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(guò)多負(fù)荷工況下對(duì)某廠凝汽器性能進(jìn)行測(cè)試，詳細(xì)描述了試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)工況、試驗(yàn)方法，計(jì)算方法等，根據(jù)試驗(yàn)測(cè)量的數(shù)據(jù)計(jì)算得到修正到設(shè)計(jì)工況的凝汽器壓力，并對(duì)凝汽器性能進(jìn)行了研究。

凝汽器；多負(fù)荷工況；修正壓力

1 前言

某電廠機(jī)組配套的凝汽器為東方汽輪機(jī)廠制造的N-36000型雙背壓、雙殼體、單流程（對(duì)每一殼體而言）、表面式凝汽器。凝汽器冷卻水系統(tǒng)采用循環(huán)供水冷卻方式，配套3臺(tái)循環(huán)水泵及1臺(tái)循環(huán)輔助泵，以滿足不同季節(jié)和不同負(fù)荷時(shí)凝汽器對(duì)冷卻水量的要求。

本文對(duì)該凝汽器分別在 630MW、540MW、480MW、420MW和370MW負(fù)荷下工況進(jìn)行了5個(gè)工況的性能測(cè)試。

2 設(shè)備技術(shù)規(guī)范

凝汽器設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范：

型式：雙殼體、雙背壓、單流程；

型號(hào)：N-36000型；

設(shè)計(jì)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(zhǎng)度：10400mm；

冷卻水管根數(shù)：44880。

3 測(cè)試工況及內(nèi)容

在機(jī)組630MW、540MW、480MW、420MW、370MW負(fù)荷下，進(jìn)行凝汽器傳熱試驗(yàn)、凝汽器水阻試驗(yàn)、凝結(jié)水過(guò)冷度試驗(yàn)、凝汽器清潔系數(shù)試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)間為每個(gè)工況2h。

4 測(cè)試計(jì)算

4.1 對(duì)數(shù)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(jìn)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(duì)數(shù)平均溫差，℃。

4.2 凝汽器試驗(yàn)熱負(fù)荷

式中：Q——凝汽器熱負(fù)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(shù)KT的計(jì)算公式

式中：KT——試驗(yàn)總體傳熱系數(shù)，W/（m2·K）；

A——凝汽器面積，m2。

4.4 美國(guó)傳熱學(xué)會(huì)（HEI）標(biāo)準(zhǔn)中的總體傳熱系數(shù)K的計(jì)算公式

式中：K0——基本傳熱系數(shù)，W/（m2·K）；

βt——冷卻水進(jìn)口溫度修正系數(shù)，根據(jù)冷卻水進(jìn)口溫度查圖1；

βm——冷卻管管材和壁厚修正系數(shù)，根據(jù)管材和壁厚查圖2；

βC——凝汽器清潔系數(shù)；

c1——系數(shù)，根據(jù)冷卻管外徑查表2；

v——冷卻管管內(nèi)平均流速，m/s。

圖1 冷卻水進(jìn)口溫度對(duì)傳熱系數(shù)的修正系數(shù)βt

4.5 修正計(jì)算

根據(jù)美國(guó)傳熱學(xué)會(huì)（HEI）標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)測(cè)定的冷卻水流量、冷卻水進(jìn)口溫度對(duì)試驗(yàn)總體傳熱系數(shù)KT的修正計(jì)算公式:

圖2 管材和壁厚對(duì)傳熱系數(shù)的修正系數(shù)βm

表2 冷卻管外徑系數(shù)c1

式中：Kc——修正后的總體傳熱系數(shù)[1]；

Fυ——流量修正系數(shù)；

Ft——水溫修正系數(shù)。

4.6 凝汽器壓力的修正

由于凝汽器性能試驗(yàn)時(shí)，冷卻水進(jìn)口溫度與設(shè)計(jì)值不可能完全相等，冷卻水流量也與設(shè)計(jì)值有一定差別。因此，根據(jù)凝汽器試驗(yàn)規(guī)程的要求，對(duì)凝汽器試驗(yàn)壓力進(jìn)行冷卻水進(jìn)口溫度和流量的修正，修正至設(shè)計(jì)冷卻水進(jìn)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(duì)應(yīng)的飽和溫度修正值，℃；

t1D——設(shè)計(jì)冷卻水進(jìn)口溫度，℃；

Δtc——修正至設(shè)計(jì)冷卻水進(jìn)口溫度和流量時(shí)的溫升，℃；

δtc——修正至設(shè)計(jì)冷卻水進(jìn)口溫度和流量時(shí)的端差，℃；

WD——設(shè)計(jì)冷卻水流量，kg/s；

X——修正總體傳熱系數(shù)后的對(duì)數(shù)平均溫差系數(shù)。

計(jì)算得到tsc后即可以從水蒸汽熱力性質(zhì)表中直接查得凝汽器修正壓力。

5 結(jié)果分析

凝汽器性能測(cè)試結(jié)果如表3～4所示。

凝汽器在630MW工況下的試驗(yàn)結(jié)果修正到設(shè)計(jì)條件（冷卻水量67700t/h和進(jìn)水溫度20℃）下，凝汽器壓力為6.299kPa，未達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范保證值4.9kPa。

運(yùn)行清潔系數(shù)、總體傳熱系數(shù)均比設(shè)計(jì)值要低，凝汽器冷凝管道有結(jié)垢現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致凝汽器的清潔系數(shù)和傳熱性能下降[3]。

A側(cè)凝汽器水阻與設(shè)計(jì)保證值（56kPa）較接近，部分工況高于設(shè)計(jì)值，未達(dá)到保證值，凝汽器冷凝管結(jié)垢是水阻升高的重要原因[4]。B側(cè)凝汽器水阻在各負(fù)荷工況條件下達(dá)到設(shè)計(jì)保證值。

6 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)本次測(cè)試，可以得出相應(yīng)負(fù)荷工況下凝汽器性能指標(biāo)，凝汽器性能的下降直接影響到機(jī)組真空，對(duì)整個(gè)機(jī)組的能耗指標(biāo)都有重大影響，上述一系列的詳細(xì)參數(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)，為下一步進(jìn)行凝汽器優(yōu)化運(yùn)行、技術(shù)改造提供了寶貴的依據(jù)。

表3 凝汽器性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果

表4 凝汽器水阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果

[1]江寧.用標(biāo)準(zhǔn)傳熱系數(shù)評(píng)價(jià)凝汽器水側(cè)、汽側(cè)清潔程度[J].熱力發(fā)電，2004.

[2]周蘭欣.凝汽器壓力應(yīng)達(dá)值的確定方法[J].汽輪機(jī)技術(shù)，2002.

[3]朱玉娜.凝汽器中空氣對(duì)傳熱系數(shù)的影響及清潔系數(shù)在線測(cè)定方法的進(jìn)一步探討[J].汽輪機(jī)技術(shù)，1998.

[4]李 勇，曹祖請(qǐng).凝汽器水側(cè)管壁清潔程度的診斷方法[J].中國(guó)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。