凝汽器传热端差

凝汽器传热端差分析及降低端差的途径

徐奇焕

(湖北省武昌热电厂)

【摘要】真空度是影响汽轮机组接带负荷和热效率的一个重要经济指标,而凝汽器端差又直接影响

着真空度的高低。从分析影响端差的因素着手,结合武昌热电厂的运行实践,提出降低端差的措

施,以改善凝汽器热交换状况。

关键词:汽轮机凝汽器端差

0 前言

热力发电厂中,凝汽式汽轮机及抽汽凝

汽式供热汽轮机附设的凝汽器的作用之一是

在汽轮机排汽口造成高度真空,使其机组排

汽尽可能膨胀到低的压力,多作功和减少冷

源损失。因此,凝汽器工作的好坏直接影响着

机组的循环热效率。所以,对凝汽器的运行指

标进行监督和分析,及时发现和消除异常现

象,保持凝汽器良好运行工况,历来是电厂节

能工作者的重要内容和经常研究的课题。本

文仅对反映凝汽器热交换状况的指标——端

差作一些分析,并就如何降低端差提出一些

对策。

1凝汽器端差与机组真空的关系

众所周知,正常运行时,凝汽器的排汽压

力与排汽温度的关系是饱和蒸汽的压力和温

度的关系。这样,实际凝汽器内的排汽压力可

由与其相应的饱和蒸汽温度来确定,而饱和

蒸汽温度用下式计算:

tk=t1+Δt+δt(1)

式中tk——与凝汽器内排汽压力相对应的

饱和蒸汽温度,亦即排汽温

度,℃

t1——凝汽器进口循环冷却水温

度,℃

Δt——循环冷却水温升,℃

Δt=t2-t1

t2——凝汽器出口循环水温度,℃

δt——凝汽器传热端差,℃

由式(1)可知,凝汽器排汽温度tk取决

于凝汽器进口冷却水温t1、冷却水温升Δt和

端差δt。

又因凝汽器排汽压力pk是排汽温度tk

的单值函数,所以

pk=φ(t1,Δt,δt) (2)

也就是说,式(2)中,各自变量的数值越

小,凝汽器排汽压力pk和排汽温度tk也越

小,排汽压力的降低,增大了蒸汽的理想焓

降,使有更多的热能在汽轮机中转变为机械

能,同时释放给循环水的冷源损失也相应地

减少了,因而是经济的。例如,当进入汽轮机

的蒸汽流量不变,凝汽器中的排汽压力pk每

降低0.98kPa(0.01ata),可使机组功率增加

1%。又由试验结果得知,对中小型机组,排汽

压力每下降1%,汽耗减少1%,发电煤耗下

降1%左右。若一台中压25MW机组排汽真

空提高0.98kPa(7.355mmHg,相当于该型机

组设计真空的1%),电功率将增加1250kW,

第39卷第3期汽轮机技术V ol.39 No.3

1997年6月TURBINE TECHNOLOGYJun.1997煤耗下降4.9g/kW·h,以年运行7000小时

计,每年可多发电875万kW·h,节约标煤

约860t。

2 影响凝汽器端差的因素

如上所述,为降低凝汽器排汽温度,以获

得较低的排汽压力(亦即较高的排汽真空),

就应降低循环冷却水的进水温度,减少冷却

水温差和端差。

端差是反映凝汽设备热交换状况的指

标,即与传热情况无关。所以,端差除了与循

环水流量、速度以及进口温度有关外,还与凝

汽器冷却管表面的清洁程度、真空系统的严

密性有关,亦即传热越强,端差越小。于是,端

差可用式(3)求出:

δt=Δt

ekFw-1(3)

式中k——凝汽器内排汽至循环冷却水的

平均总体传热系数,kJ/m2·h

·℃

F——凝汽器的冷却面积,m2

w——循环冷却水量,kg/h

为便于运行中对凝汽器的传热端差进行

监督、分析,可作凝汽器热力试验,得出端差、

冷却水温度和凝汽器负荷的关系曲线,如图

1所示。运行中定期将各项实际指标代入式

(3)进行计算,其结果与曲线作核对比较,发

现端差超出范围时,采取对策设法降低。

图1 端差δt、负荷率dk、冷却水进水温度关系曲线

如果没有试验曲线,也可用A·B雪格

里雅耶夫提出的经验公式计算出端差:

δt=M31.5+t1(dk+7.5) (4)

式中M——系数,M=5~7,凝汽器工作状

况良好时,取M为较小值

dk——凝汽器单位蒸汽负荷,kg/m2·h

dk=DkF

Dk——进入凝汽器内的蒸汽量,kg/h

上式不仅可以用来求出机组在不同工况

下的凝汽器的端差,而且可以起到与凝汽器

试验曲线相同的作用,判断凝汽器工作是否

正常。

3降低凝汽器端差的途径与实践

在分析影响凝汽器端差的因素之后,对

已投运的机组可采取以下措施来降低端差。

3.1 巩固胶球清洗效果

凝汽器冷却水管表面赃污、结垢,减弱了

传热效果,降低了传热系数k,加大了水与冷

却水管的温差,从而使端差增大;冷却水管及

其管板被水中杂物堵塞,造成凝汽器的冷却

水量不足,则表现为冷却水温升Δt的升高,

也同样增加了端差。为保持凝汽器冷却水管

内表面的清洁和水流畅通,采用胶球自动清

洗是行之有效的方法。但目前不少电厂存在

着由于收球率不高而影响清洗效果的问题。

武昌热电厂一台25MW机组的胶球清洗装

置系厂家随主机供给的产品,自投运以来,收

球率很低,几乎达不到清洗效果。分析其原

因,主要是管路系统弯曲,沿程阻力大,收球

网漏球以及二次滤网净化不好。为此,采取了

如下措施:

1.改进胶球清洗装置的管道走向,使其

平直,阻力损失小,流道畅通;

2.选用电力部西安热工研究院设计的活

动栅格型收球网,可防止积球、逃球;

3.选用新型、轻便型翻板二次滤网,其网

175第3期徐奇焕:凝汽器传热端差分析及降低端差的途径孔不大于Φ8mm,操作时,水流不“短路”,此

外,加强循环水泵吸水管管口处的一次滤网

的运行维护,亦可减轻二次滤网的负担,提高

净化功能;

4.合理使用胶球,胶球应质地柔软,不发

粘,不发泡,且直径比冷却水管内径稍大。

该机胶球清洗装置经过完善化改造,使

收球率提高到90%以上,加之运行中坚持定