凝汽器性能研究

劉忠源

（江蘇華電昆山熱電有限公司 江蘇蘇州 215300）

凝汽器性能研究

劉忠源

（江蘇華電昆山熱電有限公司 江蘇蘇州 215300）

本文通過多負荷工況下對某廠凝汽器性能進行測試，詳細描述了試驗標準、試驗工況、試驗方法，計算方法等，根據試驗測量的數據計算得到修正到設計工況的凝汽器壓力，并對凝汽器性能進行了研究。

凝汽器；多負荷工況；修正壓力

1 前言

某電廠機組配套的凝汽器為東方汽輪機廠制造的N-36000型雙背壓、雙殼體、單流程（對每一殼體而言）、表面式凝汽器。凝汽器冷卻水系統采用循環供水冷卻方式，配套3臺循環水泵及1臺循環輔助泵，以滿足不同季節和不同負荷時凝汽器對冷卻水量的要求。

本文對該凝汽器分別在 630MW、540MW、480MW、420MW和370MW負荷下工況進行了5個工況的性能測試。

2 設備技術規范

凝汽器設計技術規范：

型式：雙殼體、雙背壓、單流程；

型號：N-36000型；

設計壓力：4.5/5.5kPa；

冷卻面積：3600m2；

冷卻水溫：20℃；

冷卻水量：67700t/h；

冷卻水管管徑：φ25×1；

冷卻水管長度：10400mm；

冷卻水管根數：44880。

3 測試工況及內容

在機組630MW、540MW、480MW、420MW、370MW負荷下，進行凝汽器傳熱試驗、凝汽器水阻試驗、凝結水過冷度試驗、凝汽器清潔系數試驗，試驗時間為每個工況2h。

4 測試計算

4.1 對數平均溫差

式中：ts——凝汽器壓力下的飽和蒸汽溫度，℃；t1——冷卻水進口溫度，℃；t2——冷卻水出口溫度，℃；

△t——冷卻水溫升，℃；

δt——凝汽器傳熱端差，℃；

LMTD——對數平均溫差，℃。

4.2 凝汽器試驗熱負荷

式中：Q——凝汽器熱負荷，W；

cp——冷卻水平均溫度下的比熱容，J/（kg·K）；

W——冷卻水流量，kg/s。

表1 冷卻水的比熱容和密度

4.3 凝汽器總體傳熱系數KT的計算公式

式中：KT——試驗總體傳熱系數，W/（m2·K）；

A——凝汽器面積，m2。

4.4 美國傳熱學會（HEI）標準中的總體傳熱系數K的計算公式

式中：K0——基本傳熱系數，W/（m2·K）；

βt——冷卻水進口溫度修正系數，根據冷卻水進口溫度查圖1；

βm——冷卻管管材和壁厚修正系數，根據管材和壁厚查圖2；

βC——凝汽器清潔系數；

c1——系數，根據冷卻管外徑查表2；

v——冷卻管管內平均流速，m/s。

圖1 冷卻水進口溫度對傳熱系數的修正系數βt

4.5 修正計算

根據美國傳熱學會（HEI）標準，試驗測定的冷卻水流量、冷卻水進口溫度對試驗總體傳熱系數KT的修正計算公式:

圖2 管材和壁厚對傳熱系數的修正系數βm

表2 冷卻管外徑系數c1

式中：Kc——修正后的總體傳熱系數[1]；

Fυ——流量修正系數；

Ft——水溫修正系數。

4.6 凝汽器壓力的修正

由于凝汽器性能試驗時，冷卻水進口溫度與設計值不可能完全相等，冷卻水流量也與設計值有一定差別。因此，根據凝汽器試驗規程的要求，對凝汽器試驗壓力進行冷卻水進口溫度和流量的修正，修正至設計冷卻水進口溫度和流量條件的凝汽器壓力由下式確定[2]：

式中：tsc——凝汽器壓力對應的飽和溫度修正值，℃；

t1D——設計冷卻水進口溫度，℃；

Δtc——修正至設計冷卻水進口溫度和流量時的溫升，℃；

δtc——修正至設計冷卻水進口溫度和流量時的端差，℃；

WD——設計冷卻水流量，kg/s；

X——修正總體傳熱系數后的對數平均溫差系數。

計算得到tsc后即可以從水蒸汽熱力性質表中直接查得凝汽器修正壓力。

5 結果分析

凝汽器性能測試結果如表3～4所示。

凝汽器在630MW工況下的試驗結果修正到設計條件（冷卻水量67700t/h和進水溫度20℃）下，凝汽器壓力為6.299kPa，未達到設計規范保證值4.9kPa。

運行清潔系數、總體傳熱系數均比設計值要低，凝汽器冷凝管道有結垢現象，會導致凝汽器的清潔系數和傳熱性能下降[3]。

A側凝汽器水阻與設計保證值（56kPa）較接近，部分工況高于設計值，未達到保證值，凝汽器冷凝管結垢是水阻升高的重要原因[4]。B側凝汽器水阻在各負荷工況條件下達到設計保證值。

6 結語

經過本次測試，可以得出相應負荷工況下凝汽器性能指標，凝汽器性能的下降直接影響到機組真空，對整個機組的能耗指標都有重大影響，上述一系列的詳細參數指標數據，為下一步進行凝汽器優化運行、技術改造提供了寶貴的依據。

表3 凝汽器性能試驗數據和計算結果

表4 凝汽器水阻試驗數據和計算結果

[1]江寧.用標準傳熱系數評價凝汽器水側、汽側清潔程度[J].熱力發電，2004.

[2]周蘭欣.凝汽器壓力應達值的確定方法[J].汽輪機技術，2002.

[3]朱玉娜.凝汽器中空氣對傳熱系數的影響及清潔系數在線測定方法的進一步探討[J].汽輪機技術，1998.

[4]李 勇，曹祖請.凝汽器水側管壁清潔程度的診斷方法[J].中國電力，1995.

TK17

A

1004-7344（2016）03-0220-02

2016-1-5

劉忠源（1971-），男，漢族，江蘇常州人，助理工程師，大專，主要從事電廠檢修和基建管理工作。