600MW机组空冷系统变工况对汽轮机出力的影响

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1、第37卷第3期华电技术V01．37No．32015年3月HuadianTechnologyMar．2015600MW机组空冷系统变工况对汽轮机出力的影响余耀，王丽，张义江，郭民臣，李美宝(1．神华国能蒙东能源有限公司，内蒙古呼伦贝尔021000；2．华北电力大学能源动力与机械工程学院，北京102206)摘要：直接空冷机组空冷系统变工况影响排汽压力，进而影响机组的出力。根据某电厂600MW超临界直接空冷机组的结构参数和运行参数，采用叼一NTU法建立了空冷系统变工况分析的数学模型，分别计算了排汽压力随空气入口温度、排汽热负荷、迎面风速的变化规律，分析了对机组出力的

2、影响，根据其影响规律，提出了风机转速及风量调节策略，为提高空冷机组运行效率提供了理论依据。关键词：直接空冷；变工况；机组出力；排汽压力；排汽热负荷中图分类号：TK264．1文献标志码：A文章编号：1674—1951(2015)03—0022—040引言tn=+tal=+p一avyAycp南+tal(2)由于水冷机组的耗水量大，空冷机组在我国富式中：P为空气密度；c为空气定压比热容；A为迎煤缺水地区得到了长足发展，近年来，空冷机组的装风面积；NTU为传热单元数，定义为热容量较小的流体的温度变化At(在直接空冷凝汽器的散热过机容量在该地区不断增大。在直接空冷机组中

3、，由于排汽压力较高，空冷凝汽器的运行特性对机组效程中为空气温差)与平均温差△f的比值，即率及出力的影响尤为突出，因此，深入研究空冷凝汽At~KANTu==(3)，器的变工况特性极为重要。排汽热负荷、空气入口式中：A为总传热面积。温度以及迎面风速是影响凝汽器真空系统的重要因由式(3)可知，求出传热单元数NTU是得到t素。本文建立了直接空冷机组冷端系统的数学模的关键，而总传热系数K则是传热单元数NTU计算型，并对某600MW机组的变工况特性进行了分析，的关键。直接空冷凝汽器内部的传热过程主要包括揭示了排汽热负荷、空气入口温度以及迎面风速等管内蒸汽的凝结放热、汽液两

4、相流的对流换热以及对机组背压的影响规律，进而分析这些因素对机组空气横掠管束的对流换热过程。因此，总传热系数出力的影响。K由对流换热热阻、管壁导热热阻以及管内外的污1直接空冷机组冷端系统数学模型垢热阻决定，根据传热学原理可得到总传热系数的关系式0_空冷凝汽器作为机组的冷端，需要提供尽可能1低的排汽压力，保证机组的效率及出力。影响排汽一K一A=(I一Oti十si)J老十1十压力P的因素主要有空气进口温度t迎面风速(1)，(4)、排汽热负荷Q及总传热系数Kl】J，即p=／tl，Q，"，K)。(1)式中：i，。分别为管束内、外表面积；为管壁对蒸汽在凝汽器中冷却为饱和水

5、，冷凝压力与冷数平均表面积；。，Ot，分别为管内凝结换热系数和管却过程的饱和温度存在着一一对应的关系，所以，只外对流换热系数；，分别为管内、外污垢热阻；要计算冷凝过程的饱和温度即可反映汽轮机排汽压为基管的壁厚；A为管壁导热系数；r／。为肋面效率。力的变化。根据凝汽器内部的换热过程及传热学原管壁对数平均表面积为理，利用叼一NTU法，可得到饱和温度t的关系A=(A：～A。)／ln(A2／A)，(5)式一]肋面效率叼。为一叼。———一，㈤Lo收稿日期：2014—08—04；修回日期：2014—11—18第3期余耀，等：600MW机组空冷系统变工况对汽轮机出力的影响·

6、23·式中：A。为管外基管部分表面积；A管外肋片部分表面积；叼为肋效率。管内凝结换热系数OLi可由传热学原理得i：1．13!，(7)出77(t一t)f式中：P为饱和蒸汽的密度；A为饱和蒸汽的导热系数；r为蒸汽汽化潜热；叼为蒸汽动力黏度；和t分别为蒸汽饱和温度和壁面温度；g为重力加速度；f空气入口温度tJ~C为特征长度。对于管外空气的对流换热系数，由试验公图1Q=680MJ／s时排汽压力随空气入口式⋯可得温度的变化Nu=0．06Re。·分析与模拟。排汽压力随排汽热负荷的变化如图2，(8)所示。式中：Nu=OL。d。／A；Re=vyd。／v；A和分别为空气在定性温

7、度下的导热系数和黏度系数；d为翅片管束的当量直径。，2(h一6)(，一)，、(h一)+(Sf一6f)’、式中：h为肋高；为肋厚；s，为肋宽。幻2直接空冷系统变工况对排汽压力的影响为了分析空气进口温度、迎面风速、排汽热负荷及总传热系数等因素对排汽压力的影响规律，假定排汽热负荷Q／(MJ．s-)只有一个因素变化，而保持其他几个因素不变。以图2排汽压力随排汽热负荷的变化600MW超临界直接空冷机组为例，选定机组运行的以空气进口温度29℃为例，当t不变时，排汽一组数据，分别分析空气进口温度、排汽热负荷和迎压力随着排汽热负荷的升高而近似线性增大，随着面风速对排汽压力的影

8、响特性。所计算的600MW空气进口温度