空冷凝汽器热力性能曲线的若干特征.doc

Dd087x2006年中电联空冷技术交流会(包头) 空冷凝汽器热力性能曲线的若干特征 马义伟 (哈尔滨工业大学)本文讨论以下问题: 1. 性能曲线的不同表达方式2. 性能曲线上任何一个点均是空冷凝汽器的一个运行工况点. 3. 具有空冷汽轮机的运行曲线的特征4. 空冷汽轮机运行曲线的ITD值分为两部分: ITD=常量及ITD=变量 5. 经济运行: 在环境气温由高逐步降低时, 风机要降速, 气温继续下降时逐步停风机. 6. 安全运行: 环境气温低于零度时, 排汽压力保持 Pb=CONSTENT , 即 ITD=变量空冷凝汽器热力性能曲线对直接空冷系统经济运行和安全运行是至关重要的, 至今可能还没有引起人们的极端高度的重视, 本文拟对此问题进行初步的讨论. 我本人自2000年就对此问题发生兴趣, 进行研讨, 连续发表三篇文章, 即: 1. ITD值及其讨论1, 2000年8月; 2. 直接空冷凝汽器特性线的绘制2, 2001年10月; 3. 200MW机组空冷凝汽器变热力工况计算的讨论3, 2003年9月. 通过这三篇文章的写作过程, 对空冷凝汽器性能曲线的某些特征有了一些初步的了解, 在此概要的表述如下: 1. 性能曲线的不同表达方式性能曲线有各种表达方式, 在此仅介绍两种: 其一: 描述汽轮机排汽压力Pb、环境气温、汽轮机排汽量D(或排汽热负荷Q)之间关系的性能曲线, 示于图1. 在不同迎面风速时具有不同的性能曲线, 如110%, 100%, 80%, 50% 风速等 此性能曲线可用于分析直接空冷凝汽器性能. 其二: 描述汽轮机排汽压力Pb与环境气温ta之间关系的性能曲线, 示于图2. 图2所示曲线为定负荷、定风速. 此性能曲线用于分析空冷汽轮机的经济运行和安全运行. 图1. 空冷凝汽器散热量、环境气温与空冷凝汽器入口排汽压力的关系2 迎面风速为100%. 图2.600MW机组直接空冷与间接空冷的排汽压力、ITD值随环境气温的变化3 2. 性能曲线上任何一个点均是空冷凝汽器的一个运行工况点. 性能曲线上任何一个点均是空冷凝汽器的一个运行工况点, 其特性是它的三个热平衡方程相等. 即: 传热基本方程 (1)热平衡方程, 对管内流体: 当流体为液体换热时: (2) 当流体为蒸汽凝结时: 对管外流体: (3) 所以, 性能曲线又可称之为运行曲线. 以图1为例. 在 VGB 导则中就采用此曲线图用于空冷凝汽器的验收. 3. 具有空冷汽轮机的运行曲线的特征示于图2,3,4. 对于特定的空冷汽轮机就是按照各自的Pb-ta曲线运行. 应注意它的特定应用条件. 图3. 南非 Kendal 电站的运行曲线1 在定负荷下, 由 图3 同时可看出下述特征: 排汽压力下的饱和温度 ts 随 ta 呈直线变化 ITD值为常量 应注意的是, 作为汽轮机的运行曲线, 其排汽压力 Pb 应为汽轮机排汽口处的压力 图4. 200MW汽轮机, 负荷基本不变, 环境气温变化时各运行参数的变化曲线制1 由 图4 同时可看出下述特征: 排汽压力下的饱和温度 ts 随 ta 呈直线变化, ITD值为常量 风速提高时,排汽压力下的饱和温度 ts 降低, 随ta 呈直线变化, ITD值为常量, 但ITD值有所下降 管内水速降低时, 排汽压力下的饱和温度 ts 提高, 随ta 呈直线变化, ITD值为常量, 但ITD值有所提高 3. 空冷汽轮机运行曲线的ITD值分为两部分: ITD=常量及ITD=变量 由图2: 在定负荷、定风速时: 当环境气温高于零度时, ITD=CONSTENT 当环境气温低于零度时, ITD=变量 ITD=CONSTENT 是由热平衡的三个方程决定的。 应注意的是图2,3,4 所示的 Pb-ta 曲线, 对应的是定负荷、定风速. 不同的风速其Pb-ta 曲线是不同的, 示于图5. 与此同时, 其ITD值也略有差异5. 图5. 300MW机组，定负荷，不同风速下的 Pb-ta 性能曲线 1定负荷、100% 风速下的 Pb-ta 性能曲线, ITD为定值 2定负荷、110% 风速下的 Pb-ta 性能曲线, ITD为定值 系列1: 定负荷, 110% 风速 系列2: 定负荷, 100% 风速 系列3: 定负荷, 50% 风速5. 经济运行: 在环境气温由高逐步降低时, 风机要降速, 气温继续下降时逐步停风机. 先停顺流风机, 后停逆流风机 空冷电站的经济运行实质为汽轮机的经济运行和风机的经济运行. 汽轮机的经济运行, 按图1,2,3,4,5 的运行曲线进行 . 风机的运行, 按图6进行. 文3, 对200MW汽轮机的变热力工况进行了计算, 当环境气温下降时风机开始降速到逐渐停运. 内容概要如下: 200MW空冷汽轮机空冷凝汽器，热负荷值为260MW: 顺流风机16台, 逆流风机8台. 空冷凝汽器变热力工况计算3 在变工况运行条件下，应首先调节顺流管束风机的运行状况，再调节逆流管束的运行状况。变热力工况有各种工况，如：顺流风机全速、逆流风机全速; 顺流风机半速、逆流风机全速; 顺流风机半速、逆流风机半速; 顺流风机停转、逆流风机半速; 顺流风机停转、逆流风机停转，等。 计算12个工况，具体计算结果如表1. 表1.- -工况 顺流 逆流-1 16台风机全速 8台风机全速2 8台风机全速，8台风机半速 8台风机全速3 4台风机全速，12台风机半速 8台风机全速4 16台风机半速 8台风机全速5 16台风机半速 4台风机全速，4台风机半速6 16台风机半速 8台风机半速7 14台风机半速，2台风机停转 8台风机半速8 12台风机半速，4台风机停转 8台风机半速9 10台风机半速，6台风机停转 8台风机半速10 8台风机半速， 8台风机停转 8台风机半速11 6台风机半速，10台风机停转 8台风机半速12 4台风机半速，12台风机停转 8台风机半速。 。X 16台风机停转 8台风机停转- 变热力工况下的风机耗电功率3 按表1，图6 所进行的操作，不仅有利于设备的安全运行，而且有利于经济运行。本文按表A 进行了各种工况下的风机电功率计算，计算结果示于表2，图6。表2. -工况 顺流电机功率，KW 逆流电机功率，KW 总计，KW-1(全速) 2160 820 2980 2 1260 820 20803 803 820 16234 350 820 11705 350 476 8266(半速) 350 132 4827 307 133 4408 263 133 3969 220 133 35310 170 133 30311 130 133 26312 88 133 221-由表B 可以看出，当环境气温下降时，将风机由全速改为半速可使风机耗电大幅度下降，如风机由全部全风速改为全部半速运行，即表3的工况1与工况6，风机耗电由2980KW降至482KW，降幅巨大，约1/(6-7)。所以，直接空冷电站风机的运行方式务必要根据环境气温进行调整。 表2，图6是在定负荷条件下计算的，在工程中应进行各种热力负荷下的变热力工况计算, 以作为风机自控运行操作的基础。 在额定负荷下，如环境气温高于设计气温，则风机全速运行，如环境气温低于设计气温，则风机需降低转速运行，此时汽机排汽压力降低。 图6. 风机耗电功率曲线3 6. 安全运行: 环境气温低于零度时, 排汽压力保持 Pb=CONSTENT , 即 ITD=变量 在低环境气温下, 汽轮机的排汽压力维持在 8kPa 左右, 示于图2,3,4,5. 若为汽轮机运行安全, 或运行经验不足, 汽轮机的排汽压力可维持在高于 8kPa 运行. 在低环境气温条件下, 不适当的提高汽机排汽压力是不经济的. 参考文献1. 马义伟. ITD值及其讨