由于电厂空冷机组建在室外,受环境因素影响较大,尤其在环境温度高的夏季,换热性能降低,机组运行背压升高,造成机组限负荷运行,不仅会给电厂带来经济损失,也影响机组运行的安全性。本文针对某电厂夏季空冷机组存在的问题,对现有机组进行改造,提出尖峰冷却系统与空冷系统并联运行的方案,通过试验与模拟计算的方法,证明改造方案的可行性及对凝汽器换热性能进行分析,为夏季高温地区的电厂安全经济运行提供理论与数据参考。首先,针对某电厂330MW空冷机组存在的问题,对1号汽轮机排汽系统进行改造,提出尖峰冷却系统与空冷系统并联运行的方案,用管壳式凝汽器建设尖峰冷却系统,减少进入空冷机组的汽轮机排汽量,保证空冷机组对排汽的有效冷却。提出一个电厂排汽冷却机组增加尖峰冷却系统的总体设计方案,详细地介绍了热机部分、水工部分、电气部分、热工控制部分的改造设计细节。通过对电厂夏季投运的管壳式凝汽器进行试验,分析在夏季高温时期,不同负荷和不同温度下,投入和切除尖峰冷却装置对机组背压的影响,结果表明:机组负荷在200MW,环境温度为27℃,投入尖峰冷却装置后机组背压降低2.9k Pa,而切除尖峰冷却装置机组背压升高2.6 k Pa;机组负荷在300 MW,环境温度分别为27℃、29℃时,投入尖峰冷却装置后机组背压降低6.7 k Pa、5.8 k Pa,而切除尖峰冷却装置机组后背压分别升高5.4k Pa、5.9 k Pa。从节约标准煤量、增加耗电量两个方面进行经济性分析,在机组负荷200MW时投运尖峰冷却装置后年收益增加382.2万元。通过Simulink软件搭建模型,建立冷却水进口温度、冷却水流速、蒸汽进气量、空气相对含量、冷却管材质、管壁厚度及污垢厚度与凝汽器总传热系数、凝汽器传热端差、凝汽器热交换量、凝汽器凝结量之间的关联式。分析冷却水进口温度、冷却水流速、蒸汽进气量、空气相对含量、冷却管管材、管壁厚度及污垢厚度对凝汽器换热性能的影响。计算结果表明,冷却水进口温度升高,平均换热温差减少,凝汽器总传热系数增加,凝汽器的热交换量和冷凝量下降;冷却水流速增加使凝汽器的总传热系数增加,传热端差减小,凝汽器真空度提高,凝汽器的热交换量和冷凝量增大;蒸汽负荷增加,凝汽器总传热系数升高,传热端差升高,凝汽器的真空度降低,凝汽器的热交换量与冷凝量减少;漏入凝汽器中的空气会降低汽侧的表面传热系数,从而降低凝汽器总传热系数,提高凝汽器传热端差,降低真空度;冷却管管材导热系数越大,则凝汽器总传热系数越大,凝汽器传热端差越小,凝汽器的真空度升高;冷却管壁增厚,总传热系数降低,端差增加,真空度降低,凝汽器的热交换量与冷凝量减少;污垢越厚,冷却管的传热热阻越大,凝汽器总传热系数降低,传热端差增大,真空度降低,凝汽器的热交换量与冷凝量减少。运用CFD软件对管壳式凝汽器的凝结换热与流动特性进行模拟,研究不同冷却管排列方式对凝汽器流动与换热的影响,并通过理论对模拟模型的正确性进行验证。通过对电厂实际凝汽器的数值模拟,研究冷却管壁温变化对凝汽器流动与传热特性的影响。经研究发现:冷却管温度越低,蒸汽凝结换热量越大,换热效果越好,压降越高。