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节约资源已成为我国的一项基本国策,电力工业是国民经济的基础产业,也是能源和水资源消费大户。在节能减排的大背景下,建设大型空冷机组是节约水资源非常有效的一项措施。
直接空冷系统的性能分析与优化对整个机组的安全、经济运行具有重要的影响,但其理论和试验研究不充分,运行经验不足。本文以陕西国华锦界能源有限责任公司2号600MW直接空冷机组为研究对象,开展直接空冷凝汽器传热系数建模、变工况特性建模及空冷凝汽器风机最佳运行方式确定方法等专题研究。
本文主要的研究工作和研究成果如下:
1、凝汽器变工况特性建模方法研究运用效能——传热单元数(ε-NTU)法建立直接空冷凝汽器变工况计算模型,获得了凝汽器压力随迎面风速vy、热负荷Q、环境温度ta变化的变工况特性规律;建立了空冷凝汽器传热系数计算模型,提出了管外污垢热阻的取值及其对传热系数的修正算法;提出了汽机排汽管道压降的测算方法,建立了机组背压的特性响应模型。试验数据样本验证了凝汽器变工况模型的正确性;
2、风机变工况特性建模方法研究基于相似原理,建立了风机的变工况特性模型;建立了风机耗功的机理模型和经验模型,提出其不同的适用范围;结合空冷凝汽器变工况特性,提出一种根据凝汽器压力确定风机运行方式(转速)的方法,可为运行操作提供指导。
以凝汽器变工况计算为基础,获得了风机风量与凝汽器压力的关系曲线,得到风机风量变化对凝汽器压力的影响规律;研究了两个设计工况(环境温度为10℃,15kPa)和(环境温度为30℃,35kPa)下,维持稳定的背压所需风量,进而根据风机的特性,确定了风机运行方式。
3、汽轮机微增出力变工况特性建模方法研究提出一种基于背压修正曲线建立汽轮机微增出力模型的方法。
4、空冷风机运行方式优化算法研究提出一种基于模型确定空冷风机最佳运行方式(转速)的优化算法。结合研究对象冬季运行最佳背压的确定,对比了理论与试验的优化结果。验证结果表明,基于模型的优化方法与试验优化结果趋势一致,误差较小,可以满足工程应用的需要。
5、空冷凝汽器的运行结合空冷凝汽器变工况特性模型,研究了环境风场、冬季严寒等因素对直接空冷凝汽器设备性能的影响,并结合已有机组实际运行经验,提出解决方案。