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电站凝汽器的节能技术改造 一、提高凝汽器工作性能的意义 对电站的影响 安全性 据统计，600MW以上机组，由于凝汽设备故障直接导致整个机组可用率降低3.8%。 经济性 如国产超高压200MW机组，若凝汽器真空下降0.98kPa，则机组热耗约上升63 kJ/(kW·h)，而机组初压下降490kPa，机组热耗才上升20.93kJ/(kW·h) 对凝汽器制造商的影响 可以降低凝汽器的制造成本。现代不锈钢管或钛管凝汽器的造价已经达到汽轮机造价的一半左右 ，传统的铜管凝汽器价格也已大幅度地提高。 二、凝汽器传统设计方法 传统设计方法（HEI）： 其中k0用于考虑冷却水流速，Cw,CM,CC分别考虑入口水温、冷却管材和壁厚修正系数和管子内侧污垢系数的影响。 三、设计出先进凝汽器的技术关键 因此，必须有办法预知出凝汽器中各位置的传热系数和热负荷的分布，并据以分析凝汽器中管束结构、抽气口位置和蒸汽通道的合理性。而这又有赖于能够预知凝汽器壳侧的蒸汽速度、压力、空气相对含量、温度、水侧的流速等参数的分布。 四、凝汽器性能研究方法 5.2 控制微分方程组 5.3 辅助关系式与边界条件 辅助关系式（密度、湍流粘度、分布阻力、传热热阻） 5.4 数学求解 非线性微分方程组离散化（为代数方程组） 采用SIMPLE方法求解 5.5 计算机程序功能和用途 可直接用来模拟凝汽器壳侧汽相流场与传热图像，得到壳侧汽相的速度、压力、温度、空气质量百分比浓度、管束区传热系数和热负荷以及管侧冷却水温度等热力参数的分布。 既可用于新型凝汽器的排管优化设计，也可用于对国内的大量现有老式凝汽器的技术改造。 可以以此为基础建立凝汽器的自动设计软件。 六、算例 6.1 验证算例1 试验结果 模拟结构 热负荷试验结果（相对数据） 利用该软件，先后计算和分析了国内外主要管束类型的热力性能。 由于采用了正确的管束分布阻力和热阻模型，所以可以准确地预测管束区的空气聚集点、涡流区和压降。 经优化后，可以确保在凝汽器管束内不出现明显的空气聚集，凝汽器的汽阻在0.2kPa以下，凝结水过冷度小于0.5℃。 全三维数值模拟 八、双流程时的流程布置 九、凝汽器改造 包括老式汽轮机凝汽器在内的许多凝汽器真空度差，普遍存在下述问题: 凝汽器泄漏 排管布置设计落后 排汽缸与凝汽器喉部结构不匹配 凝汽器管束受高速汽流冲蚀损坏严重 冷却水管支撑管板间距设计不合理 冷却塔效率低,冷却水质恶劣,水中泥沙含量大,漂浮杂物多,经常磨蚀管子,堵塞管孔。 改造措施 查堵漏 采用管系置换方式更新管束类型 铜管换不锈钢管或钛管 支撑管板支承间距调整 凝汽器喉部或排汽缸加装导流装置 射水抽气器工作水系统、抽空气管道系统和凝汽器循环冷却水系统改造 喉部排汽可以用来加热低温的其它水源（如低温除盐水） B-D型管束 研究报告目录 将军帽带状管束 6.3 其它算例 岛形带状管束 Foster Wheeler管束 平衡降流式管束 教堂窗管束 山字形管束 B-D管束 小型凝汽器蛇形带状管束 图3.28 凝汽器管束布置示意图 挡汽板 抽气口 空冷区 挡汽板 管束区 七、半负荷下两种不同运行方式 9.0 20/18 1. 69554 27.04 2852.9 9.000 124.938 半边运行 9.0 20/18 0.84777 27.04 5705.8 9.000 124.938 流速减半 冷却管有效长度，m 冷却管内外径，mm 冷却水管内流速，m/s 冷却水温，℃ 冷却面积，m2 汽轮机背压，kPa 汽轮机排汽量，t/h 方　案 a) 全部冷却水管运行方式 b) 半边冷却水管运行方式 2804.3 16% 53 半边运行 1533.5 70% 8 流速减半 传热系数，W/m2K 抽气口浓度 汽阻，Pa 方　案 73:27 61:39 76:24 74:26 上/下部管束的热负荷之比 2656.4 2574.6 2465.3 2424.7 算术平均传热系数（W/m2℃） 22.900 22.897 25.965 25.967 总体热负荷（kW/m2） 58.4% 35.5% 51.3% 70.0% 抽气口平均空气浓度 15.5 114 24.5 26.5 汽阻（Pa） 45.4 45.4 25.3 25.3 蒸汽进口速度（m/s） 上进下出 下进上出 上进下出 下进上出 数值计算冷却水流径 N-11300-1 N-2000-1 比较项目 * * 上海交通大学 汪 国 山 gswang@sjtu.edu.cn 提纲 一、提高凝汽器工作性能的意义 二、凝汽器传统设计方法 三、设计出先进凝汽器的技术关键 四、凝汽器性