單元所承擔(dān)的散熱量、凝結(jié)蒸汽量隨著積灰單元積灰的增加而逐

2、漸增大，空氣溫升也顯著升高。關(guān)鍵詞：直接空冷凝汽器；局部積灰；溫升；凝結(jié)蒸汽量中圖分類號：TK264．11文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1674—1951(2012)11—0056—04【0引言￡n在我國富煤缺水的“三北”地區(qū)，建造直接空冷機組比濕冷機組會節(jié)約大量的水?？绽淠鞯男阅苁墉h(huán)境(氣溫、風(fēng)向、風(fēng)速)及凝汽器表面積灰等因素的影響，會導(dǎo)致機組汽輪機背壓變化增大。設(shè)計背壓及運行背壓范圍都要比濕冷機組大，在節(jié)水的同時也降低了機組的經(jīng)濟性J。對直接空冷電站而言，凝汽器性能決定了直接空冷機組能否安全高效運行。當(dāng)直接空冷凝汽

3、器表面發(fā)生局部積灰時，其換熱情況發(fā)生惡化，導(dǎo)致凝汽器的效率降低，圖1空冷凝汽器工作示意圖影響機組的安全和經(jīng)濟性。通過理論計算，在為初始溫差，當(dāng)環(huán)境溫度一定時，若i不同，發(fā)生積灰后，得出凝汽器積灰單元和清潔單元各參則汽輪機的設(shè)計排汽壓力、熱耗、年發(fā)電量以及汽輪數(shù)的變化，分析機組運行參數(shù)的變化趨勢。當(dāng)凝汽機設(shè)備費用也不相同，空冷系統(tǒng)的投資和年運行費器的壓力增大到一定程度時，需要調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速，加用也不同。因此，在設(shè)計時，需要對￡i進(jìn)行優(yōu)化，考大進(jìn)風(fēng)量以達(dá)到提高換熱之目的。慮能量利用的完善程度與空冷系統(tǒng)投資的匹配關(guān)系，找出兩

4、者之間的最佳匹配關(guān)系。對直接空冷系1積灰對凝汽器傳熱系數(shù)的影響統(tǒng)而言，空冷凝汽器凝結(jié)水溫度與環(huán)境空氣溫度t1．1直接空冷凝汽器換熱模型之差表示為t=t一tl。(3)直接空冷是指汽輪機排汽在空冷凝汽器中由空氣冷卻而凝結(jié)成水，圖1為空冷凝汽器工作過程中由式(1)、式(2)、式(3)可得凝汽器中凝結(jié)水的溫度t飽和蒸汽的冷凝過程及空氣的溫度變化。汽輪機排汽在凝汽器的冷凝過程中釋放汽化潛t=tl+titd：tl+△￡+t6(4)熱，凝結(jié)溫度t為一水平直線，初始溫度t的環(huán)境根據(jù)傳熱單元數(shù)法，由蒸汽、空氣的能量平衡方程以及空冷凝汽

5、器的傳熱方程，可得空冷凝汽器的空氣被風(fēng)機吹向凝汽器管束吸收汽輪機排汽的凝結(jié)凝結(jié)溫度為潛熱，溫度升高至t排向大氣。在凝結(jié)換熱過程中空氣的溫升f：二×—一+t～3600AkA。al。(5)Pc‘1At=tl—t1。(1)yv一P一凝結(jié)水飽和溫度與出口空氣溫度之差為t當(dāng)機組容量一定時，迎風(fēng)面積／4為定值，空氣t=t一t1。(2)密度P近似保持不變。凝結(jié)蒸汽流量qm、迎面風(fēng)速／／以及翅片管傳熱系數(shù)k成為影響凝結(jié)溫度的收稿日期：2012—01—05；修回日期：2012—05—21主要原因。第11期陳俊麗：積灰對直接空冷凝汽器性

6、能影響的分析·57·1．2積灰對直接空冷凝汽器的影響2夏季額定工況理想情況的理論計算由傳熱理論知識可知，凝汽器的總傳熱系數(shù)為1某600MW直接空冷電廠機組共有56個散熱’單元，48個順流單元，8個逆流單元，其中順流散熱面積為13495in，逆流散熱面積為1420m，夏季額式中：i，h。分別為管內(nèi)外的換熱系數(shù)；A為翅片管定工況下機組各參數(shù)見表1。的導(dǎo)熱系數(shù)；6為翅片管道厚度；盧，叼。為翅片管的在理想情況下，假設(shè)每個單元的散熱流量相同，肋化系數(shù)和肋壁總效率。在凝汽器運行過程中，暴在夏季額定工況下每個單元參與的散熱流量為1

7、4．16露在空氣中的翅片管表面會集聚灰塵，影響凝汽器MW，散熱面積為266．34ITI，運用傳熱單元數(shù)法，計算得出空冷凝汽器初始傳熱系數(shù)為24．86(m·K)。的換熱性能，傳熱系數(shù)減少，從而使汽輪機背壓以2個單元為研究對象，散熱流量為28．32升高。MW，假設(shè)一個單元翅片管保持潔凈，另一個單元翅積灰之后以翅片管總傳熱面積為基準(zhǔn)的傳熱系片管表面積灰，由于積灰的原因，積灰單元的傳熱情數(shù)為況發(fā)生惡化，傳熱系數(shù)降低，散熱流量減少，凝結(jié)的7蒸汽量也減少。在散熱流量一定的情況下，潔凈單元就要承擔(dān)原本由積灰單元承擔(dān)的散熱流量，打破

8、了內(nèi)部蒸汽凝結(jié)的動態(tài)平衡，導(dǎo)致凝汽器整體背壓式中：A為灰塵的導(dǎo)熱系數(shù)，取0．4W／(m·k)；c升高，端差增大，機組出力降低。為積灰系數(shù)，取0．4。2．1積灰單元理論計算則有與的關(guān)系為當(dāng)翅片管表面積灰后，傳熱單元數(shù)、散熱器效1=1+c盧=1+6率、傳熱系數(shù)K發(fā)生變化，經(jīng)計算得出因積灰而導(dǎo)+。+Da盧。(8)致的凝汽器各參數(shù)的變化，見表2。表16