国产600 MW直接空冷机组变工况运行特性分析

王 健，郭宝仁，杨剑永

（国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006）

国产600 MW直接空冷机组变工况运行特性分析

王 健，郭宝仁，杨剑永

（国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006）

通过对国产600 MW直接空冷机组变工况运行特性进行分析，建立数学模型，对汽轮机背压的主要影响因素进行分析，以获取动态特性。通过试验验证了数学模型分析结果的准确性，为电厂的合理运行提供借鉴。

空冷凝汽器；汽轮机背压；运行特性

我国水资源日益匮乏，尤其在北方煤炭资源丰富的地区。目前，在北方缺水地区新建的大型火力发电厂大部分采用空冷机组。尽管电站的空冷技术是一项高效的节水技术，但由于空冷系统固有的换热特点，使得空冷机组的冷端参数略高于湿冷机组，空冷机组煤耗较同类型湿冷机组高15 g／kWh左右。为了降低机组煤耗，实现直接空冷机组的优化运行，首先通过建立直接空冷机组冷端系统，变工况模型，以进行试验验证，最终指导电厂现场运行［1－2］。

本文以国产600 MW直接空冷机组为例，通过对影响机组排汽压力的因素进行研究，分析其变化规律，确定空冷凝汽器变工况下的合理运行方式。

1 主要设计指标

直接空冷凝汽器主要技术参数如表1所示。

2 变工况计算特性及试验结果对比分析

2.1 直接空冷凝汽器变工况计算分析

通过对传热单元数、直接空冷凝汽器的传热方程以及空气侧、蒸汽侧能量平衡方程的推导，可以得到直接空冷凝汽器背压与其影响因子的函数关系如下：

表1 直接空冷凝汽器设计参数

式中：m为空冷凝汽器凝结蒸汽量，kg／s；t为空冷凝汽器进口空气温度，℃；v为凝汽器迎风面风速，m／s；εi为空冷凝汽器管内污垢热阻，m2·k／W；εo为空冷凝汽器管外污垢热阻，m2·k／W。新机运行时的污垢热阻很小，可忽略不计，当机组长时间运行时则需考虑，本文暂不考虑污垢热阻的影响，上式可简化为

p＝f（m，t，v）

由上式可知，任何一个变量发生变化，均可对直接空冷凝汽器背压产生影响。通过计算，获得变工况热力特性曲线［3－5］。

当空冷凝汽器迎风面风速不变，取设计值2.2 m／s时，得到空冷凝汽器凝结蒸汽量、进口空气温度与空冷凝汽器排汽压力之间的特性曲线如图1所示。

图1 迎风面风速为2.2 m／s时排汽压力随蒸汽流量及温度的变化曲线

由图1可见，当空冷凝汽器迎风面风速和进口空气温度一定时，排汽压力随空冷凝汽器凝结蒸汽量增大，环境温度越高，增大的趋势越明显。

当空冷凝汽器进口空气温度不变，取30℃时，得到空冷凝汽器凝结蒸汽量、迎风面风速与空冷凝汽器排汽压力之间的特性曲线如图2所示。

由图2可见，当空冷凝汽器进口空气温度和迎风面风速一定时，排汽压力随空冷凝汽器凝结蒸汽量增大，迎风面风速越低，增大的趋势越明显。

2.2 实际运行与数学模型计算结果对比分析

试验地点为内蒙古某电厂，直接空冷机组单机容量为600 MW。图3为迎风面风速为3.2 m／s时，排汽压力随蒸汽流量及温度的变化曲线，可见机组实际运行情况符合通过数学模型计算得到的结果，由于迎风面风速较大，试验获得的曲线斜率较大，即随蒸汽流量、温度变化的排汽压力变化幅度较大。

图2 进口空气温度为30℃时排汽压力随蒸汽流量及风速的变化曲线

图3 迎风面风速为3.2 m／s时排汽压力随蒸汽流量及温度的变化曲线

图4为进口空气温度为13℃时，排汽压力随蒸汽流量及风速的变化曲线，该试验结果同样验证了通过数学模型的计算结果，当风速增大时，排汽压力有所下降。

图4 进口空气温度为13℃时排汽压力随蒸汽流量及风速的变化曲线

综上，通过试验验证了数学模型计算结果的准确性，由于数学模型计算是基于设计值进行的，而电厂的实际情况比较复杂，为了能够更好地指导电厂生产运行，需要通过试验对机组及空冷凝汽器的真实性能进行模拟，进而制定相应的运行规程，以获得更多的经济效益［6－8］。

3 结论

a.排汽压力的主要影响因素为直接空冷凝汽器的凝结蒸汽量、进口空气温度以及迎风面风速，同时，这3种因素又互相影响，即直接空冷凝汽器的冷端特性必为动态特性。

b.排汽压力随凝结蒸汽量而增大，随进口空气温度升高而增大，随迎风面风速减小而增大。

c.文中没有考虑污垢热阻的影响，但通过试验发现，运行时间较长的直接空冷凝汽器不能忽略污垢热阻的影响，试验结果与计算结果的偏差有一部分来自污垢热阻。

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Analysis on Variable Working Conditions of Domestic 600 MW Direct Air⁃cooling Unit

WANG Jian，GUO Bao⁃ren，YANG Jian⁃yong
（Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China）

Based on variable condition characteristic for domestic 600 MW direct air⁃cooling unit，the main influential factors on the steam turbine back pressure steam quantity is analyzed by mathematical model to obtain dynamic characteristics.The result shows cor⁃rectness of the mathematical model，providing relevant recommendations for the operation of power plants.

Air⁃cooled condenser；Exhaust steam pressure；Operating characteristics

TM311；TM621.3

A

1004－7913（2015）04－0020－02

王 健（1984—），男，硕士，助理工程师，主要从事汽轮机节能技术研究工作。

2015－01－06）