CN102588018A - 基于tepee两山峰形管束的火电机组冷端优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于TEPEE两山峰形管束的火电机组冷端优化方法，属于火电发电机组技术领域。本发明通过试验诊断凝汽器性能参数，得出真空系统严密性情况、凝汽器特性曲线、运行真空与设计真空差距、冷却管壳侧换热效果、冷却管内结垢情况等试验结果，同时可得出机组运行可待优化的参数，如轴封压力、凝汽器水位、密封水压力等，采用两山峰形凝汽器冷却管束结构，改善循环水的水质将水室内壁采用圆滑设计，完成火电机组冷端优化。本发明具有汽阻小、无涡流现象、热负荷分布均匀的优点。

Description

基于TEPEE两山峰形管束的火电机组冷端优化方法

技术领域

本发明涉及一种基于TEPEE两山峰形管束的火电机组冷端优化方法，属于火电发电机组技术领域。

背景技术

冷端优化的核心参数中最重要的是汽轮机背压，汽轮机设计的年均额定背压值的选择直接关系到整个发电机组的经济性、合理性和优化结果。循环冷却水进入凝汽器，使得汽轮机末端排汽冷凝成凝结水，以建立和维持汽轮机末端的真空，从而稳定汽轮机的运转来带动发电机发电。对于每台机组,汽轮机的每一个额定设计背压值都对应一个额定出力的额定热耗和额定排汽量(额定汽耗) ，也就是说,额定设计背压值确定后，额定出力时的额定热耗和额定排汽量（额定汽耗）是一个定值（对每个汽轮机厂家而言）。当额定设计背压改变时，额定出力时的额定热耗和额定排汽量（额定汽耗）将改变，同时为了维持额定背压，冷端（如循环水量、凝汽器面积和冷却塔等）都将发生改变。当额定热耗和额定汽耗改变时，煤耗也将改变,相应的锅炉本体及配套设备、汽轮机本体及配套设备、上煤除灰及除盐水均会发生变化。所以说汽轮机设计的年均额定背压是冷端优化参数中核心的核心。

凝汽器压力是机组运行中的一个重要参数，不论在凝汽器的热力设计中还是在汽轮机冷端设备运行时，都要求凝汽器压力有一个最佳值。凝汽器压力对机组的出力影响较大，凝汽器压力减小，机组功率增加；凝汽器压力增加，机组功率下降。

由于早期的技术水平所限和投资的控制，旧式凝汽器管束设计（如卵状或向心排管方式）没有采用计算优化和流场模拟， 仅以传统经验来排列管束。 这种排列方式汽阻大，管束局部有涡流现象，易引发管束发生振动，加速冷却管的损坏；同时造成整个管束热负荷分布不均，导致总体传热系数降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种方法设计合理、汽阻小、无涡流现象、热负荷分布均匀的基于TEPEE两山峰形管束的火电机组冷端优化方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是该基于TEPEE两山峰形管束的火电机组冷端优化方法，其优化步骤是：

a、通过试验诊断凝汽器性能参数，得出真空系统严密性情况、凝汽器特性曲线、运行真空与设计真空差距、冷却管壳侧换热效果、冷却管内结垢情况等试验结果；

b、通过计算得出机组运行的轴封压力、凝汽器水位、密封水压力参数；

c、采用计算优化和流场模拟，将凝汽器冷却管束布置为两山峰形的形式；

d、改善循环水的水质；

e、将水室内壁采用圆滑设计，完成火电机组冷端优化。

本发明同已有的技术相比，具有以下优点和特点：本发明的排管方式与现有技术相比，汽阻小，管束中无涡流现象，冷却管不易损坏，寿命长；同时造成整个管束热负荷分布均匀，因而总体传热系数提高。

附图说明

图1为背景技术的管束结构示意图。

图2为本发明TEPEE两山峰形管束的结构示意图。

图3为TEPEE两山峰形管束的速度矢量图。

图4为TEPEE两山峰形管束的传热系数分布图。

图5为TEPEE两山峰形管束的空气浓度分布图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1：

本发明的基于TEPEE两山峰形管束的火电机组冷端优化方法，通过试验诊断凝汽器性能参数，得出真空系统严密性情况、凝汽器特性曲线、运行真空与设计真空差距、冷却管壳侧换热效果、冷却管内结垢情况等试验结果，同时可得出机组运行可待优化的参数，如轴封压力、凝汽器水位、密封水压力等。采用计算优化和流场模拟，将凝汽器冷却管束布置为如图2所示的两山峰形的形式。同时改善循环水的水质，将水室内壁采用圆滑设计，从而完成火电机组冷端优化。

本发明解决机组真空度低的问题，在机组初参数一定的条件下，凝汽器压力与机组负荷、循环水温度及流量有着密切的关系。在机组负荷和循环水温度一定的条件下，机组凝汽器压力随循环水流量的改变而改变，而循环水流量的变化直接影响循环水泵的耗功。增加循环水泵运行数量或者增大循环水泵的叶片角度能够增加循环水泵的流量，可使机组背压降低，机组出力增加，但循环水泵的耗功也同时增加，当循环水流量增加过大，将可能使循环水泵的耗功增加值而将机组出力的增加值相抵消。因此，在一定的循环水流量下，汽轮机功率的增量与循环水量增加所引起的循环水泵耗功量之差有极大值，此时的凝汽器压力即称为凝汽器最佳压力，相应的循环水量或者叶片角度也为最佳值。

汽轮机冷端优化一方面是在凝汽器热力设计时，在汽轮机的排汽量、排汽焓即汽轮机的热力特性确定后，通过技术经济比较，确定凝汽器压力、冷却面积、冷却水量的最佳值；另一方面是在汽轮机冷端设备已经确定的条件下，通过试验的方法来确定机组在某一定负荷和一定的循环水进口温度下，凝汽器的最佳压力、最佳循环水量及循环水泵的最佳运行方式。

汽轮机组冷端系统优化运行是一项节能降耗显著的应用技术，投入资金量少、施工技改周期短，见效收益快。进行冷端系统优化，对提高凝汽器运行真空，实现电厂节能降耗有十分重要的意义。

如图3至图5所示，本发明的TEPEE两山峰形管束形式，在速度矢量、传热系数分布、空气浓度分布的情况均优于现有技术。

应用实例。

某机组凝汽器为单壳体、双流程、水平转向表面式凝汽器，型号为DTP/N-18000-I 。在保持原凝汽器壳体不变的情况下，采用一种基于凝汽器管束布置的TEPEE两山峰形管束冷端综合优化方法改造后，在设计冷却水进口温度和流量， 以及凝汽器热负荷相同的条件下，凝汽器压力下降1.69kPa，考虑到机组负荷率等实际运行因素，凝汽器真空平均提高约1.2kPa。

通常凝汽器压力下降 1kPa，汽轮机的煤耗率约降低0.7 % ~ 0.9%，则该机组煤耗率可下降约3 g/(kW·h) 。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其配方、工艺所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于TEPEE两山峰形管束的火电机组冷端优化方法，其优化步骤是：

a、通过试验诊断凝汽器性能参数，得出真空系统严密性情况、凝汽器特性曲线、运行真空与设计真空差距、冷却管壳侧换热效果、冷却管内结垢情况等试验结果；

b、通过计算得出机组运行的轴封压力、凝汽器水位、密封水压力参数；

c、采用计算优化和流场模拟，将凝汽器冷却管束布置为两山峰形的形式；

d、改善循环水的水质；

e、将水室内壁采用圆滑设计，完成火电机组冷端优化。

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