沙角A电厂300MW机组冷端系统经济性诊断及优化运行

　　火力发电机组采用开式循环的冷端系统包括凝汽器、真空泵、真空管路、循环水管路和循环水泵等，冷端系统的综合性能指标为排气温度(排汽压力)。如果冷端系统运行不正常，将会导致排汽温度升高，会影响机组运行的经济性及安全运行。为了正确分析诊断凝汽器排汽温度(压力)高的原因，首先要确定各种运行工况下排汽温度的运行标准值。为此，本文基于沙角A电厂4号机组循环水泵通过变工况计算得到在不同负荷和循环水入口温度下机组循环水泵的最优运行方式，进而确定冷端系统各运行参数在不同工况下的运行标准值，以指导机组冷端系统运行、维护和检修，提高机组运行经济性。

　　一、循环水系统优化模型

　　对于凝汽器而言，在机组新蒸汽流量和循环水入口温度一定的条件下，增加循环水流量，凝汽器压力下降，汽轮机的发电功率增加，热耗减少;另一方面，增加循环水量会导致循环泵耗功增加，厂用电也增加。因此，只有当增加的汽轮机电功率△No与循环水泵多消耗的功率△Np间的差值最大时的循环水量才是最佳循环水量。改变循环水流量可通过改变循环水泵的运行台数来实现，因此循环水系统的优化就是确定在不同的冷却水温和不同主蒸汽流量(或机组负荷)条件下循环水泵的运行台数。

　　由于循环水量的不连续性，式(1)转化为确定在已知的冷却水温、电功率的前提下，多运行1台循环水泵或者少运行1台循环水泵时△N的正负。当△N>0, 则应该多运行1台循环水泵;△N<0，则应该少运行1台循环水泵。由△N=0可确定在不同的冷却水温和不同负荷下运行泵台数的分界线，而确定的关键是要确定凝汽器的压力(即排汽温度)。凝汽器温度tn可用凝汽器的传热端差δt、循环水进凝汽器的入口温度twl与循环水在凝汽器中的温升△tw表示：

　　式中：tw2为凝汽器的循环水出水温度，℃;Dn为进入凝汽器的汽轮机排汽量，t/h;Gw为凝汽器的循环水流量，t/h;Cw为循环水的比热容，kJ/(kg.K);qn为1kg 排汽在凝汽器中的凝结放热量，kJ/(kg.K)。

　　循环水量不仅对循环水温升有直接影响，而且还通过影响循环水温升、传热系数间接影响端差。根据传热方程可推得:

　　式中：k为凝汽器传热系数，kw/(m2·K) ;Fn为凝汽器传热面积，m2。

　　凝汽器的传热系数可以采用美国HEI公式来计算：

　　式中：βt 为冷却水温修正系数;βm为冷却管材料及壁厚修正系数;βc为清洁系数;C为外壁计算系数;Cw为冷却水流速，m/s。