基于运行参数的加热器疏水端差简易计算模型

2
（ 1 － M） ·exp｛ （ － NTU） （ 1 － M） ｝ （ t h － t w1 ） 1 － M·exp｛ （ － NTU） （ 1 － M） ｝ 1 1 ｛ G w c p1 － （ G d + G s ） c p1 ' ｝ ·exp KA － G w c p1 （ G d + G s ） c p1 ' = ·（ t h － t w1 ） 1 1 G w c p1 － （ G d + G s ） c p1 ' ·exp KA － G w c p1 （ G d + G s ） c p1 ' θi βi = θo 简易疏水端差计算模型及各修正系数的
型式 JG － 1600 － 3 有效面积 m2 1 600 管径及壁厚 mm 16 × 2． 3 给水压力 MPa 31． 56 给水流量 t /h 1 880
其中， β i 为各参数在小扰动下的修正系数； θ i 为各参数在小 扰动下的疏水端差； θ o 为额定工况下的疏水端差 。 以东方锅炉（ 集团） 有限公司生产的 660MW 超临界机 组三段卧式 3 号高压加热器结构参数和额定工况下设计参 数为基础， 通过校核计算得出各参数的修正系数 。 表 1 为 3 号高压加热器部分结构参数和额定工况下设计参数 。 2． 2． 1 流量修正系数 在加热器进汽流量一定的情况下， 给水流量对传热系数 有较大的影响。 随着给水流量的增加， 传热系数随之增大。 这是由于给水流量增大， 即给水流速增大， 加大了管束管壁 的对流换热系数。 此时的对流换热系数的增加主要包括两 方面： 一是水速的增加； 二是管束对传热的影响也将随着水 ［3 ］ 速的变化而发生变化 。 由表 2 拟合得出给水流量修正系 数公式为： β c = 1 － 0 ． 396 3ln Gc G c0 （ 11 ）
）， 作者简介： 丁常富（ 1964男， 山西朔州人， 教授， 研究方向为： 热力设备及大型回转机械的故障诊断与经济性分析。
第2 期
丁常富等： 基于运行参数的加热器疏水端差简易计算模型
103ห้องสมุดไป่ตู้
kJ / kg； h2 为凝结段进汽焓值， kJ / kg； h3 为疏水焓值， 水焓值， kJ / kg； h d 为疏水段疏水入口焓值， kJ / kg； t s 为过热蒸汽冷却 ℃ ； t0 为上级疏水温度， ℃ ； t h 为疏水段疏水入 段进汽温度， ℃ ； t od 为疏水温度， ℃。 口温度， 加热器管束一般均采用叉排， 顺排管束极为少见。当疏 水横掠叉排管束时， 疏水至管壁的传热分系数为： λd Re0． 6 Pr0． 36 α s = 0 ． 35 dr
式中， ε 为换热器效能； NTU 为传热单元数； c p1 为给水定压比 kJ / （ kg ·℃ ） ； c p1 ' 为给水定压比热容， kJ / （ kg ·℃ ） ； K 热容， W / （ m·℃ ） ； A 为疏水段面积， m2 。 为疏水段传热系数， 由式（ 6 ） 、 式（ 7 ） 可得：
摘要： 传统的加热器疏水端差应达值计算是在具备详细结构参数和运行参数的基础上通过理论计算得出， 而实际 计算中不同加热器结构参数的搜集比较困难 。对于结构参数一定的加热器， 通过计算加热器各运行参数对疏水端 差的影响， 建立了一种新的只考虑运行参数的加热器疏水端差计算模型 。利用 660MW 和 300MW 机组卧式加热器 该模型精确度高， 计算简单， 有利于快速计算加热器疏水端差应达值 。 运行参数验证结果表明， 分类号： TM621． 4 关键词： 加热器； 疏水端差； 传热系数； 修正系数 5884 （ 2012 ） 02010203 文献标识码： A 文章编号： 1001-
第 54 卷 第 2 期 2012 年 4 月
汽 轮 机 技 术 TURBINE TECHNOLOGY
Vol． 54 No． 2 Apr． 2012
基于运行参数的加热器疏水端差简易计算模型
1 1 2 丁常富 ， 关鑫源 ， 郭江龙
（ 1 华北电力大学， 保定 071003 ； 2 河北省电力研究院， 石家庄 050021 ）
0519 收稿日期： 2011-
1． 1． 1
大容量机组多采用具有过热蒸汽冷却段 、 蒸汽凝结段和 疏水冷却段的三段卧式高压加热器， 其示意图如图 1 所示。
图1
三段式加热器示意图
G w 为给水流量， kg / h； G d 为进汽流量， kg / h； G s 图 1 中， kg / h； t w1 为给水进口温度， ℃ ； t w2 为凝结段 为上级疏水流量， ℃ ； t w3 为凝结段出口水温度， ℃ ； t w4 为给水出口 进口水温度， ℃ ； h w1 ～ h w1 为 t w1 ～ t w4 对应的焓值， kJ / kg； h0 为上级疏 温度，
4 Pr = 0． 7 ～ 120 ， l / d r ≥50 。 式中定性温度 适用范围： Re≥10 ， m； λ d 为平均温度下的介质 取疏水平均温度； l 为管子长度， W / （ m ·℃ ） ； d r 为管子外径， m； Re = d r · w / ν f ， 导热率， 其
w 取最小截面处流速， m / s； v f 为介质运动粘度， m2 / s 。 中， 1． 1． 2 管侧传热系数 在加热器具体条件下， 管内给水一般都呈湍流流动 。湍 流条件下的换热公式同式（ 2 ） ， 在已知给水流动情况下可采 用如下简化公式： θ = t od － t w1 = （ 1 － ε） （ t h － t w1 ） =
m； λ 为传热管导热系数， W / （ m· ℃ ） 。 式中， δ 为管壁厚度， 1． 2 疏水端差的计算模型 加热器疏水冷却段传热介质不发生相变， 冷热流体逆流 ［2 ］ ： 时加热器效能为 ε = 其中： t h － t od 1 － exp｛ （ － NTU） （ 1 － M） ｝ = t h － t w1 1 － Mexp｛ （ － NTU） （ 1 － M） ｝ M = G s c p1 ' KA ， NTU = G s c p1 ' G c c p1 （ 6） （ 7）
A = 1 190 + 21 ． 5 t m1 － 0 ． 045 t2 m1 疏水段总传热系数： K = 1 dr 1 δ + + αs λ αt di
（ 4） （ 5）
（ 1）
纵掠叉排管束时， 疏水至管壁的传热分系数为： α s = 0 ． 023 λd Re0． 8 Pr0． 4 dr （ 2）
{ ( { (
)} )}
（ 8）
（ 10 ）
确定
2． 1 简易疏水端差计算模型 由于工程上不易获得诸多的加热器结构参数， 所以疏水 端差的详细校核计算方法受到了一定的限制 。 对于结构设 计参数一定的加热器， 影响疏水端差的主要参数是加热器进 口水温、 给水流量、 饱和凝结水温度和疏水流量等 。 在加热 器实际运行过程中， 随着机组负荷的不断变化， 运行参数共 为此可得出在小扰动条件下加热器 同影响疏水端差的变化， 进口水温、 给水流量、 饱和凝结水温度和疏水流量分别对疏 水端差的影响系数， 进而得出相应的端差计算模型 。 θ = βθ0 = β c β s β t β h θ0 （ 9） 其中， β c 为给水流量修正系数； β s 为加热器进汽流量和上级 疏水流量修正系数； β t 为加热器给水进口温度修正系数； β h 为凝结饱和水温度修正系数； θo 为额定工况下设计疏水端差。 2． 2 修正系数的确定 以额定工况下加热器疏水端差为基准， 分别求出给水流 量、 疏水流量、 给水进口温度和凝结饱和水温度在小扰动条 件下对应的端差即可得出相应的修正系数 。 在求解各修正 系数时， 除所修正的参数值外， 其余各参数应保持不变 。 表1
Abstract ： The traditional Heater drain subcooler approach value should be reached with detailed in the structural parameters and the structural parameters of different and operation parameters are calculated by theory based on practical calculation， heating collecting more difficult． For structural parameters of certain heaters， Through calculation heater drain subcooler approach effects of each perational parameters， established a new kind of the heater drain subcooler approach calculation model that only consider running parameters ． Using 660MW and 300MW horizontal heater operation parameters verification simple calculation， which is beneficial to the heater drain subcooler approach results show that the model high precision， should be fast calculation of value． Key words： heater； drain cubcooler approach； heat transfer coefficient； correction factor 度和疏水流量得出疏水端差应达值 。
0
前
言 1
1． 1
加热器疏水端差计算模型