杨立军-华北电力大学火电站直接空冷凝汽器性能考核评价方法

华北电力大学能源与动力工程学院电站设备状态监测与控制教育部重点实验室火电站直接空冷凝汽器性能考核评价方法Nov.22,2006杨立军杜小泽杨勇平刘登瀛第二届空冷技术研讨会，中国包头，2006报告内容直接空冷技术的背景、意义直接空冷凝汽器验收和运行实验标准直接空冷凝汽器性能分析直接空冷凝汽器性能考核评价方法结论背景意义电站采用空冷系统是解决富煤贫水矛盾的有效措施直接空冷代表了未来空冷系统的发展方向特殊气候和环境条件下，直接空冷系统的运行面临严峻的考验－冷却恶化、极端环境下的非正常停机、积灰、真空泄漏、管束冻裂等制定直接空冷凝汽器性能考核评价方法，保证直接空冷凝汽器满足设计要求，对于减小直接空冷电站建设投资，提高空冷凝汽器运行水平，降低直接空冷机组能耗具有重要意义。德国VGB-R131Me导则采用凝汽器凝结能力（凝结蒸汽流量）做为性能考核的评价标准，认为在一定的环境条件和一定的汽轮机排汽压力下，如果凝汽器凝结蒸汽量超过了其设计值，就说明空冷凝汽器性能符合要求。如果以汽轮机排汽压力做为考核指标，则是在维持一定的环境条件和一定的凝汽器凝结蒸汽量的条件下，考核汽轮机背压。上述两种性能评价标准，都存在一定的局限，仅仅考察凝汽器凝结能力，不能综合反映空冷凝汽器的传热性能。直接空冷凝汽器性能分析假设：忽略汽轮机排汽由汽轮机出口流向凝汽器入口以及蒸汽在凝汽器内的流动压降凝汽器压力等于汽轮机的排汽压力，即汽轮机背压。空冷凝汽器传热过程温度变化示意图)(wsshhmQ)(12aapaaapaattcmtcmQ)(lnaamtITDITDtKAtKAQ蒸汽凝结过程能量平衡方程冷却空气能量平衡方程空冷凝汽器传热方程对于饱和蒸汽的等温凝结过程NTUe1111)(acvAKApaFFwssstecvAhhmtpaFF空冷凝汽器的凝结温度1(,,,,,)sasFFpftmAvKA汽轮机背压),(1sasmtgp当保持冷却空气流量不变，即轴流风机转速恒定，空冷凝汽器传热系数K近似为常数，于是满足：根据上式得到的汽轮机背压随环境温度和凝汽器凝结蒸汽量变化关系的曲线，即为空冷凝汽器性能曲线，也是VGB导则中进行空冷凝汽器验收考核实验的理论基础。空冷凝汽器压力随凝结蒸汽量和凝汽器进口空气温度变化的性能曲线VGB-R131Me导则验收考核方法的不足：111)(acvAKApaFFwssstecvAhhmtpaFF在凝结蒸汽量、冷却空气流量、环境温度不变的条件下，可以仅仅通过增加空冷凝汽器传热面积提高凝汽器凝结能力，使凝结蒸汽量增加，或汽轮机背压降低。空冷凝汽器传热面积的增加，将使空冷岛的投资增加，为用户增加了额外的费用。如果仅仅考核空冷凝汽器凝结能力，就可能导致空冷凝汽器生产商片面追求传热面积，而不在提高空冷凝汽器传热性能上做文章。不同环境温度下，空冷凝汽器压力随传热系数的变化曲线我们的建议：对空冷凝汽器进行性能考核，需要在维持冷却空气流量和汽轮机排汽量不变的情况下，针对不同容量的机组，制定一个空冷凝汽器的参考传热系数值。只有当实验测得的空冷凝汽器传热系数高于该参考值时，才认为空冷凝汽器的性能达到考核标准。在空冷凝汽器设计气温下，维持汽轮机排汽量和冷却空气量不变时，只有设计更为合理的空冷凝汽器翅片管结构参数，更为有效的管束布置方式，才能更加合理的组织冷却空气的流场和温度场，从而改善空气速度场和温度场的协同性，强化空气对流换热，提高空冷凝汽器的传热性能。结论建立了凝汽器压力与汽轮机排汽量、冷却空气流量、凝汽器传热系数、凝汽器总传热面积以及环境温度之间的关系，分析了各因素对凝汽器性能的影响规律。凝结蒸汽量和凝汽器压力的空冷凝汽器性能考核标准，仅仅考虑空冷凝汽器的传热能力，可能导致空冷凝汽器传热面积过大，空冷系统投资增加。对空冷凝汽器进行性能评价，除了考核空冷凝汽器传热能力，还需测定凝汽器传热系数，以传热系数设计保证值做为直接空冷凝汽器性能考核的补充指标。以传热强化，减少传热面积做为直接空冷凝汽器设计的原则。请批评指正谢谢第二届空冷技术研讨会，中国包头，2006