雙壓凝汽器循環(huán)水系統的優(yōu)化運行

第29卷第4期Vol, 29 No,42009年4月Journal of Power EngineeringApr. 209文章編號1000-676(2009)04-0389-05中團分類(lèi)號:TK264.1*1文獻標識碼:A學(xué)科分類(lèi)號:470. 30雙壓凝汽器循環(huán)水系統的優(yōu)化運行葛曉霞'，繆國鈞”，鐘澎，徐治皋'(1.東南大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院，南京210096; 2.南京工程學(xué)院能源與動(dòng)力工程學(xué)院，南京211167)摘要: 介紹了雙壓凝汽器的工作原理,闡述了循環(huán)水系統優(yōu)化目標--最佳真空的確定方法.對某600 MW機組的循環(huán)水系統進(jìn)行了計算和分析,得到不同條件下循環(huán)水系統的優(yōu)化運行方式及凈收益與循環(huán)水進(jìn)口溫度的關(guān)系.結果表明:雙壓凝汽器循環(huán)水系統的優(yōu)化運行方式與單壓凝汽器不同;當循環(huán)水的進(jìn)口溫度升高到某一值時(shí),采用雙壓凝汽器的循環(huán)水系統的凈收益大于單壓凝汽器;機組負荷越高,雙壓凝汽器系統比單壓凝汽器系統經(jīng)濟性好的范圍越大.關(guān)鍵詞:汽輪機;雙壓凝汽器;循環(huán)水系統;最佳真空;優(yōu)化目標Optimized Operation of the Circulating Water Systemwith Dual-Pressure CondenserGE Xiao-xia'2 ,MIAOGuo-jun'，ZHONG Peng'，XU Zhi-gao'(1. School of Energy and Environment, Southeast University, Nanjing 210096 ,China;2. School of Energy and power Engineering, Nanjing Institute of Technology, Nanjing 211167 ,China)Abstract: Operation principles of dual-pressure condenser was introduced and the determination method ofoptimization target of circulation water system-optimal vacuum was also presented. Calculation andanalysis of circulating water system of a 600 MW unit were carried out ,and optimized operation mode ofcirculating water system at different conditions and relationship between net benefits and inlet watertemperature were obtained. Results show that the optimal operation mode of circulating water system withdual- pressure condenser is different from that with single pressure condenser. When the inlet circulatingwater temperature increased to a certain value, the net benefit of the circulating water system with dual-pressure condenser is higher than that with single-pressure condenser. The higher the unit load is, thewider the economical range with dual-pressure condenser than that with the single pressure condenser.Key words: steam turbine; dual-pressure condenser; circulating water system; optimization target提高汽輪發(fā)電機組運行的經(jīng)濟性是電廠(chǎng)實(shí)現節數,凝汽器真空增加(即凝汽器壓力降低)時(shí),機組出能減排的重要手段之一,也是各國電力企業(yè)追求的力增加.凝汽器壓力升高1 kPa,汽輪機的汽耗量將目標之-一(1:2.凝汽器是汽輪發(fā)電機組的重要組成增加1.5%~2.5%.凝汽器真空過(guò)低,汽輪機的排設備,其運行狀況對機組安全性和經(jīng)濟性有重要影汽溫度將升高,使得低壓缸或低壓軸承座等部件受響3.0.凝汽器真空是電廠(chǎng)運行人員的主要監視參熱膨脹.甚至使機組產(chǎn)生振動(dòng);真空過(guò)低時(shí)還會(huì )增強中國煤化工收稿日期:00809-22修訂日期208-11-017基金項目:江蘇省教育廳自然科學(xué)基礎研究資助項目(07KJD480080)YHCNMHG作者藺介:葛曉霞(1962-).女,安徽宜城人,教授,碩士,主要從事電廠(chǎng)汽輪機及節能技術(shù)方面的教學(xué)和研究工作. .電話(huà)(TeL );13512535091E-mil:gxia@njit. edu. cn.390●動(dòng)力工程第29卷汽輪機和冷凝管的振動(dòng)，破壞凝汽器水側的嚴密性.分別表示冷卻水通過(guò)單壓和雙壓凝汽器時(shí)的溫升情但是凝汽器真空也不是越高越好,因為真空過(guò)高的況，可見(jiàn)采用雙壓凝汽器可以提高凝汽器平均真空，情況下,當蒸汽在汽輪機末級動(dòng)葉斜切部分已達膨降低汽輪機組的冷端損失.通常冷卻水溫較高或缺脹極限時(shí),汽輪機功率不再隨真空提高而增加.即使水的地區,采用多壓凝汽器的機組經(jīng)濟性較好.600汽輪機末級尚未達到膨脹極限,但由于隨著(zhù)汽輪機MW和1000MW機組采用雙壓凝汽器時(shí),機組熱排汽壓力的降低,排汽比容不斷增大而末級排汽面耗可降低約0.2%~0.3%..積一定,于是末級排汽余速損失將不斷增加,當由于排汽壓力降低而增加的有效熱降等于余速損失的增量時(shí)，此時(shí)所達到的真空稱(chēng)為極限真空.如果冷卻水(循環(huán)水)進(jìn)口溫度不夠低,要達到極限真空就需要消耗大量的冷卻水.因此在達到極限真空前,水泵耗冷卻水進(jìn)口冷卻水出口功增加量就可能超過(guò)了汽輪機功率的增加量,若繼續增加冷卻水量,提高真空,反而使電站出力減小.(a)單壓凝汽器只有提高真空所獲得的凈效益最大時(shí)的真空才是最冷卻水進(jìn)口。.有利的,保持凝汽器在最佳真空下運行可以提高機PuPa組經(jīng)濟性.(b)雙壓凝汽器近年來(lái)大容量、高參數機組迅速發(fā)展,同時(shí)水資81 雙壓和單壓凝汽器示意圖源越來(lái)越寶貴,多壓凝汽器在現代大型電站得到廣Fig.1 The sketch of dua-pressure condenser泛的應用.60年代初期美國就開(kāi)始在大功率機組中↑02|22采用多壓凝汽器;日本在60年代中期從美國引進(jìn)了這一新技術(shù),并不斷創(chuàng )新,成功地研制出單殼體多壓5↑Ou)液體自密封的多壓凝汽器;前蘇聯(lián)在1978年開(kāi)始采十1用雙壓凝汽器;我國在90年代開(kāi)始逐步設計和研制等雙壓凝汽器[間.目前,有關(guān)單壓凝汽器循環(huán)水系統優(yōu)化運行方式的研究較多(0480,文獻[9]提出了多壓凝習汽器的優(yōu)化模型,但有關(guān)雙壓凝汽器循環(huán)水系統優(yōu)化運行方式的研究則較少,大多數電廠(chǎng)將具有雙壓凝汽器的循環(huán)水系統優(yōu)化目標的確定按單壓凝汽器F.2F。2對待.筆者探討了雙壓凝汽器循環(huán)水系統的優(yōu)化運行方式,并將其凈收益與具有單壓凝汽器的系統進(jìn)圖2雙壓和單壓凝汽器中 蒸汽和冷卻水沮行了比較,為循環(huán)水系統的優(yōu)化運行提供了參考.度沿冷卻表面的分布Fig.2 The distributing of steam and circulating water temperature1雙壓凝汽器的工作原理along cooling surface of dual-pressure and single-pressurecondenser雙壓凝汽器將單壓凝汽器并聯(lián)運行方式改為雙壓串聯(lián)運行方式，即把負荷為Q,冷卻面積為F.的.圖2中雙壓凝汽器壓力對應的飽和溫度分別單壓凝汽器改裝為冷卻面積各為F./2的雙壓凝汽.器,并保持冷卻水量不變,雙壓和單壓凝汽器示意圖4n=n+號+8u(1)見(jiàn)圖1.雙壓凝汽器中冷卻水及蒸汽的溫度分布與.單樂(lè )凝汽器不同,雙壓和單壓凝汽器中蒸汽和冷卻.to=(n+號)+號+8a(2)水溫度沿冷卻表面的分布示于圖2.在冷卻水總吸單壓凝汽器與雙壓凝汽器壓力對應的飽和溫度熱量相同的情況下,單壓和雙壓凝汽器的冷卻水最之差為終出口溫度相同.在凝汽器內的傳熱過(guò)程中,由于冷中國煤化工8.+8世(3)卻水進(jìn)口端蒸汽和冷卻水的平均傳熱溫差較大,單MH.CNMHG位面積的傳熱量較大,因此冷卻水的溫升曲線(xiàn)在進(jìn)式中;hn、i好分別為低壓凝汽器與高壓凝汽器壓力對口端較陡,在出口端較平緩.圖2中的點(diǎn)劃線(xiàn)和實(shí)線(xiàn)應的飽和溫度,C;δs、8n2分別為低壓凝汽器與高壓.第4期葛曉霞,等:雙壓凝汽器循環(huán)水系統的優(yōu)化運行,391●凝汽器的傳熱端差,C;tml為凝汽器循環(huán)水的進(jìn)口表1凝汽器主要技術(shù)參數溫度,C ;Ot為循環(huán)水在凝汽器中的溫升,K;t,為單Tab. 1 Main technique parameters of condenser壓凝汽器壓力對應的飽和溫度,C.項日低壓凝汽器高壓凝汽器凝汽器冷卻面積/m215 0202凝汽器最佳真空的確定方法管子清潔系數0.0.95凝汽器真空與進(jìn)入凝汽器的循環(huán)水的溫度及流傳熱系數/(kJ.h-1 .m-'.七-1)13 95914 450量有很大關(guān)系.因此,在不同季節及負荷下,可以通凝汽器壓力/kPa4. 115.39過(guò)循環(huán)水泵投運臺數的合理組合來(lái)達到循環(huán)水系統汽輪機排汽量/(kg.h-)5555 527552 420優(yōu)化運行的目的,循環(huán)水系統優(yōu)化的目標為最佳真進(jìn)口處循環(huán)水溫度/C2025.18空.根據凝汽器壓力對應的飽和溫度的計算公式,可出口處循環(huán)水溫度/C25. 1830. 26以得到單泵和雙泵運行時(shí)的凝汽器壓力.凝汽器最循環(huán)水溫升/K.185.08佳真空的確定過(guò)程如下:(1)由試驗或計算得到各種循環(huán)水泵組合下進(jìn)算準確得到,一般通過(guò)試驗測量.即分別在單泵和雙泵運行方式下,測量循環(huán)水流量D.、D.2及循環(huán)水人凝汽器的冷卻水流量D..(2)由試驗或計算得到不同循環(huán)水溫度下，在泵總消耗電功率Np和Np.循環(huán)水泵正常運行時(shí)，不同負荷時(shí)凝汽器壓力與循環(huán)水流量的關(guān)系:在較長(cháng)的時(shí)間內,循環(huán)水泵的循環(huán)水流量和消耗功p= fr(tw),D、,Dw)(4)率基本不變.凝汽器冷卻管內壁臟污引起的冷卻水流(3)由試驗或設計數據得到機組在不同負荷下量的減小量占冷卻水流量的比值很小,可以忽略不計.同時(shí),凝汽器冷卻管內壁臟污引起的循環(huán)水泵電微增出力與凝汽器壓力的關(guān)系:流的增量很小,即對循環(huán)水泵消耗功率的影響可以忽ONτ = f2(Dk,p)(5)(4)由試驗或計算得到循環(huán)水流量與循環(huán)水泵略不計.根據電廠(chǎng)資料得到循環(huán)水泵在單泵和雙泵運行方式下消耗的功率分別為1300kW和2076kW.耗功的關(guān)系:機組在不同負荷下微增出力與排汽壓力的關(guān)系N,= f,(D)(6)(5)最佳真空的目標函數為機組功率增量與循為:環(huán)水泵耗功增量之差,即:D、=-0.449- 0.358 5(B -5.68)-F(twn,Dx,D.) = sNτ- ON,式中:p為機組背壓,kPa;tu1為凝汽器循環(huán)水進(jìn)口0.0489(號-5.68) +0.007 8(臺-5.68)’溫度,C ;D、為機組的排汽量,kg/s;D.為循環(huán)水流(8)量,m'/s;ONτ為機組微增出力,kW;N,為循環(huán)水根據前面介紹的凝汽器最佳真空的確定方法，泵耗功,kW;ON,為循環(huán)水泵耗功增量,kW.通過(guò)編程運算可得到不同負荷、不同循環(huán)水進(jìn)口溫雙壓凝汽器的最佳真空確定過(guò)程在第2~5步度及不同循環(huán)水泵組合情況下凝汽器的最佳壓力.需要分別確定凝汽器低壓和高壓側的壓力、機組微圖3為額定負荷下凝汽器最佳壓力與循環(huán)水進(jìn)口溫增出力與循環(huán)水泵耗功增量之差.在循環(huán)水進(jìn)口溫度的關(guān)系曲線(xiàn).度和機組排汽量相同的情況下,改變循環(huán)水泵運行-◆雙壓凝汽器臺數,當機組微增出力與循環(huán)水泵耗功增量之差達- +單壓凝汽器到最大值時(shí)對應的循環(huán)水泵運行臺數就是循環(huán)水系統最優(yōu)運行方式.以此類(lèi)推,采用遍歷尋優(yōu)法可以得到不同循環(huán)水進(jìn)口溫度和機組排汽量條件下的循環(huán)水系統最優(yōu)運行方式.3600MW機組循環(huán)水系統的優(yōu)化”115202530某電廠(chǎng)600 MW汽輪機配有一套雙壓、雙殼.中國煤化工與獅環(huán)體冷卻水雙進(jìn)雙出、單流程凝汽器,一臺機配備2YHCNMHG臺循環(huán)水泵,凝汽器主要技術(shù)參數示于表1.Fig.3 The relation curves of cireulating water enter temperature由于冷卻水流量和循環(huán)水泵耗電量無(wú)法通過(guò)計with optimum exhausted steam pressure at rated load動(dòng)力工程第29卷從圖3可以看出,單壓和雙壓凝汽器的最佳排1000循環(huán)水進(jìn)口溫度/C汽壓力明顯不同.雙壓凝汽器循環(huán)水系統與單壓凝汽器循環(huán)水系30統優(yōu)化運行方式的比較示于表2.i-100表2循環(huán)水系統優(yōu)化 運行方式的比較處-2000-+雙壓凝汽器.Tab.2 Optimum operation pattern of circulating water-3 00+單壓凝汽器system ( single-ressure condenser results inbracket)-40循環(huán)水進(jìn)口溫度/C 101202:3((a)-泵一機.額定工況單泵單泵單泵雙泵雙泵(單泵) (單泵) (雙泵) (雙泵) (雙泵)10-500單泵雙泵80%額定工況(單泵) (單泵) (單泵) (雙泵) (雙泵)委-10070%額定工況單泵雙泵美-1500(單泵) (單泵) (單泵) (單泵) (雙泵)+雙壓凝汽器-2 00十單壓凝汽器注:括號內為單壓凝汽器的結果.圖4和圖5分別為在額定負荷和80%額定負-2 s00荷下,循環(huán)水進(jìn)口溫度與系統凈收益(即機組功率增(b)兩泵一機圖580%額定負荷下凈收益 與循環(huán)水進(jìn)口量與循環(huán)水泵耗功增量之差)的關(guān)系曲線(xiàn).溫度的關(guān)系曲線(xiàn)Fig.5 The relation curves of circulating water enter temperaturewith net income (80% rated load)-1 00系統增開(kāi)循環(huán)水泵時(shí)對應的循環(huán)水進(jìn)口溫度比單壓相-200凝汽器高;-3 000◆.雙壓凝汽器(2)當循環(huán)水進(jìn)口溫度升高到某一值時(shí)，雙壓凝汽器循環(huán)水系統的凈收益大于單壓凝汽器;-4 0(3)在相同負荷下,循環(huán)水泵單泵運行和雙泵-5 00運行時(shí),單壓和雙壓凝汽器循環(huán)水系統凈收益曲線(xiàn)(a)一泵一機的交點(diǎn)對應的循環(huán)水進(jìn)口溫度不同，單泵運行時(shí)交點(diǎn)對應的循環(huán)水進(jìn)口溫度較低,說(shuō)明當循環(huán)水流量較小時(shí),采用雙壓凝汽器經(jīng)濟好的范圍更大.(4)機組負荷對單壓和雙壓凝汽器循環(huán)水系統凈收益曲線(xiàn)交點(diǎn)對應的循環(huán)水進(jìn)口溫度有影響,負荷越高,凈收益曲線(xiàn)的交點(diǎn)對應的循環(huán)水進(jìn)口溫度2 00◆雙壓凝汽器越低,說(shuō)明機組負荷越高,雙壓凝汽器比單壓凝汽器-2500經(jīng)濟性好的范圍越大.參考文獻:圖4額定負荷下凈收益與循環(huán)水進(jìn)口溫度的關(guān)系曲線(xiàn)[1] 袁桂麗,王天宏,史國青,等.運行優(yōu)化系統OPTIPROFig.4 The relation curves of circulating water enter temperature在電廠(chǎng)運行管理上的應用研究[J].中國電力,2004,36with net income (rated load)4結論[2中國煤化工Carijolan. Muti(1)雙壓凝汽器循環(huán)水系統的優(yōu)化運行方式與YHC N M H Gmisation. Part I:Development of a multi-period MINIP model of a單壓凝汽器不同,在相同負荷下,雙壓凝汽器循環(huán)水utility system[J]. Applied Thermal Engineering, 2006第4期葛曉霞,等:雙壓凝汽器循環(huán)水系統的優(yōu)化運行●393●(26);1730-1736.[6] 閆桂煥,顧昌,鄭李坤.300 MW機組循環(huán)水系統優(yōu)化[3] ARONSON K E, BRODOV Y M, RYABCHIKOV A運行的研究[J].汽輪機技術(shù),2002, 44(6) ;345-347.Y，et al. Statiscal simulation of failures of heat7] 李秀云,嚴俊杰，林萬(wàn)超?；痣姀S(chǎng)冷端系統評價(jià)指標及exchangers in developing a comprehensive system for診斷方法的研究[J].中國電機工程學(xué)報,2001,21(9):monitoring the state of steam-turbine units[J].94-98.Thermal Enginering. 2007 ,54(8);664-671.8] 葛曉霞,繆國鈞.凝汽器臟污及漏氣對循環(huán)水系統優(yōu)化[4] 葛曉霞,繆圓鉤.循環(huán)水系統運行方式優(yōu)化分析[J].電目標值的影響UJ].汽輪機技術(shù),2008, 50(1):43-45.站輔機,000,21(1) :28-32.9] 閆水保,魏新利,黃永志多壓凝汽器的優(yōu)化[J].動(dòng)力[5]康松， 楊建明,胥建群.汽輪機原理[M].北京:中國電工程,2007 ,27(2);251-253.力出版社2000.●學(xué)會(huì )動(dòng)態(tài)●中國動(dòng)力工程學(xué)會(huì )八屆四次編輯出版工作委員會(huì )代表會(huì )議記要中國動(dòng)力工程學(xué)會(huì )八屆四次編輯出版工作委員會(huì )(以下簡(jiǎn)稱(chēng)工作委員會(huì ))代表會(huì )議于2008年12月7~8日在杭州召開(kāi).工作委員會(huì )主任蘇明、秘書(shū)長(cháng)張瑞出席了會(huì )議,參加本次會(huì )議的還有《動(dòng)力工程》、《發(fā)電設備》、《汽輪機技術(shù)》.《東方電氣評論》、《熱力透平》、《鍋爐技術(shù)》、《工業(yè)鍋爐》、《大電機技術(shù)》、《電站輔機》、《能源研究與信息》、《燃氣輪機技術(shù)》、《工業(yè)汽輪機)、《東方汽輪機》以及《工業(yè)煤氣)等編輯部的代表共17人.會(huì )議由工作委員會(huì )秘書(shū)長(cháng)張瑞主持。工作委員會(huì )主任蘇明在會(huì )上作了題為“深化編輯出版工作改革,拓寬科技期刊創(chuàng )新和發(fā)展的新思路”的工作報告.他說(shuō):一年來(lái)，在工作委員會(huì )全體委員代表以及全體編輯同仁的共同辛勤勞動(dòng)和積極配合下,圓滿(mǎn)完成了上次會(huì )議定下的各項工作:①定期進(jìn)行了期刊交換,達到了在編輯部之間互相學(xué)習、共同提高期刊質(zhì)量的目的.②在2007年底至2008年春節前,在秘書(shū)處編排的統--格式的基礎上,各編輯部在各自的雜志上進(jìn)行了一次“聯(lián)合征訂”的統- -刊登,取得了較好的效果.③從2006年起,經(jīng)會(huì )議決定,工作委員會(huì )代表會(huì )議改為一年1次,從這2年開(kāi)展的情況看,效果頗佳,加強了各代表之間的聯(lián)系,解決了一些編輯工作中遇到的實(shí)際問(wèn)題，對提高科技期刊的整體質(zhì)量起到了一定作用.④工作委員.會(huì )對在中國動(dòng)力工程學(xué)會(huì )內的各大企業(yè)內部刊物的聯(lián)系和交流比以前有了進(jìn)一步加強.⑤各科技雜志編輯部之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò )和電話(huà)等手段進(jìn)-一步加強了彼此間的聯(lián)絡(luò )、溝通和交流,對提高學(xué)術(shù)期刊的整體質(zhì)量和水平起到了促進(jìn)作用.蘇明主任對今后編輯出版工作的設想與中心任務(wù)著(zhù)重談到以下幾點(diǎn):①科技期刊的發(fā)展現狀;②科技期刊的編輯出版質(zhì)量整體上不斷提高;③科技期刊要在創(chuàng )新中尋求發(fā)展.本次會(huì )議的討論議題為“如何編輯和規范應用科技期刊中的圖表”.會(huì )上,《動(dòng)力工程》雜志副主編施圣康就如何編輯和規范科技期刊中的圖表作了較為詳細的探討和表述.代表們圍繞主任蘇明的報告展開(kāi)了熱烈的討論,認為報告客觀(guān)地反映了工作委員會(huì )一年來(lái)的工作,對今后編輯出版工作的設想和中心任務(wù),各位代表也認為經(jīng)過(guò)努力可以達到,大家對今后的工作和任務(wù)充滿(mǎn)信本次會(huì )議得到了浙江大學(xué)熱能工程研究所師生的大力支持,在此,對浙江大學(xué)熱能工程研究所師生表示感謝.中國動(dòng)力工程學(xué)會(huì )編輯出版工作委員會(huì )中國煤化工MYHCNMHG