12 国核院白姝敏-数学模型试验确定直接空冷平台朝向.docVIP

数学模型试验确定直接空冷平台朝向 白姝敏 （国核电力规划设计研究院　北京100095） 【摘 要】以某2×300MW发电机组为例，介绍采用数学模型试验确定极端气象条件下直接空冷平台朝向。建立直接空冷系统数学模型，通过数学模型试验对直接空冷平台在不同朝向布置时机组效率、背压变化进行数值模拟，经过分析计算，选择运行安全、经济的空冷平台朝向。 【关键词】数学模型试验　直接空冷　平台朝向 0　前言 直接空冷凝汽器布置于空冷平台之上，受气温、自然风向和风速的影响很大。当高温大风天气发生时，汽轮机背压升高很快，严重时会造成机组跳闸。当季节性风从炉后吹来时，会出现炉后热风回流现象，造成机组效率常年偏低、煤耗增加。因此，空冷平台的朝向非常重要不同的风向角存在最合适的空冷平台朝向风向的全年变化较多，需要根据常见的风向和最不利速度的风向厂址地形地貌风向、风频等自然条件确定合适的朝向 气象气象站近十年的观测资料，统计分析了几种高温大风条件下的风向、风速分布情况。结果：≥24℃ —— S/13.2％SE/9.9％≥4m/s SSW/15.8％和S15.5％SW/12.2％≥6m/s SW/15.8％SSW/14.2％≥26℃ —— S/13.9％SE/11％≥4m/s S/16.3％SSW/16.2％SW/12.8％≥6m/s SW/17.5％S/14.1％对以上六种情况下的风向频率分布来看，高温大风条件下的主导风向为S风向，次风向为SW风和SSW风。空冷系统数学模型试验的全年盛行风向为S风，冬季盛行风向为S风，以上两种盛行风向同高温大风条件下主导风向是一致的。但是，夏季盛行风向为N风，该风向不但与全年盛行风向相反，与高温大风条件下的主导风向也是相反的。根据《火力发电厂水工设计规范》，直接空冷系统的布置方位宜面向夏季盛行风向。依照规范，本工程直接空冷系统应布置在汽机房的北侧，使空冷平台面向夏季盛行风向N。但由于全年盛行风向和高温大风条件下的主导风向均为S风，必然造成不同时段、不同程度的炉后热风回流，而影响发电机组的效率，严重情况下可能导致机组跳机。由于本工程极端的气象条件，导致直接空冷系统的朝向布置极为棘手。采用数值模拟计算，得出空冷系统与环境温度、大风等外界影响因素之间的关系，为工程设计和系统运行提供理论依据。最重要的是为本工程主厂房朝向的选择提供依据。 数学模型试验根据风向资料，在夏季和全年常见风向以及对应的风速下，对不同朝向的主厂房所产生的效率，风机速度以及风机入口温度分布进行了比较。朝向按照实际的规划图选取了东，南，西和北四个方案。首先对夏季高温的主导风向和次主导风向SW，SSW，S，在不同朝向时环境风对平台的影响进行了计算分析，然后对常年主导风向和夏季主导风向N，NNW，NW，W，SE等进行了校核计算，以期得到最佳的朝向布置方案。计算时平台高度取为32m，挡风墙高度12.5m，环境温度为33℃，风速为9m/s。分析如下： 夏季高温时四种方案的经济性分析 在不同风向下各个朝向的平台有着不同的效率，因此要根据气候条件最佳的夏季高温和高速风对平台效率的影响起决定的作用，在电厂所处的地理位置上，夏季S，SW，SSW出现的频率比较接近，风速也比较高，通过对这三个风向计算得到的其平台的平均效率见表1西方案平均效率最高，其次为东方案。各个方案按照优先选择得建议次序为：西方案，东方案，北方案和南方案，环境风速度为9m/s，温度26℃。如果以高温大风时段的经济运行作为选择朝向的依据，那么西方案是比较最合适的方案，南方案是不建议采用的方案。 表1高温大风主导风向下的平台平均效率（％） 方案 S SSW SW 三种风向平均效率 东 88.06 88.9 86.2 87.72 西 88.1 91.5 87.2 88.93 南 75.56 76.9 79.3 77.25 北 85.2 88.6 89.2 87.67 全夏季四种方案的经济性分析 实际夏季高温时段比较短，空冷机组在高温高风速同时存在时运行的时间比较短，因此需要对机组在整个夏季根据风向在全夏季出现的频率进行综合效率计算，得到能够反映不同朝向布置时空冷机组在夏季运行的效率分别对26℃环境温度在风速 6m/s和 4m/s两种不同风频时的平均效率以及26℃环境温度时整个夏季风频分布时的平均效率进行比较，见表2从表中可以看出，由于风频变化，平均效率各不相同，其结果与夏季主导风向S，SW，SSW的结果也不尽相同。从整个夏季看，方案上优劣依次为西方案，东方案，南方案和北方案，但是各个方案的效率差距减少。在整个时段东方案表现出比较高的散热性能。表夏季各个方案的效率 夏季温度大于26℃时的各个方案各个风向风频平均效率（％） 方案 西方案 东方案 南方案 北方案 整个夏季 85.71 85.64 84.57