6 600MW双压机组运行中最佳背压的研究和应用

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600MW 双背压机组运行中最佳背压

的研究和应用

温新宇1 杨作梁2

（1 河北国华定洲发电有限责任公司 河北 保定 073000

2 保定电力职业技术学院 河北 保定 071051 ）

摘要：提出了600MW 运行机组双背压凝汽器背压应达值的确定方法,并给出了计算模型。结合定洲发电公司600MW

汽轮机组优化试验数据,计算得出了双背压凝汽器的最佳背压和循环水泵最佳运行方式。该方法可用于指导现场节能工作。

关键词：凝汽器；双背压；计算模型

1 引言

随着我国火力发电机组容量的不断增加，600MW 及以上机组采用双背压凝汽器的电厂越来越多。凝汽器的背压是汽轮机组运行中的重要参数，其数值的大小对汽轮机的运行经济性和安全性有很大影响。如何确定运行机组双背压凝汽器的最佳背压是迫切需要解决的问题。

在凝汽器的设计阶段，其最佳背压是在汽轮机热力特性确定的条件下，通过经济技术比较，采用最大收益法或最低总年运行费用法来确定。对已经投入运行的机组，汽轮机、凝汽系统等设备以及运行环境已经确定，最佳背压的选择便建立在凝汽器最佳背压模型的基础上，通过试验和计算来确定不同负荷、不同冷却水温和不同循环水泵运行方式下的凝汽器最佳背压。本文结合河北国华定洲发电有限责任公司2×600MW 机组试验结果，通过计算得出了该机组双背压凝汽器的最佳背压。

2 运行机组双背压凝汽器最佳真空计算模型的建立

2.1 双背压平均冷凝温度模型

徐志明等定义了多背压凝器的平均冷凝温度，并作了如下假设： ◆ 总传热面积A 为常数，即

const A A n

i i ==∑=1

式(1)

式中n 为多背压凝汽器的级数 ◆ 总蒸汽量m 为常数，即

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式(2)

◆ 由于各级平均冷凝温度相差不大（一般小于5），将各级压力下汽化潜热hfg 视为常数。 ◆ 冷却水温度不随温度和压力变化，多背压凝汽器平均冷凝温度：

式(3)

针对国产600MW 机组双背压凝汽器我们作如下假设： ◆ 每级排汽量认为相等 ◆ 每级的传热面积相等

◆ 将各级压力下的汽化潜热视为常数hfg=2200kJ/kg 这样双背压平均冷凝温度就可表示为：

2

2

1s s sm t t t +=

式(4) 2.2 双背压凝汽器压力应达值的计算模型

串联式双背压凝汽器中蒸汽与冷却水的热交换流动形式可以近似的看成逆流。图1所示是蒸汽和冷却水的温度沿冷却面积变化规律，沿冷却面积冷却水的温度由进口t 1 w 经第一级凝汽器上升到出口t 2 w ， 再经第二级凝汽器上升到出口的t 3 w 。汽轮机排汽进入凝汽器在管束的进口处蒸汽中空气的相对含量很小，凝汽器压力p c 即等于蒸汽的分压力p s ，进口处的蒸汽温度等于凝汽器压力p c 相对应的饱和温度t s 。如果忽略凝汽器的汽阻，凝汽器压力沿冷却面积不变，相对应的饱和温度也不变。

图1 双背压蒸汽和冷却水温度沿冷却水管长度的分布

如图1 所示与凝汽器压力p c 相对应的饱和温度t s 可表示为

2

2

122221

111s s s w s w s t t t t t t t t t t t +=

+∆+=+∆+=δδ 式(5)

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其中：t s ： 凝汽器压力对应的平均饱和温度（℃） t 1 w ：低压侧凝汽器冷却水入口温度（℃） t 1：低压侧凝汽器冷却水温升（℃） d t 1： 低压侧凝汽器传热端差（℃） t w 2 ：高压侧凝汽器冷却水入口温度（℃） t 2：高压侧凝汽器冷却水温升（℃）

2t d ：高压侧凝汽器传热端差（℃）

那么由式(5)就可以确定出凝汽器压力对应的饱和温度。由式(6)或查水蒸气表可以确定出凝汽器的压力：

46

.766.5710081.9⎪

⎭

⎫

⎝⎛+⨯=s c t p 式(6)

式中：p c ： 凝汽器压力（Pa ）

由上面的分析可知，影响凝汽器压力的因素主要由五部分组成，即冷却水入口水温t 1 w ，凝汽器传热端差d t 1， d t 2 ， 冷却水温升t 1，t 2下面就分别讨论他们的应达值计算模型。 2.2.1 冷却水入口温度应达值的确定

对于直流供水系统，冷却水入口水温实测值即是应达值。对于闭式循环供水系统，冷却水入口温度不仅受气象条件的影响，而且受冷却塔运行状况的影响。冷却塔对循环水温影响不大故本文认为冷却水入口温度应达值取实测值。 2.2.2 凝汽器端差应达值的确定

凝汽器端差由A B 雪格里雅耶夫提出的经验公式计算端差：

()5.75.311

1++=

k w d t M

t δ 式(7)

式中M ―― 系数，M=5-7,凝汽器工作状态良好时，取M 为较小值 d k ―― 凝汽器单位蒸汽负荷，kg/m 2.h

d k =Dc/F, Dc-进入凝汽器的蒸汽流量，kg/h ；F －凝汽器的冷却面积， m 2；由于我们在前面假设每级凝汽器的排汽量相等传热面积相等所以d k ＝d k1＝d k2＝Dc/F, 2.2.3 循环水温升应达值的确定

为了确定循环水的温升，我们首先确定一下汽轮机的排汽量当忽略进入凝汽器的其它热量时（包括第七级抽汽的疏水放热量和小汽机的排气放热量）蒸汽在低压侧凝结放热量等于冷却水的吸热量用下式表示：

()()()12121w w w w w w c

c c t t c D h h D h h D Q -=-='-= 式(8) 式中：Dc ：进入凝汽器的总蒸汽量，（kg/h ）； h c, h c,’ ：排汽焓和凝结水焓，（kj/kg ）； D w ：冷却水流量，（kg/h ）；

h w1, h w2, ：进入和离开凝汽器的冷却水的焓值（kj/kg ）； c :冷却水的比热，对于淡水， c=4.187 kj/kg.k 那么冷却水温升可表达成下式：