干湿并联冷却机组变工况特性研究

针对干湿并联冷却系统变工况的计算,提出了干湿并联冷却系统机组排汽压力变工况计算的数学模型。以300MW干湿并联冷却机组为例,得出了环境干球温度、环境湿度、空冷岛迎面风速和机组排汽量对机组排汽压力的影响规律,分析了干湿并联冷却机组冷端的变工况特性,从而为提高干湿并联冷却机组的安全性、经济性和性能提供了理论依据。     

空气冷却系统

前言 火力发电生产过程是燃料燃烧的热能向电能的转化过程,根据热力学第二定律,热力循环过程中必须存在冷却源.汽轮机的冷却系统按冷却工质的不同主要有两种冷却方式,即水冷却(湿冷)和空气冷却(干冷).两种冷却系统的技术特性不同,经济性也有很大差异.     

干湿联合冷却系统变工况特性分析

干湿联合冷却技术是解决夏季高温环境下机组运行背压高出力受阻问题的有效措施之一。以华能上安电厂600 MW直接空冷机组为例,通过建立分建式干湿联合冷却系统计算模型,探讨了环境温度、迎面风速、排汽量和循环冷却水量对凝汽器压力的影响规律。结果表明:干湿联合冷却系统凝汽器压力随环境温度的升高而升高,随迎面风速的提高而降低,随排汽量的增加而升高,随冷却水量的增加而降低。其研究结果可为干湿联合冷却系统的优化运行提供理论依据。     

大型火电机组母管制空冷系统特性

为提高大型火电直接空冷机组对气象条件和发电负荷变化的适应能力,提出了一种联建式直接空冷机组母管制冷却系统。建立数学物理模型,对其空气侧流场进行数值模拟,并以此为外部边界条件,开发汽轮机排汽在冷却系统内流动阻力损失和蒸汽流量计算程序。综合考虑外部冷却空气流场和内部蒸汽流动凝结过程,获得夏季和冬季不同环境温度、不同冷却单元投运数量下,各空冷单元的凝结蒸汽流量及汽轮机背压。结果表明,采用母管制冷却系统,在夏季高温环境下冷却一台机组乏汽时,可以显著降低汽轮机背压,提高机组热经济性;冬季环境温度低至??25℃,冷却两台机组乏汽仍可保证汽轮机背压高于阻塞背压,翅片管不发生冻结。     

200MW机组干湿冷却系统经济分析

以丰镇发电厂 3~#、4~＃空冷机组为背景,采用动态经济计算方法,从投资、年费用、耗水量、水价等方面对200MW机组干、湿冷却系统做了经济分析,得出水价最高边界值为2.38元/吨,以此作为一般选择干冷或湿冷经济性的判据;在贫水地区则不应受水价最高边界值的限制.     

干湿联合冷却系统模型及其变工况特性分析

针对某300MW直接空冷机组夏季汽轮机排汽压力过高的问题,建立了分建式干湿联合冷却系统及其计算模型,在主蒸汽流量分别为700、900t/h时,对采用直接空气冷却系统和干湿联合冷却系统机组的汽轮机排汽压力及净发电功率随环境干球温度的变化情况进行了分析,结果表明:干湿联合冷却系统的性能受环境干球温度的影响远小于直接空气冷却系统;在高环境干球温度下,干湿联合冷却系统的经济性和稳定性均优于直接空气冷却系统;在主蒸汽流量为700t/h,环境干球温度高于10℃时,采用干湿联合冷却系统较为适宜,而在主蒸汽流量为900t/h,环境干球温度高于5℃时,关闭湿式冷却系统较为经济。     

间接空冷机组冷端系统节能改造方案

针对间接空冷机组夏季运行背压偏高、能耗较高等问题,借鉴近年来直接空冷系统技术改造经验,根据在不改变现有空冷系统冷却能力的前提下,设置尖峰冷却系统分流进入主机凝汽器的排汽,降低主机凝汽器热负荷,或者在冷端系统热负荷不变的前提下,增容改造,提高空冷系统冷却能力的技术思路,提出了5种技术改造方案。以某600 MW间接空冷机组为例,计算分析了采用蒸发冷却技术,将换热器和喷淋水冷却设备合二为一方案的改造效果。结果表明:相同负荷下随着环境气温降低,机组降背压效果逐步减弱;相同气温下随着机组负荷下降,降背压效果逐步减弱;将换热器和喷淋水冷却设备合二为一的方案,极大地节省了空间和系统配置,现场布置方便。     

采用蒸发式冷却器的间接空冷系统的热经济性分析

间接空冷系统在中国的应用越来越广泛,但是高温天气影响空冷塔散热,导致汽轮机背压升高。采用蒸发式冷却器与闭式空冷塔并联运行,可以降低循环水温度,进而降低汽轮机的排汽压力,提高机组的热经济性。针对某600 MW汽轮机组,设计了一种采用蒸发式冷却器的间接空冷系统,构建了数学模型,分析了蒸发式冷却器与闭式空冷塔的热负荷匹配特性,探讨了额定工况下蒸发式冷却器热负荷改变时,汽轮机背压、系统耗水量和冷却系统功耗的变化规律。计算结果表明,额定工况下,分流比为0.21~0.31时,发电标准煤耗率可降低7.4 g/(kW·h)。     

空冷机组混合冷却的综合应用及发展前景

为降低空冷机组的煤耗,介绍了混合冷却综合应用的思路与技术要点。通过使用辅助冷却设备,夏季可增大空冷岛的散热面积,解决空冷机组夏季运行经济性差、背压高而限负荷的问题;在冬季,结合空冷机组高背压运行的特点,可实现乏汽供热,提高热电联产的效率。提出在不同环境、不同资源特点下,开展多种技术综合应用,实现分区域、分阶段、有针对性的节能优化。并以湿冷尖峰冷却器、蒸发式冷却器和热泵为例,介绍混合冷却综合应用的具体实施方案。     

电站空冷系统变工况性能的数值研究

无论直接还是间接空冷系统,其热力性能都受到环境气象条件的显著影响。研究不同环境条件,不同机组热负荷和操作条件下机组背压的变化规律,对于电站空冷系统变工况优化运行具有重要参考价值。该文建立了电站空冷系统变工况运行性能的计算模型和数值方法,分别以典型直冷和间冷系统为例,通过数值模拟,获得了不同环境气象条件下,直冷系统空冷凝汽器空气流量和进口空气温度,以及间冷系统空冷散热器空气流量和进口空气温度。以变工况数值计算为基础,分析了直接和间接空冷机组背压的变化规律。结果表明,直接空冷系统热力性能随风速和风向发生显著变化,并随风速增加而降低,导致机组背压随风速增加而升高。对于间接空冷系统,其热力性能先随风速增加而降低,随后又增加,使机组背压呈现先升后降的变化趋势。电站空冷系统变工况性能的数值研究结果,可用于指导空冷系统的优化设计和安全运行。     

潮汐变化下1 000 MW海水直冷机组循环水泵运行优化研究

为了进一步研究沿海大型火力发电厂海水直冷机组的循环水泵经济运行方式,通过试验研究和在线计算优化方法建立了循环水系统受潮汐因素影响的数学模型,并结合建立数据池的方法,逐步对循环水泵运行方式进行优化,以在线煤耗最低为优化目标,建立了循环水泵运行优化模型,得出不同潮汐、海水温度和负荷条件下的循环水泵最佳运行方式;同时,结合机组负荷对未来时段内不同循环水泵运行方式下的单元机组节煤量进行预测,得到未来时段循环水泵最优运行方式,用以指导机组实际运行。潮州发电公司循环水系统采用所研制的在线优化方法后取得了良好的节能效果。     

微燃机冷热电三联供系统建模及热力学分析

某200 k W微燃机冷热电三联供系统按季节负荷特点分为热电联供和冷电联供2种模式,基于Ebsilon软件对该系统构建模型并进行仿真模拟及性能分析,分别计算出不同工况下冷热电三联供系统的一次能源利用率和效率。结果表明:冷电联供时,环境温度从24℃变化到38℃,系统一次能源利用率为65.2%~68%;热电联供时,环境温度从-10℃变化到24℃,系统一次能源利用率为66.4%~74.2%。系统冷电联供(取环境温度为32℃)运行时,效率为31.1%,损失之和为451.92 kW,当微燃机负荷率在30%~100%变化,系统一次能源利用率为60.3%~66.9%;系统热电联供(取环境温度为0℃)运行时,效率为38.5%,损失之和为408.4 kW,当微燃机负荷率在30%~100%变化,系统一次能源利用率为54.4%~68.5%。通过搭建的微燃机三联供系统模型对实际运行数据进行分析,结果认为:实际运行工况主要存在冷负荷较小的问题,通过蓄冷罐蓄存多余冷量,系统的一次能源利用率可提高13.8%。     

凝汽式电厂循环式供水冷端系统耦合数学模型

现有的热力发电厂冷端系统运行优化模型常常把凝汽器进口循环水温度看作定值,但若冷端系统为循环式供水,应考虑冷却塔以及气候条件的影响。为了改进冷端系统运行优化模型,建立了冷却塔内空气饱和或不饱和时传热传质模型和冷却塔通风量计算模型,以及在对凝汽器内传热过程分析简化的基础上建立了凝汽器内换热模型。所建模型相互耦合,联立求解后可得到与凝汽器负荷、循环水量和环境条件相对应的冷端系统各点温度参数,可指导冷端系统优化运行。     

混合励磁磁通切换直线磁悬浮电动机的温升特性分析

针对混合励磁磁通切换直线磁悬浮电动机(HEFSLMSM)的特殊结构,深入分析不同工况下的温升特性。研究HEFSLMSM的结构及其运行原理,建立三维稳态温度场数学模型和边界条件方程。考虑电动机各部分热交换的情况,确定各材料的导热系数以及电动机不同部分的对流换热系数。通过有限元方法计算电动机的铜耗与铁耗,并求出相应的生成热。在有限元软件中计算出自然散热情况下空载及负载时的温度变化。在原模型的基础上进行冷却系统的设计,分别计算安装冷却装置后不同工况下的温度场分布。通过自然风冷和强制水冷条件下的温度对比,证明了冷却装置设置的合理性和可行性。     

间接空冷汽轮机组变工况特性研究

以某600MW间接空冷汽轮机组为例,利用EBSILON软件建立了汽轮机和凝汽器模型,结合空冷塔模型完成三者耦合计算,通过正交试验方法研究了多种变工况特性,获得了不同环境温度、循环水流量和机组负荷下背压和热耗率的变化规律。结果表明：机组在相同负荷和循环水流量下,随着环境温度上升,背压和热耗率不断升高,在高温段上升速率明显快于低温段;机组负荷一定,在同样的循环水流量变化幅度下,环境温度越高,背压和热耗率的变化速率越大;在一定环境温度和循环水流量下,随着负荷增大,背压升高,热耗率下降;在机组负荷和循环水流量不变时,空冷塔出口水温上升速率大于环境温度上升速率,在100%循环水流量下,前者为后者的1.11~1.15倍,导致凝汽器进口水温迅速升高,机组运行经济性下降。     

基于逐月运行节能优化的1000MW火电机组循环水泵配置

合理配置循环水泵和优化运行方式是电厂循环水系统设计中的关键技术和节能降耗的重要步骤。提出在循环水泵配置选型阶段就考虑循环水系统按厂址气象条件、负荷变化的多工况优化运行,以达到初始投资和运行经济性的综合最优,结合某1000MW火电机组工程实例,基于逐月运行节能优化结果,对多种循环水泵配置方式进行了技术经济比较,提出了推荐方案。     

Investigation of failures in operation of heat networks of large heat supply systems

The effect of deviations in heat network parameters on operation of heating system and hot-water supply systems in buildings is examined. The consequences of a decrease in the water temperature in a heat network under extreme weather conditions in a range below the design ambient air temperature, the efficiency of disconnection of a hot water supply system (HWSS) heater in this period, and deviations in the normal heat supply in the transition period at relatively high outdoor temperatures are considered. The specific and scope of failures depend on the design-heating load to design hot water supply load ratio for the heat network. A mathematical model was developed, and numerical investigation was performed of modern schemes of heat points which are designed primarily for covering the hot water supply load and recovering the heating system heat output in case of low or no hot water consumption in HWSS. The performed calculations demonstrate that the heating system has no time to restore its heat output, thereby considerably reducing air temperature in the heated premises. The lower the ambient air temperature and the lower the ratio of the design loads for hot water supply and heating, the greater is this decrease. At the same time, in case of a sudden decrease in the outdoor temperature and an accident in the heat supply system, the heating system must be the priority consumer, since a heating failure not only decreases the thermal comfort of consumers but can cause emergency situations in local utility systems, such as a cold water supply system. Correction of failures in a heat supply system requires calculation of operating conditions of heat networks.     

高背压双抽热电联产机组联合运行特性及负荷分配

大型汽轮机组采用高背压方式进行供热能够尽可能多利用排汽余热,节能效果显著,在热负荷允许的条件下,已成为越来越多火电厂供热改造的首选。针对某电厂2×330 MW高背压抽汽热电联产机组进行建模,分析其理论供热能力,结合热网供回水温度分析其调峰能力与经济性投运条件,研究了采用抽凝-抽背方式(EC-EHBP)、双抽凝方式(EC-EC)运行时的抽汽与负荷分配问题,确定了抽汽分配和电负荷分配原则,明确了不同环境温度下的背压运行方式。研究结果对电厂实际运行具有指导意义。     

高背压双抽热电联产机组联合运行特性及负荷分配

大型汽轮机组采用高背压方式进行供热能够尽可能多利用排汽余热,节能效果显著,在热负荷允许的条件下,已成为越来越多火电厂供热改造的首选。针对某电厂2×330 MW高背压抽汽热电联产机组进行建模,分析其理论供热能力,结合热网供回水温度分析其调峰能力与经济性投运条件,研究了采用抽凝-抽背方式(EC-EHBP)、双抽凝方式(EC-EC)运行时的抽汽与负荷分配问题,确定了抽汽分配和电负荷分配原则,明确了不同环境温度下的背压运行方式。研究结果对电厂实际运行具有指导意义。