1000MW直接空冷机组变工况特性

　　0 前 言

　　随着我国大力发展空冷机组，机组容量逐渐向1000MW发展。由于直接空冷机组结构相对简单且更适合缺水地区，使得越来越多的电厂倾向于应用直接空冷机组。在我国，大型空冷机组投运时间较短，运行经验相对缺乏，研究1000MW 空冷机组的经济运行具有重要的意义。

　　空冷机组的各项性能参数是在额定工况下进行设计的。但在机组实际运行过程中，由于受到环境因素以及机组自身的损耗等影响，往往会引起空冷凝汽器运行异常，导致经济性降低，甚至出现其它安全问题。基于以上论述，对空冷机组进行变工况研究是十分必要的。凝汽器排汽压力是直接空冷机组冷端的主要参数，受环境温度、迎面风速、排汽流量等多方面因素的影响。因此，可通过分析排汽压力与其相关参数之间的关系进行计算并绘制出变工况曲线，以便确定空冷机组变工况下的合理运行方式。

　　1 直接空冷机组冷端传热模型

　　直接空冷机组冷端系统换热是蒸汽与空气之间在换热器内部的热交换，一般采用η-NTU 法分析其变工况特性[1]。根据传热理论，直接空冷系统空冷凝汽器散热量为:

式中，Q 为空冷凝汽器的散热量，J/h; D0为汽轮机排汽量，kg/s; hs为汽轮机的排汽比焓，J/kg; hc为凝结水比焓，J/kg;ρ珋a为冷热空气平均密度，kg/m³; vy为空冷凝汽器的迎风面风速，m/s; A 为空冷凝汽器的迎风面面积，m²; ca为空气的比热容，J/( kg·K) ; η=1-e-^NTU为蒸汽的凝结效率[1];ta1为凝汽器入口蒸汽温度，℃; ta为环境温度，℃。

式中，K 为总传热系数，W/(m²·K) ; F 为总传热面积，m²。空冷凝汽器的总热阻为[2]:

式中，ε0、εi分别为翅片管外、内污垢热阻，(m²·K)/W; F0、F1分别为换热器外、内换热面积，m²; δ1为换热器的壁厚，m;Fm=(F2- F1)/ln( F2/F1) 为管壁对数平均表面积，m²; η0=(F1+ηfF2)/F0为肋面效率。

　　倾角为φ 的散热器管内凝结放热系数[3]:

　　当蒸汽在管内的流速较小时，液膜上部为层流，下部为紊流，Kirkbride 采用区域加权平均，得出沿着整个液膜高度的平均凝结换热系数为[4]:

式中，Nu=αi·Lλ 为努谢尔数; Ga=g·L³/ v²为伽利略数;Pr=v/a为普朗特数。除Prw用壁温tw计算外，其余物理量的定性温度为饱和温度，且物性均是凝结液的物性，定性尺寸为竖直壁面的高度。

　　凝汽器管外为强制对流换热，管外对流换热系数的经验公式为[5]:

式中，dH为水力直径，m;f 为通流面积，m²;u 为湿润周长，m;Re 为雷诺数; Re=umaxdH/ v，2×10³4;umax为最窄截面处的气流速度，m/s; v 为运动黏度，m²/s; λ为导热系数W/(m²·℃) 。