厂区布置对钢塔自然通风空冷凝汽器性能的影响

利用计算传热学(NHT)软件FLUENT,在自然通风状态下,对2×350MW机组钢结构外覆铝板冷却塔及直接空冷凝汽器(DACC)的流动和换热性能进行了数值模拟、分析和研究。确定了考核工况,不同环境风向下,周边建筑物对DACC和钢塔性能的影响。结果表明,两机一塔水平矩形布置方式下,平行于A列的来风对钢塔通风和DACC换热有负面影响。不考虑风向频率时,各风向下周边建筑物对DACC总体换热影响约为2.4%。在电厂总平面布置时,应尽量使厂区主导风向避开不利风向,汽机房空冷塔间距还需综合其它因素确定。

空冷凝汽器积灰对运行调节影响的计算分析

对直接空冷凝汽器空气侧温度实时监测能够获得各个单元进出口的温度变化情况,对直接空冷凝汽器各单元空气温升的分析可以得到凝汽器表面的积灰严重程度,了解凝汽器各区域的换热差异。凝汽器表面积灰降低了效能,同等条件下表现出空气温升减小及蒸汽侧的凝结换热量降低。研究结果表明:外部条件相同时空冷单元积灰,换热端差增大,而单元的温升减小;空冷单元的送风量需与空气的温升合理匹配,通过增加表面积灰单元凝汽器的风机转速,可以有效降低其背压以及均衡其内部凝结蒸汽量,为空冷机组运行调节提供合理有效的依据,从而达到有效节能的目的。

直立式空冷凝汽器冬季防冻凝技术改造及优化措施

阐述了直立式空冷凝汽器的冻凝原理,对其在冬季运行过程中出现的低温冻凝原因进行分析,通过对空冷凝汽器进行技术改造,并优化冬季防冻措施,使空冷凝汽器的管束温度稳定控制在65~70℃,保证了其在冬季的稳定运行。

火电站直接空冷凝汽器传热系数实验关联式

不同工况下直接空冷机组空冷凝汽器的传热系数,对确定机组冷端的热负荷能力、进而确定环境条件和运行参数与机组排汽压力之间的关系具有重要意义,是进行机组优化运行最重要的基础数据。针对目前我国600 MW直接空冷机组冷端系统的典型结构,利用直接空冷凝汽器单体性能实验台进行实验研究,根据实验数据得到了凝汽器翅片侧无量纲努塞尔数随空气流动雷诺数的变化曲线,拟合出相应的准则关联式,并进行了系统的误差分析。该关联式可为描述变工况条件下空冷系统的性能奠定基础,并为不同环境、气候和气象条件下机组运行参数的优化提供依据。

空冷凝汽器波形翅片扁平管管束外空气流动传热特性

研究火电站空冷凝汽器广泛采用的波形翅片扁平管管束外空气流动传热特性,对于火电站空冷岛的设计与运行都具有重要意义。该文通过CFD模拟,得到不同空冷凝汽器迎面风速条件下冷却空气的流场和温度场,通过计算获得了空冷凝汽器冷却空气平均对流换热系数和摩擦系数随翅片间距和翅片高度的变化规律。结果表明:随空冷凝汽器迎面风速增加,空气对流换热增强,摩擦系数降低。对每个迎面风速而言,都存在一个最佳翅片间距,对流换热最强。翅片高度增加,对流换热系数和摩擦系数减小。对空冷凝汽器波形翅片管束空气流动传热性能综合评价指标的分析表明,最佳翅片间距和高度需要通过综合技术经济比较确定。

空冷凝汽器全工况运行特性分析

掌握火电站空冷凝汽器在各种工况下的运行特性,对于提高我国直接空冷机组的运行水平具有重要意义。以300MW直接空冷机组空冷凝汽器为例,分析了反映机组运行性能的汽轮机背压的影响因素。针对轴流风机全速和半速运行工况,计算得到了汽轮机背压随凝汽器凝结蒸汽量和进口空气温度的变化规律。结果表明:随凝汽器凝结蒸汽量和进口空气温度的增加,汽轮机背压增加;随轴流风机风速升高,汽轮机背压降低。轴流风机运行方式的调整,依赖于环境温度和机组热负荷的变化。对于冬季低温运行的空冷凝汽器,为防止出现汽轮机背压低于阻塞背压和凝汽器管束冻裂,风机需减速运行。反之,在夏季高温条件下运行的空冷凝汽器,为避免汽轮机背压过高带来的非正常停机和机组运行经济性的下降,风机需全速甚至超设计风量运行。

火电厂直接空冷凝汽器传热性能实验研究

直接空冷凝汽器的传热性能是火电厂空冷机组优化运行和设计的重要依据。针对实际运行的某典型600 MW直接空冷机组的冷端系统,利用红外热像仪测量了不同空冷凝汽器翅片管束表面的温度分布,并与热电偶测量的温度进行比较分析。发现,受管内蒸汽流向和凝汽器冷却三角内空气流场的综合影响,顺流和逆流凝汽器的壁面温度都表现出从上至下逐渐上升的趋势,为进一步预测凝汽器空气侧流场特性和进行空气侧的传热强化提供了参考;通过实验研究,获得了机组空冷凝汽器单元空气侧传热系数关联式。本文的结果对变工况条件下空冷机组的优化运行以及空冷凝汽器设计的改进具有指导意义。

基于波形翅片扁平管传热性能的直接空冷凝汽器低温冻结规律研究

以火电空冷机组常用的蛇形翅片扁平管为实验件,设计并搭建了风洞实验台,研究蛇形翅片扁平管顺流单元的传热性能,得到顺流单元翅片管空气侧在不同风速下的换热系数和水侧在不同流量下的换热系数,并拟合成Nu随Re变化的无因次关联式。将得到的关联式应用到火电厂实际的运行工况中,得到在不同迎面风速、不同环境温度及不同水流量下管内凝结水温度的变化规律。据此,以实际低温运行直接空冷机组为例,预测出空冷凝汽器顺流单元在不同迎面风速、环境温度和机组负荷下管内凝结水的冻结特性。

直接空冷凝汽器旋转流场中应用喷雾增湿的数值模拟

基于Simple算法和k-ε模型,采用MRF模型处理风机模型,并综合两相流、传热传质理论,对某600MW直接空冷机组的一个单元进行了三维数值模拟,分析了喷雾增湿对空冷凝汽器压力的影响.结果表明:应用MRF模型处理风机后,单元内空气旋转上升,空气流场和换热器表面温度场分布更接近实际情况;喷嘴距风机栈桥中心线3.5m、距风机导流筒出口平面高度1.6m,喷雾方向在xy平面与y轴正向夹角210°、喷嘴压力为0.8MPa、喷嘴孔径为0.4mm时,凝汽器压力降幅最大,为8.97kPa.

空冷凝汽器椭圆翅片椭圆管束外空气的流动与传热特性

研究空冷凝汽器椭圆翅片椭圆管管束外空气的流动与传热特性,对火电站空冷岛的设计与运行具有重要意义.通过CFD模拟,获得了椭圆翅片椭圆管管束外冷却空气的流场和温度场,计算得到了空冷凝汽器冷却空气对流换热平均Nu和摩擦系数f随Re的变化规律,并采用最小二乘法拟合得到了相应的关联式.结果表明:随冷却空气流动Re的增大,Nu增大,f减小.

空冷凝汽器积灰干式吹扫系统现场实验研究

直冷系统以节水率达69%-84%而在燃煤电站得到广泛应用。但在风沙大的干旱地区,若清洗不及时,空冷凝汽器则因积灰而使排汽背压升高8kPa甚或以上,机组煤耗因而升高10-15g/（kW·h）,污染排放亦随之增大,而及时清洗所需的水资源又为环境所限。对此,该文设计了一种以压缩空气代替高压除盐水的干式吹扫系统,并在某600MW直冷机组单排翅片管空冷凝汽器上进行了两种清洗方式的比较实验。文中介绍了干式吹扫系统的构成、实验内容及结果,拟定了吹扫效果评价方法,建立了灰垢热阻与排汽背压的定量关联,并据以比较了干式吹扫与水洗在同一清洗周期内累计清洗效果。结果表明：干式吹扫年节水量为1.47kg/m^2,累计平均背压降低1.7kPa,机组发电煤耗降低约2.5g/（kW·h）,实现了节水、节能和减排共赢。

直接空冷凝汽器三维流场特性的数值分析

对A字形布置的单排管直接空冷凝汽器单元进行了分析,建立了凝汽器单元内三维流动的物理数学模型,并利用Fluent求解器进行了相应的数值计算。分析了不同运行工况(风机转速、风机叶片安装角)以及环境因素(横向风速度、环境温度)对凝汽器单元流场特性的影响规律,为直接空冷凝汽器设计和优化提供科学依据。

火电站直接空冷凝汽器设计及校核计算和性能分析

掌握火电站直接空冷凝汽器的设计和校核计算方法并进行性能分析,对于提高我国直接空冷机组的设计和运行水平具有重要意义。以600MW机组直接空冷凝汽器为例,在传热理论模型分析的基础上,分别对其设计和校核计算过程进行了讨论,对直接空冷凝汽器性能影响因素进行了分析,对性能变化规律进行了研究。结果表明直接空冷凝汽器的设计过程要综合考虑气象条件尤其是环境大风的影响、换热要求和空冷电站的平面布局,而校核计算则需充分考虑凝汽器积灰的影响,并建立汽轮机背压和凝汽器积灰厚度之间的关系,为凝汽器清洗提供理论依据。冷却空气流量、凝汽器凝结蒸汽量、空冷凝汽器积灰会显著影响空冷凝汽器的性能,进而影响汽轮机背压,影响机组运行的经济性。

直接空冷凝汽器加装防风网的数值模拟

利用Fluent软件,以国内某600 MW直接空冷机组为例,对迎风侧2个相邻空冷凝汽器进行了数值模拟,得到了不同环境横向风速下空冷凝汽器的传热效率随着风速的增大而降低,而且被环境风冲刷越严重的凝汽器受影响程度越大的结论.针对横向风对空冷凝汽器传热效率的影响,在凝汽器挡风墙下延方向加装了防风网.对加装防风网后的空冷凝汽器进行了数值模拟,分析了防风网的不同结构参数(开孔率、高度)对空冷凝汽器传热效率的影响,结果表明:在加装防风网后凝汽器传热效率显著提高,防风网的结构参数对其防风效果有明显影响,为直接空冷机组的防风网改造提供了理论依据.

基于遗传神经网络的直接空冷凝汽器故障诊断研究

针对直接空冷凝汽器的结构特点,归纳了运行中可能发生的典型故障,包括真空系统不严密、凝汽器积灰、凝汽器结冰等11个故障。确定了能够正确反映上述故障征兆的过程参数,进一步改进了直接空冷凝汽器故障征兆集。在此基础上利用遗传神经网络对直接空冷凝汽器进行故障诊断。该算法利用遗传算法高效、并行、全局搜索特点,解决了神经网络收敛速度慢,容易陷入极小点的问题。最后,将该方法用于某直接空冷凝汽器故障诊断中,结果表明该算法诊断迅速且诊断结果准确。

直接空冷凝汽器运行腐蚀原因分析及控制策略

国内直接空冷机组普遍存在凝汽器运行腐蚀的情况,虽然通过设置凝结水除铁装置可使给水含铁量达标,但直接空冷凝汽器的运行腐蚀问题没有得到根本解决。分析其腐蚀原因,主要是给水碱化剂——氨在凝汽器初凝液中的分配系数太低,以及初凝液中的酸性阴离子富集,使设备材料在低pH值条件下发生腐蚀。试验结果表明:可通过在凝汽器排汽中辅助加入微量有机碱化剂或提高给水加氨量的方法,达到降低直接空冷凝汽器运行腐蚀的目的;从腐蚀控制和安全运行方面考虑,凝汽器排汽中加入微量有机碱化剂的方法更优。

直接空冷凝汽器喷雾增湿系统的结构优化

应用气水两相流的传热传质理论,建立了600 MW直接空冷机组空冷凝汽器喷雾增湿系统三维数学模型,利用CFD软件对该系统进行了数值摸拟,并分析了在喷嘴纵向布置时,喷嘴布置高度、喷雾方向、喷雾压力及喷嘴孔径对喷雾增湿效果的影响.结果表明:当喷嘴孔径越小、喷嘴流量越少时,空冷单元内所需的喷嘴数就越多,且雾滴雾化的细度越小,越有利于雾滴的均匀分布及其在空冷单元内的充满度,对喷雾增湿的效果越明显.当喷嘴孔径为0.4 m、喷雾压力为1.2 MPa、喷嘴以对称方式距风机栈桥中心线4 m、喷嘴高度为0.3 m及喷嘴方向在xy平面内与y轴正方向夹角为120°时,凝汽器压力降幅最大,比喷雾前降低了8.84 kPa.

火力发电厂空冷凝汽器的腐蚀与防护

随着国内直接空冷机组的大量投入运行,空冷凝汽器的腐蚀问题日益突出。通过分析腐蚀情况和现有防腐蚀方法存在的局限性,提出了需要解决的问题和技术方向。

空冷凝汽器灰垢费用评估与最佳清洗周期优化

空气悬浮颗粒物易积聚在空冷凝汽器(空冷器)翅片通道内形成灰垢,其低导热性严重降低了空冷器换热性能,影响空冷机组安全性和热经济性。以灰垢造成年累计损失费用最小为目标,基于产品损失和清洗维护费,提出一种空冷器灰垢最佳清洗周期优化算法,联合冗余面积费,构建灰垢费用评估计算模型,以某600 MW直冷机组参数为例,通过现场在线监测的实验数据建立灰垢热阻的降率预测模型。实例分析表明:600 MW直冷机组最佳清洗周期为28.3 d,年均清洗8次,单位容量机组年累计灰垢费用为4528.3元·MW^(-1)·a^(-1),2014年底全国直冷机组1.43亿千瓦计,年累计灰垢费用为6.48亿元·a^(-1),与当前现场年均清洗2次工况比较,最佳清洗周期优化后可节约2868.1元·MW^(-1)·a^(-1),全国年累计节约灰垢费用4.1亿元·a^(-1)。

火电厂直接空冷凝汽器出口热空气作为锅炉燃烧用风的综合分析

以600MW直接空冷机组为例对直接空冷凝汽器出口热空气作为锅炉燃烧用风的可行性进行了系统分析。结果表明,锅炉燃烧用风仅占空冷凝汽器出口热空气量的2.6%,对于解决直接空冷机组热风回流问题意义不大,但可显著改善锅炉回转式空气预热器的低温腐蚀问题,同时回收大量的热能,降低机组发电煤耗。锅炉燃烧用风引自空冷凝汽器出口热空气,可使机组发电煤耗降低4.32g/kWh,每年可节省燃煤费用641.5万元。