凝汽器性能研究

刘忠源

（江苏华电昆山热电有限公司 江苏苏州 215300）

凝汽器性能研究

刘忠源

（江苏华电昆山热电有限公司 江苏苏州 215300）

本文通过多负荷工况下对某厂凝汽器性能进行测试，详细描述了试验标准、试验工况、试验方法，计算方法等，根据试验测量的数据计算得到修正到设计工况的凝汽器压力，并对凝汽器性能进行了研究。

凝汽器；多负荷工况；修正压力

1 前言

某电厂机组配套的凝汽器为东方汽轮机厂制造的N-36000型双背压、双壳体、单流程（对每一壳体而言）、表面式凝汽器。凝汽器冷却水系统采用循环供水冷却方式，配套3台循环水泵及1台循环辅助泵，以满足不同季节和不同负荷时凝汽器对冷却水量的要求。

本文对该凝汽器分别在 630MW、540MW、480MW、420MW和370MW负荷下工况进行了5个工况的性能测试。

2 设备技术规范

凝汽器设计技术规范：

型式：双壳体、双背压、单流程；

型号：N-36000型；

设计压力：4.5/5.5kPa；

冷却面积：3600m2；

冷却水温：20℃；

冷却水量：67700t/h；

冷却水管管径：φ25×1；

冷却水管长度：10400mm；

冷却水管根数：44880。

3 测试工况及内容

在机组630MW、540MW、480MW、420MW、370MW负荷下，进行凝汽器传热试验、凝汽器水阻试验、凝结水过冷度试验、凝汽器清洁系数试验，试验时间为每个工况2h。

4 测试计算

4.1 对数平均温差

式中：ts——凝汽器压力下的饱和蒸汽温度，℃；t1——冷却水进口温度，℃；t2——冷却水出口温度，℃；

△t——冷却水温升，℃；

δt——凝汽器传热端差，℃；

LMTD——对数平均温差，℃。

4.2 凝汽器试验热负荷

式中：Q——凝汽器热负荷，W；

cp——冷却水平均温度下的比热容，J/（kg·K）；

W——冷却水流量，kg/s。

表1 冷却水的比热容和密度

4.3 凝汽器总体传热系数KT的计算公式

式中：KT——试验总体传热系数，W/（m2·K）；

A——凝汽器面积，m2。

4.4 美国传热学会（HEI）标准中的总体传热系数K的计算公式

式中：K0——基本传热系数，W/（m2·K）；

βt——冷却水进口温度修正系数，根据冷却水进口温度查图1；

βm——冷却管管材和壁厚修正系数，根据管材和壁厚查图2；

βC——凝汽器清洁系数；

c1——系数，根据冷却管外径查表2；

v——冷却管管内平均流速，m/s。

图1 冷却水进口温度对传热系数的修正系数βt

4.5 修正计算

根据美国传热学会（HEI）标准，试验测定的冷却水流量、冷却水进口温度对试验总体传热系数KT的修正计算公式:

图2 管材和壁厚对传热系数的修正系数βm

表2 冷却管外径系数c1

式中：Kc——修正后的总体传热系数[1]；

Fυ——流量修正系数；

Ft——水温修正系数。

4.6 凝汽器压力的修正

由于凝汽器性能试验时，冷却水进口温度与设计值不可能完全相等，冷却水流量也与设计值有一定差别。因此，根据凝汽器试验规程的要求，对凝汽器试验压力进行冷却水进口温度和流量的修正，修正至设计冷却水进口温度和流量条件的凝汽器压力由下式确定[2]：

式中：tsc——凝汽器压力对应的饱和温度修正值，℃；

t1D——设计冷却水进口温度，℃；

Δtc——修正至设计冷却水进口温度和流量时的温升，℃；

δtc——修正至设计冷却水进口温度和流量时的端差，℃；

WD——设计冷却水流量，kg/s；

X——修正总体传热系数后的对数平均温差系数。

计算得到tsc后即可以从水蒸汽热力性质表中直接查得凝汽器修正压力。

5 结果分析

凝汽器性能测试结果如表3～4所示。

凝汽器在630MW工况下的试验结果修正到设计条件（冷却水量67700t/h和进水温度20℃）下，凝汽器压力为6.299kPa，未达到设计规范保证值4.9kPa。

运行清洁系数、总体传热系数均比设计值要低，凝汽器冷凝管道有结垢现象，会导致凝汽器的清洁系数和传热性能下降[3]。

A侧凝汽器水阻与设计保证值（56kPa）较接近，部分工况高于设计值，未达到保证值，凝汽器冷凝管结垢是水阻升高的重要原因[4]。B侧凝汽器水阻在各负荷工况条件下达到设计保证值。

6 结语

经过本次测试，可以得出相应负荷工况下凝汽器性能指标，凝汽器性能的下降直接影响到机组真空，对整个机组的能耗指标都有重大影响，上述一系列的详细参数指标数据，为下一步进行凝汽器优化运行、技术改造提供了宝贵的依据。

表3 凝汽器性能试验数据和计算结果

表4 凝汽器水阻试验数据和计算结果

[1]江宁.用标准传热系数评价凝汽器水侧、汽侧清洁程度[J].热力发电，2004.

[2]周兰欣.凝汽器压力应达值的确定方法[J].汽轮机技术，2002.

[3]朱玉娜.凝汽器中空气对传热系数的影响及清洁系数在线测定方法的进一步探讨[J].汽轮机技术，1998.

[4]李 勇，曹祖请.凝汽器水侧管壁清洁程度的诊断方法[J].中国电力，1995.

TK17

A

1004-7344（2016）03-0220-02

2016-1-5

刘忠源（1971-），男，汉族，江苏常州人，助理工程师，大专，主要从事电厂检修和基建管理工作。