《电站凝汽器的节能技术改造》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电站凝汽器的节能技术改造（63页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,电站凝汽器的节能技术改造,上海交通大学汪 国 山 ,2,提纲一、提高凝汽器工作性能的意义 二、凝汽器传统设计方法 三、设计出先进凝汽器的技术关键 四、凝汽器性能研究方法 五、凝汽器数值模型 六、算例 七、半负荷下两种不同运行方式 八、双流程时的流程布置 九、凝汽器改造,3,一、提高凝汽器工作性能的意义,对电站的影响 安全性据统计，600MW以上机组，由于凝汽设备故障直接导致整个机组可用率降低3.8%。 经济性如国产超高压200MW机组，若凝汽器真空下降0.98kPa，则机组热耗约上升63 kJ/(kWh)，而机组初压下降490kPa，机组热耗才上升20.93kJ/(kWh),4,5,对凝汽
2、器制造商的影响 可以降低凝汽器的制造成本。现代不锈钢管或钛管凝汽器的造价已经达到汽轮机造价的一半左右 ，传统的铜管凝汽器价格也已大幅度地提高。,某600MW机组铜管凝汽器装配好后无水时的重量达1120吨，其中冷却管材就重约400多吨。凝汽器冷却管长13m，管子总根数28300根，冷却面积25300m2，每个凝汽器的外壳尺寸约为18m18m14m，这是一个四、五层楼房高的庞然大物 ！,6,二、凝汽器传统设计方法,传统设计方法（HEI）：其中k0用于考虑冷却水流速，Cw,CM,CC分别考虑入口水温、冷却管材和壁厚修正系数和管子内侧污垢系数的影响。,巨大缺陷： 没有考虑管束型式、蒸汽通道、凝结水溢流
3、、挡汽板和集水板、凝汽器尺寸、汽侧压力损失、管子布置形式、蒸汽负荷、非凝结性气体负荷和抽气口布置等因素的影响。,7,三、设计出先进凝汽器的技术关键,因此，必须有办法预知出凝汽器中各位置的传热系数和热负荷的分布，并据以分析凝汽器中管束结构、抽气口位置和蒸汽通道的合理性。而这又有赖于能够预知凝汽器壳侧的蒸汽速度、压力、空气相对含量、温度、水侧的流速等参数的分布。,凝汽器中壳侧实际物理过程 多维性流动； 多相同时伴有相变； 多组分工质； 空间介质不均匀性（类似多孔介质）； 尺寸巨大和结构复杂。,8,四、凝汽器性能研究方法,试验研究（水模拟和全尺寸试验） 数值模拟 模拟能力强 数据完整 经济性好 周期
4、短,9,控制容积示意图,多孔介质物理模型,5.1 二维数值模拟方法,五、凝汽器数值模型 一维、二维、准三维、全三维商业软件； 国外、国内（从西安交大到上海交大）。,10,简化和假设： 在各个汽室中看作二维流动 空气与蒸汽均匀混合 主流蒸汽处处饱和 除了凝结热，忽略其它热量释放这样，我们就把凝汽器壳侧蒸汽流动及凝结换热过程这一复杂问题转化成为在凝汽器各个汽室内的壳侧蒸汽空气混合物在多孔介质中的单相二维流动这一数学上可以求解的问题，并对这一物理模型进行数学描述。,11,5.2 控制微分方程组,12,5.3 辅助关系式与边界条件,辅助关系式（密度、湍流粘度、分布阻力、传热热阻）,计算总热阻的各项热阻
5、,边界条件（入口、壳体壁面、对称中心线、抽气口、管侧冷却水）,13,5.4 数学求解,非线性微分方程组离散化（为代数方程组） 采用SIMPLE方法求解,14,程序主流程图,15,5.5 计算机程序功能和用途,可直接用来模拟凝汽器壳侧汽相流场与传热图像，得到壳侧汽相的速度、压力、温度、空气质量百分比浓度、管束区传热系数和热负荷以及管侧冷却水温度等热力参数的分布。既可用于新型凝汽器的排管优化设计，也可用于对国内的大量现有老式凝汽器的技术改造。可以以此为基础建立凝汽器的自动设计软件。,16,六、算例,该软件包的不同版本成功地应用于分析（国内）东汽、上汽、北重、南汽、703所、哈汽、中州汽轮机厂等国内
6、凝汽器的性能。研究的管束类型除了国内各单位的各型凝汽器之外，还分析了国外的德国、ABB、阿尔斯通、日立、美国的Foster Wheeler、前苏联、意大利的主流凝汽器。涉及的管束类型有：卵形管束、蛇形带状管束、B-D管束、岛状管束、ABB、教堂窗管束、平衡降流式管束、将军帽管束、山字型管束等。,17,6.1 验证算例1,18,试验结果,19,模拟结构,20,6.2 算例2,21,卵形管束,22,卵形管束,23,卵形管束,24,卵形管束,25,卵形管束,26,卵形管束,27,卵形管束,28,热负荷试验结果（相对数据）,29,6.3 算例3,30,热负荷试验结果（相对数据）,31,32,利用该软件
7、，先后计算和分析了国内外主要管束类型的热力性能。 由于采用了正确的管束分布阻力和热阻模型，所以可以准确地预测管束区的空气聚集点、涡流区和压降。 经优化后，可以确保在凝汽器管束内不出现明显的空气聚集，凝汽器的汽阻在0.2kPa以下，凝结水过冷度小于0.5。,33,将军帽带状管束,6.3 其它算例,34,岛形带状管束,35,Foster Wheeler管束,36,平衡降流式管束,37,教堂窗管束,38,山字形管束,39,B-D管束,40,小型凝汽器蛇形带状管束,41,全三维数值模拟,42,43,44,七、半负荷下两种不同运行方式,45,46,a) 全部冷却水管运行方式 b) 半边冷却水管运行方式,
8、47,48,八、双流程时的流程布置,49,50,51,包括老式汽轮机凝汽器在内的许多凝汽器真空度差，普遍存在下述问题: 凝汽器泄漏 排管布置设计落后 排汽缸与凝汽器喉部结构不匹配 凝汽器管束受高速汽流冲蚀损坏严重 冷却水管支撑管板间距设计不合理 冷却塔效率低,冷却水质恶劣,水中泥沙含量大,漂浮杂物多,经常磨蚀管子,堵塞管孔。,九、凝汽器改造,52,改造措施,查堵漏 采用管系置换方式更新管束类型 铜管换不锈钢管或钛管 支撑管板支承间距调整 凝汽器喉部或排汽缸加装导流装置 射水抽气器工作水系统、抽空气管道系统和凝汽器循环冷却水系统改造 喉部排汽可以用来加热低温的其它水源（如低温除盐水）,53,示例
9、1：管束改造,54,(I) 将凝汽器管束上侧的入口段长度加长300mm； (II) 将凝汽器管束左右两侧的蒸汽通道均加宽200mm； (III) 采取联合措施，在将管束左右两侧的蒸汽通道各加宽200mm的同时，将管束顶部的蒸汽通道加长300mm，底部的蒸汽通道加宽200mm。,55,56,B-D型管束,57,58,示例2：喉部改造,59,凝汽器喉部出口蒸汽流场,60,凝汽器喉部加装导流板,61,加装导流板后凝汽器喉部出口蒸汽流场,62,(a) tw1=10蒸汽负荷率 /%,(b) tw1=20蒸汽负荷率 /%,(c) tw1=30蒸汽负荷率 /%,凝汽器喉部优化改造工业 试验结果,63,研究报告目录,谢 谢 大 家！,
