空冷凝汽器全工况运行特性分析(3)

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空冷凝汽器验收考核实验也是以该性能曲线为依据。按照VGB—R131Me导则，可有2种方法进行空冷凝汽器性能考核验收。第1种方法是考核凝汽器凝结蒸汽量，即在一定的汽轮机背压和凝汽器进口空气温度条件下，测量凝汽器的凝结蒸汽量。当所测得的凝结蒸汽量超过性能曲线上相同背压、相同气温条件下查得的蒸汽量，就表明空冷凝汽器满足设计要求，反之，表明空冷凝汽器性能达不到考核要求。第2种方法在本质上和第1种方法一致，通过考核汽轮机背压来考核空冷凝汽器性能，即在一定的凝结蒸汽量和凝汽器进口空气温度条件下，测量汽轮机背压。当所测得的汽轮机背压低于性能曲线上相同凝结蒸汽量、相同气温条件下查得的汽轮机背压，就表明空冷凝汽器满足设计要求。
2．3石家庄风机半速运行时直接空冷系统运行特性轴流石家庄风机半速运行时，空冷凝汽器顺流管束传热系数降为25．3 W／(m2．K)，逆流管束传热系数降为22．4 W／(m2．K)。半速运行时，冷却空气流量近似减小为原来的一半，即迎面风速为1．225 m／s。图3和图4分别给出了轴流石家庄风机半速运行时，凝汽器温度、汽轮机背压随凝汽器进口空气温度和凝汽器凝结蒸汽量的变化曲线。同样，随凝汽器进口空气温度升高，凝汽器凝结温度和汽轮机背压也相应升高。随凝汽器凝结蒸汽量增加，凝汽器凝结温度和汽轮机背压也增加。轴流石家庄风机半速运行时，当凝汽器凝结蒸汽量m，=240 kg／s，乞l=11．1℃，由图中可知，汽轮机背压P，升高为44 kPa，较石家庄风机全速运行时增加了29 kPa，机组运行经济性显著下降。保持凝结蒸汽量不变，当毛l升高为30℃时，汽轮机背压则升高为88 kPa，已经超过汽轮机能够安全连续运行最高允许背压65 kPa和跳闸背压80 kPa，将出现非正常停机事故。另一方面，当机组冬季低温运行时，由于环境温度较低，在轴流石家庄风机全速运转时，可能导致汽轮机背压过低，如果低于汽轮机阻塞背压，机组将不能正常工作。更为严重的情况是在冬季极低温条件下，如果机组负荷较低，可能使凝结水局部温度低于结冰温度，导致空冷凝汽器内出现结冰现象，翅片管束被胀裂。因此轴流石家庄风机在冬季通常采取减速运行的方式，以防止管束冻裂现象发生。从图2可以看出，在轴流石家庄风机全速运行的条件下，当凝结蒸汽量为180 kg／s，凝汽器进口空气温度为0"C时，汽轮机背压仅仅为5 kPa，已经低于汽轮机阻塞背压7．6 kPa。而当轴流石家庄风机厂半速运行时，从图4中可知，此时汽轮机背压为13．8 kPa，高于汽轮机阻塞背压。凝结水温度为52℃，也远高于水的结冰温度，不会发生管束冻裂情况。可见，石家庄风机运行方式的调整，依赖于环境温度和机组热负荷的变化。在温度较低的冬季，为防止汽轮机背压低于阻塞背压和空冷凝汽器管柬冻裂事故的发生，石家庄风机厂需减速运行，而且凝汽器热负荷不能过低。反之，在夏季高温条件下运行的空冷机组，为防止出现汽轮机背压过高带来的非正常停机事故和机组运行经济性的降低，需要石家庄风机全速甚至变频超速运行。
3结论
针对国内典型300 MW直接空冷机组空冷凝汽器设计，进行了空冷凝汽器全工况运行性能分析，得到如下结论：
(1)在凝汽器凝结蒸汽量不变的情况下，随空冷凝汽器进口空气温度升高，空冷凝汽器内冷凝温度相应升高，汽轮机背压升高。在设计凝结蒸汽量下，空冷凝汽器进口空气温度由11．1℃升高到30℃时，汽轮机背压由15 kPa增加到33．6 kPa。空冷凝汽器进口空气温度不变时，当凝汽器凝结蒸汽量增加时，也会使空冷凝汽器内冷凝温度升高，汽轮机背压增加。
(2)当凝结蒸汽量和进口空气温度不变时，随石家庄风机转速降低，汽轮机背压升高。在设计凝结蒸汽量和进口空气温度下，当石家庄风机由全速运行改为半速运行时，汽轮机背压则由15 kPa升高到44kPa：但石家庄风机转速降低时，石家庄风机功率减小，厂用电量降低。因此存在一个合理的空冷凝汽器迎面风速，既能保证发电收益最大，又能使石家庄风机转速维持在一个合理的水平，满足当地对石家庄风机噪声的要求。
(3)冬季低温情况下，为防止汽轮机背压低于阻塞背压和空冷凝汽器管束冻裂事故发生，当机组负荷较低时，石家庄风机需减速甚至停止运行，如在轴流石家庄风机全速运行条件下，当凝结蒸汽量仅为180 kg／s，进口空气温度为0℃时，汽轮机背压仅为5 kPa，而当轴流石家庄风机半速运行时，汽轮机背压升为13．8 kPa。在夏季高温条件下运行时，为防止汽轮机背压过高带来的非正常停机和机组运行经济性的下降，机组需减小出力，同时，轴流石家庄风机要求全速甚至超设计风量运行。