凝汽器清洁程度监测方法研究与应用(修改稿)4.0.doc

凝汽器清洁程度监测方法研究与应用 杨家技 黄汝广 全华强 （深圳南天电力有限公司，广东 深圳 518040） 摘要：研究了凝汽器清洁程度的监测方法，通过excel表格在运行中加以应用，达到了节能降耗的目的，取得了较好的效果。 关键词：凝汽器；清洁程度；监测；数学模型 0 前言 凝汽器是电厂热力循环中的重要设备,它的运行状态直接影响整个机组的经济性，一直以来，研究凝汽器的优化运行、如何提高汽轮机的出力都是十分重要的课题。 在电厂运行中，对凝汽器运行状态进行监测的常规方法是：计算冷却水温升、凝汽器端差和过冷度等指标，或是绘制凝汽器运行特性监督曲线，以此来判断凝汽器的工作情况。但这种方法只能给出定性的参考意见，无法做到准确定量分析。特别是凝汽器水侧一般都存在着不同程度的污垢,导致凝汽器换热性能下降，进而降低了机组的运行经济性。虽然运行人员定期投入胶球清洗，但由于缺少一个合适的凝汽器水侧污垢监测模型，投入胶球清洗在一定程度上具有盲目性。 本文根据传热学原理，建立了凝汽器清洁程度监测模型，提出用“凝汽器清洁程度百分数”和“凝汽器管壁污垢热阻”两个参数来评价凝汽器的清洁情况。模型所需的原始参数都是现有的，计算方法经过简化，计算过程不再繁琐，可在excel 表格中编辑公式进行计算，大大方便了监测的实施。根据计算结果，准确确定凝汽器清洗周期和清洗时间，优化运行，实现了节能降耗的目的。 1 电厂汽轮机介绍 某电厂6＃汽轮机为单缸、单进汽、反动、凝汽式汽轮机，额定出力71MW，设计参数为：主汽温度510℃、主汽压力4.3 MPa、主汽流量231 t/h，背压8kPa(a)，凝汽器材料为钛管，总数6520 根，管径Φ24×0.5mm，凝汽器面积4395 m2，设计循环水流量3400kg/s，温升9.9℃。 目前6＃汽轮机运行数据为：出力62MW，主汽温度500℃、压力4MPa、流量207t/h；排汽压力7 kPa(a)，排汽温度43℃；循环水进水温度32℃，循环水出水温度40℃。 本文以该汽轮机为例，建立凝汽器清洁程度监测的数学模型。 2 凝汽器清洁程度监测的数学模型 文中公式引用的符号名称及单位说明见表1： 表1 本文公式引用的符号名称及单位 h1 汽轮机进汽焓，kJ/kg hs 汽轮机排汽焓，kJ/kg ΔN 汽轮机轴耗功， kW ηt 汽轮发电机效率，% P 汽轮发电机出力，kW Gs 凝汽器的蒸汽流量，kg/s hc 凝结水焓,kJ/kg Gw 凝汽器冷却水流量，kg/s Cp 水的比热容，取值4.178, kJ/(kg.℃) tw1 凝汽器冷却水入口温度，℃ tw2 凝汽器冷却水出口温度，℃ K 凝汽器总传热系数，kW/m2.℃ F 凝汽器传热面积，m2 tc 凝结水温度，℃ ts 凝汽器压力对应的饱和温度，℃ Q 凝汽器热负荷，kW Δtm 凝汽器传热对数温差，℃ Δt 循环水温升，℃ v 管束中循环水流速，m/s δ 凝汽器端差，℃ d1 凝汽器管子外径，m d2 凝汽器管子内径，m λ 凝汽器钛管导热系数，kW/m.℃ 凝汽器水侧对流放热系数，kW/(m2.℃) 凝汽器汽侧蒸汽凝结放热系数，kW/(m2.℃) Rf 凝汽器管壁污垢热阻， m2.℃/kW K0 凝汽器管束基本传热系数，kW/(m2.℃) βt 循环水入口温度修正系数，无量纲 βm 管材、管壁厚度修正系数，无量纲 βc 管壁清洁系数，无量纲 监测凝汽器的清洁程度，核心问题在于计算出凝汽器的理论传热系数、实际运行传热系数和凝汽器管壁污垢热阻。 根据传热学理论，凝汽器总传热系数计算公式为[1]： （1） 根据上公式，要计算出凝汽器总传热系数，必须要先计算凝汽器水侧对流放热系数aw，凝汽器汽侧凝结放热系数as等，这个计算过程十分繁杂，不予推荐，本文采用一种较简单的计算处理方法。 在《凝汽器与真空系统运行维护导则》DL/T 932-2005中，凝汽器总传热系数采用以下公式计算[2]: （2） 《导则》中给出了相关数据的查询图表，使用起来十分方便。为方便计算，我们采用最小二乘法将图表中数据拟合成数学公式。 凝汽器管束基本传热系数K0与管径和管内水流速有关，根据《导则》中给出了凝汽器管束基本传热系数取值表，针对Ф24mm的钛管，用最小二乘法拟合其曲线方程为： ，最大误差0.1％。 循环水入口温度修正系数βt的拟合计算公式： 管材、管壁厚度修正系数βm 取值