汽輪機組熱力系統(tǒng)加熱器性能分析及流場數(shù)值研究.pdf

1、汽輪機組熱力系統(tǒng)性能分析的一個重要環(huán)節(jié)是評價回?zé)嵯到y(tǒng)的性能。而回?zé)嵯到y(tǒng)性能最常見的反映是各回?zé)峒訜崞鞫瞬?。受負荷、水位、換熱面積等多種因素影響，加熱器端差會隨工況而變化。本文對汽輪機組熱力系統(tǒng)的分析從加熱器端差著手，從內(nèi)外部特性兩方面對回?zé)嵯到y(tǒng)加熱器進行研究，以求對其有更加全面的認識。
　　首先，針對某660MW火電機組的汽輪機組及其回?zé)嵯到y(tǒng)建立仿真模型，與設(shè)計數(shù)據(jù)進行了對比驗證，并基于仿真模型在THA-40％THA機組滑壓運行范

2、圍內(nèi)分析了機組負荷、水位、傳熱面積對加熱器給水溫升、端差等的影響。
　　對正常工況的研究表明機組負荷對端差的影響較大，給水溫升、端差會隨負荷減小而減小。從THA降至40％THA負荷時給水溫升從45.0℃降至37.9℃，上端差從0降至-3.5℃，下端差從5.6℃降至1.4℃。實測運行數(shù)據(jù)在THA-55％THA范圍給水溫升從42.3℃降至35.7℃，上端差從0.2℃降至-2.5℃，下端差從7.9℃降至4.5℃。仿真結(jié)果與運行數(shù)據(jù)吻合。

3、
　　在正常工況研究的基礎(chǔ)上對傳熱面積減小及低水位時的變工況特性進行了研究。對傳熱面積減小的研究有助于堵管等狀況存在時端差基準值的確定，研究表明傳熱面積減小會導(dǎo)致?lián)Q熱量減小、上下端差都增大。THA工況傳熱面積從100％減小至70％時，雖傳熱系數(shù)略有增大，但總換熱量減小，給水溫升近乎線性下降，上下端差分別增加4.3℃、2.8℃，對數(shù)平均傳熱溫差增大24.16％。換熱面積的影響在低負荷時較高負荷時小?？紤]到現(xiàn)場為防止加熱器高水位引起危

4、急疏水閥動作、高加解列等，現(xiàn)場常壓水位運行，有可能引起疏冷段進口帶汽等安全問題，因此對低水位情況也進行了詳細研究，得到各負荷疏冷段進口含汽率、疏冷段傳熱系數(shù)、給水溫升、上下端差隨水位的變化情況。研究表明，THA工況水位降至109mm疏冷段進口開始帶汽，受吸入渦影響，負荷降低時疏冷段進口開始帶汽的水位也降低。水位低至使疏冷段進口帶汽后，下端差會急劇增加，THA工況含汽率0.76時下端差增加10.4℃。負荷降低時水位對含汽率的影響會削弱。給

5、出本文加熱器水位設(shè)定建議值為200mm，使加熱器運行更加經(jīng)濟安全。
　　根據(jù)以上疏冷段進口含汽率隨加熱器水位的變化關(guān)系進一步得到隨負荷變化的使疏冷段進口帶汽的水位關(guān)系式為y=0.2767x+81.783，其中x是以百分數(shù)表示的負荷率/％，y是故障水位/mm，可用于低水位故障判別。用基于主成分的線性回歸以及支持向量機方法對端差預(yù)測，比較了有堵管時用正常模型與堵管模型預(yù)測得的端差基準值與實測值的偏差，得出有堵管時用堵管模型進行端差預(yù)測

6、有利于進一步判斷是否發(fā)生積氣、結(jié)垢等故障的結(jié)論。
　　此后，對回?zé)嵯到y(tǒng)加熱器進行數(shù)值建模研究，將原換熱器簡化為由26根換熱管組成。對額定工況的壓力場、溫度場、密度場、水體積分數(shù)分布場及流場的詳細分析表明模型可靠，可用于進一步變工況研究。
　　最后，進行堵管、進口防沖板部位的沖蝕以及疏冷段進口帶汽這三個問題的數(shù)值模擬，這三種加熱器常見問題因涉及其具體內(nèi)部流動、換熱過程，難以通過一維仿真模型進行研究，因此需要進行三維數(shù)值模擬作為

7、此前研究的補充。研究堵管問題時詳細分析各換熱管在加熱器各段的換熱量，以此可對涉及堵管的端差計算模型進行修正，主要修正堵管時的換熱面積，將堵管根數(shù)與位置也考慮在內(nèi)。研究進口防沖板部位的沖蝕問題時，在各工況下設(shè)定進口水體積分數(shù)從0增至0.005，并對1＃高加切除2＃高加進口蒸汽流量突增20.7％的瞬態(tài)工況進行了研究。得到蒸汽進口擋板及上級疏水擋板易受沖蝕的位置，并得到該瞬態(tài)工況防沖板上壓力變化，由此對機組防沖板選材材料、運行方式等提出建議。