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。

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。

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.

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。

基于模糊层次分析法的直接空冷凝汽器防冻性能监测

以某300MW直接空冷机组为例,分析了影响直接空冷凝汽器防冻性能的主要因素,基于模糊层次分析法,建立了直接空冷凝汽器防冻性能监测模型.结果表明:凝结水与抽空气温度偏差等因素对防冻性能的影响较大;该空冷凝汽器的第2排和第5排散热管束的防冻性能较差;基于模糊层次分析法所建模型不仅能对空冷凝汽器防冻性能进行定量评价,还能缩小查找结冰故障的范围,为结冰故障的预防、采取预处理措施、实施冬季优化运行奠定基础.

环境风对直接空冷凝汽器性能的影响及主导因素分析

环境风对直接空冷凝汽器的换热性能具有重要影响。以某300MW直接空冷机组为例,分步建立了空冷岛和每个空冷单元的数值分析模型。分析了环境风对直接空冷凝汽器换热性能的影响,得到了环境风工况下影响空冷凝汽器换热性能的主导因素。结果表明:位于空冷平台边缘的空冷单元,由于受到热风回流和倒灌的影响,其入口风温受环境风的影响较大;位于空冷平台迎风侧的空冷单元,因为负压区的存在降低了风机的性能,使其进气量受环境风的影响较大;空冷单元因风机性能下降所导致的进气量减少是造成空冷凝汽器性能降低的主导因素。

直接空冷凝汽器加装消旋导叶栅的性能及优化

消除轴流风机进风口处的漩涡可以显著提高风机出力,增加冷却空气流量,有效提升空冷凝汽器的换热性能。以某600MW机组单列空冷单元为例,数值模拟了加装消旋导叶栅对空冷单元流场的影响,计算了空冷单元的换热性能,并对消旋导叶栅的结构参数进行了优化。结果表明,加装消旋导叶栅能明显减弱风机入口处和空冷岛内部的涡旋,缩小风机入口处负压区范围,有效提高了风机出力,并降低了各空冷单元风机入口平均温度,大大提高了空冷机组换热能力。在6m/s工况下,风机容积效率提高了5.4%,换热效率提高了5.2%。当消旋导叶栅叶型结构为NACA6412叶型时,空冷凝汽器的换热性能最佳;消旋导叶栅的最佳导流角度为45°,最佳叶片数量为30,加装多列导叶栅的效果好于单列。所得结论为改善直接空冷凝汽器在环境风工况下的换热性能提供了参考。

直接空冷凝汽器加装导流叶栅的性能分析

直接空冷凝汽器换热性能易受环境风的影响。以某600 MW机组中单列空冷单元为例,建立了环境风对直接空冷凝汽器换热性能影响的数值分析模型,得到了加装导流叶栅后空冷单元的流场特性,计算了加装导流叶栅对空冷凝汽器换热性能的影响。结果表明,加装导流叶栅明显缩小了空冷单元风机入口处负压区的范围,进而提升了风机效率,当风速为6 m/s时,a1单元风机效率提高了17.5%;加装导流叶栅还能降低各空冷单元风机入口平均温度,当风速为12 m/s时,a1单元风机入口平均温度下降了3.7℃。因此,加装导流叶栅使得各空冷单元的换热性能得到大幅提升,当风速为12 m/s时,整列空冷单元的换热效率升高了14%。所得结论为改善环境风工况下直接空冷凝汽器的性能提供了参考。

基于BP神经网络的直接空冷凝汽器换热性能预测

通过对直接空冷凝汽器传热系数计算过程的分析,以直接空冷机组负荷、排汽压力、凝结水温度、排汽温度、空气入口温度、空气出口温度为输入参数,以直接空冷凝汽器的传热系数和迎面风速为输出参数,将理论模型与实际运行数据相结合,采用BP神经网络方法建立了一种新的直接空冷凝汽器换热性能的预测模型.结果表明:该BP神经网络模型预测得到的参数精度较高,可用于直接空冷凝汽器换热性能的在线监测.

直接空冷凝汽器单元样机流动和传热性能研究

直接空冷凝汽器由一个个直接空冷单元组成。对直接空冷凝汽器单元的研究具有重要的意义。依托实际工程项目,对某135MW直接空冷凝汽器单元样机进行流动和传热的性能研究。利用计算传热学(NHT)软件Fluent,对空冷单元样机的设计和实验工况进行数值模拟。分析了模拟结果与设计和试验数据存在一定偏差的原因。对直接空冷凝汽器外部空气的速度场、温度场的模拟、分析和研究,为直接空冷系统的优化设计提供帮助。

直接空冷凝汽器单排翅片管外部流动及换热特性分析

蛇形翅片管是直接空冷凝汽器的核心换热元件。对其进行详细的换热流动分析,对直接空冷系统的设计以及运行都具有非常重要的意义。应用计算流体力学(CFD)数值模拟的方法,在不同迎面风速下,对翅片管的流动特性和换热性能进行了深入分析,并得出了翅片管的压力降、摩擦系数、换热量、换热系数、出口温度、翅片温度等随迎面风速变化的曲线,提出了努塞尔数Nu与雷诺数Re之间的无因次关系式,所得到的结果可为我国电站空冷系统的设计和运行提供理论依据。

主导风向对直接空冷凝汽器换热效率的影响

采用SIMPLE算法和k-ε模型,对2台600 MW直接空冷机组的空冷岛外部流场进行了数值模拟,分析了不同主导风向对空冷岛外部流场及空冷凝汽器换热效率的影响,探索了机组换热效率最高及最低时主导风向的范围.结果表明：在同一主导风向下,风速越大,换热效率越低,当风速从3 m/s增大到9 m/s时,换热效率降低了14.3%;在相同风速条件下,当主导风向与空冷平台夹角成135°~150°或者30°~45°时,空冷凝汽器的换热效率最高,当风向角在270°附近时,效率最低,两者效率之差达8.7%.

冬季自然通风条件下直接空冷凝汽器性能分析

分析研究了直接采取冬季自然通风时,直接空冷凝汽器的换热性能,并以某电厂亚临界2×330MW直接空冷机组为例,利用Fluent软件,对直接空冷凝汽器单排管在小风速下的换热性能进行了数值模拟和计算分析。研究结果表明,冬季自然通风条件下,热压差和抽吸力均为空冷岛空气流动的动力;空冷单元的迎面风速与翅片管束的温度和环境温度有关,保持翅片管束壁面温度不变时,迎面风速随环境温度的升高而减小,当环境温度不变时,迎面风速随壁面温度的升高而增大。

直接空冷凝汽器间断波纹翅片式扁平管的数值研究

蛇形扁平管在空冷机组的应用上取得了较好的效果,为进一步提高机组空冷凝汽器的冷凝效率,优化翅片式扁平管的结构,建立了间断波纹翅片式扁平管通道的三维物理数学模型。通过对对流换热系数、气侧换热量、流动损失的对比分析表明,间断波纹翅片式扁平管在空气侧换热量和流动损失方面比蛇形翅片式扁平管有一定的优势。