國產600 MW直接空冷機組變工況運行特性分析

王 健，郭寶仁，楊劍永

（國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006）

國產600 MW直接空冷機組變工況運行特性分析

王 健，郭寶仁，楊劍永

（國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006）

通過對國產600 MW直接空冷機組變工況運行特性進行分析，建立數學模型，對汽輪機背壓的主要影響因素進行分析，以獲取動態特性。通過試驗驗證了數學模型分析結果的準確性，為電廠的合理運行提供借鑒。

空冷凝汽器；汽輪機背壓；運行特性

我國水資源日益匱乏，尤其在北方煤炭資源豐富的地區。目前，在北方缺水地區新建的大型火力發電廠大部分采用空冷機組。盡管電站的空冷技術是一項高效的節水技術，但由于空冷系統固有的換熱特點，使得空冷機組的冷端參數略高于濕冷機組，空冷機組煤耗較同類型濕冷機組高15 g／kWh左右。為了降低機組煤耗，實現直接空冷機組的優化運行，首先通過建立直接空冷機組冷端系統，變工況模型，以進行試驗驗證，最終指導電廠現場運行［1－2］。

本文以國產600 MW直接空冷機組為例，通過對影響機組排汽壓力的因素進行研究，分析其變化規律，確定空冷凝汽器變工況下的合理運行方式。

1 主要設計指標

直接空冷凝汽器主要技術參數如表1所示。

2 變工況計算特性及試驗結果對比分析

2.1 直接空冷凝汽器變工況計算分析

通過對傳熱單元數、直接空冷凝汽器的傳熱方程以及空氣側、蒸汽側能量平衡方程的推導，可以得到直接空冷凝汽器背壓與其影響因子的函數關系如下：

表1 直接空冷凝汽器設計參數

式中：m為空冷凝汽器凝結蒸汽量，kg／s；t為空冷凝汽器進口空氣溫度，℃；v為凝汽器迎風面風速，m／s；εi為空冷凝汽器管內污垢熱阻，m2·k／W；εo為空冷凝汽器管外污垢熱阻，m2·k／W。新機運行時的污垢熱阻很小，可忽略不計，當機組長時間運行時則需考慮，本文暫不考慮污垢熱阻的影響，上式可簡化為

p＝f（m，t，v）

由上式可知，任何一個變量發生變化，均可對直接空冷凝汽器背壓產生影響。通過計算，獲得變工況熱力特性曲線［3－5］。

當空冷凝汽器迎風面風速不變，取設計值2.2 m／s時，得到空冷凝汽器凝結蒸汽量、進口空氣溫度與空冷凝汽器排汽壓力之間的特性曲線如圖1所示。

圖1 迎風面風速為2.2 m／s時排汽壓力隨蒸汽流量及溫度的變化曲線

由圖1可見，當空冷凝汽器迎風面風速和進口空氣溫度一定時，排汽壓力隨空冷凝汽器凝結蒸汽量增大，環境溫度越高，增大的趨勢越明顯。

當空冷凝汽器進口空氣溫度不變，取30℃時，得到空冷凝汽器凝結蒸汽量、迎風面風速與空冷凝汽器排汽壓力之間的特性曲線如圖2所示。

由圖2可見，當空冷凝汽器進口空氣溫度和迎風面風速一定時，排汽壓力隨空冷凝汽器凝結蒸汽量增大，迎風面風速越低，增大的趨勢越明顯。

2.2 實際運行與數學模型計算結果對比分析

試驗地點為內蒙古某電廠，直接空冷機組單機容量為600 MW。圖3為迎風面風速為3.2 m／s時，排汽壓力隨蒸汽流量及溫度的變化曲線，可見機組實際運行情況符合通過數學模型計算得到的結果，由于迎風面風速較大，試驗獲得的曲線斜率較大，即隨蒸汽流量、溫度變化的排汽壓力變化幅度較大。

圖2 進口空氣溫度為30℃時排汽壓力隨蒸汽流量及風速的變化曲線

圖3 迎風面風速為3.2 m／s時排汽壓力隨蒸汽流量及溫度的變化曲線

圖4為進口空氣溫度為13℃時，排汽壓力隨蒸汽流量及風速的變化曲線，該試驗結果同樣驗證了通過數學模型的計算結果，當風速增大時，排汽壓力有所下降。

圖4 進口空氣溫度為13℃時排汽壓力隨蒸汽流量及風速的變化曲線

綜上，通過試驗驗證了數學模型計算結果的準確性，由于數學模型計算是基于設計值進行的，而電廠的實際情況比較復雜，為了能夠更好地指導電廠生產運行，需要通過試驗對機組及空冷凝汽器的真實性能進行模擬，進而制定相應的運行規程，以獲得更多的經濟效益［6－8］。

3 結論

a.排汽壓力的主要影響因素為直接空冷凝汽器的凝結蒸汽量、進口空氣溫度以及迎風面風速，同時，這3種因素又互相影響，即直接空冷凝汽器的冷端特性必為動態特性。

b.排汽壓力隨凝結蒸汽量而增大，隨進口空氣溫度升高而增大，隨迎風面風速減小而增大。

c.文中沒有考慮污垢熱阻的影響，但通過試驗發現，運行時間較長的直接空冷凝汽器不能忽略污垢熱阻的影響，試驗結果與計算結果的偏差有一部分來自污垢熱阻。

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Analysis on Variable Working Conditions of Domestic 600 MW Direct Air?cooling Unit

WANG Jian，GUO Bao?ren，YANG Jian?yong
（Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China）

Based on variable condition characteristic for domestic 600 MW direct air?cooling unit，the main influential factors on the steam turbine back pressure steam quantity is analyzed by mathematical model to obtain dynamic characteristics.The result shows cor?rectness of the mathematical model，providing relevant recommendations for the operation of power plants.

Air?cooled condenser；Exhaust steam pressure；Operating characteristics

TM311；TM621.3

A

1004－7913（2015）04－0020－02

王 ?。?984—），男，碩士，助理工程師，主要從事汽輪機節能技術研究工作。

2015－01－06）