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1、孝CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY毕业设计（论文）题目：300MW汽轮机冷端设计优化方式研究学生姓名：学号：0203班级：0专 业：热能与动力工程指导教师：王运民明勇2020年6月学号：0203班级： 0所在院系）：能源与动力工程学院指导教师： 王运民明勇完成日期：2020年6月摘要火力发电厂是生产电能的工厂，同时也是消耗能源和产生污染的大户。对火力发电 厂来讲，“节能减排”工作显得尤其重要。汽轮机冷端系统是火电机组的重要组成部份， 因此对汽轮机冷端进行设计优化，提高机组运行的经济性具有十分重要的意义。本论文从电厂汽轮机冷端系统实际动身，综
2、合考虑凝汽器的造价、循环水泵的选择 与投资、厂用电费用、水资源利用费用、冷却水热污染的环保费用等因素对汽轮机冷端 进行了设计优化。研究进程中，还以国产300MW凝汽式机组为例，对汽轮机冷端系统进 行了设计优化分析和计算。最后针对研究功效编制了运算机应用软件。本论文紧密结合 实际进行研究。研究功效的应用，有助于电厂在缺少制造厂资料的前提下进行系统优化， 优化结果能够用于设备的招投标，为汽轮机冷端运行经济性的提高奠定了良好的基础。关键字：汽轮机；冷端系统；凝汽器；设计优化STUDY OF THE DESIGN OPTIMIZATION FOR STEAM TURBINE COLD END SYST
3、EM OF 300 MW CONDENSINGUNITABSTRACTThe thermal power plant is a factory of producing electric energy, consuming energy and producing pollution. So, “Energy Saving and Emission Reduction” is particularly imp for the thermal power plant. The steam turbine cold end system is an important part of therma
4、l power unit. So realize the design optimization of steam turbine cold end and improve the economy of unit have a great significance.From the actual conditions of the steam turbine cold end system in power plant, considering the manufacturing cost of condenser, the type and cost of circulating water
5、 pump, auxiliary power, hot pollution cost, expenditure cost of the cooling water,then realize the design optimization of steam turbine cold research take the domestic 300 MW condensing unit as an example, do the analysis and calculate of the design optimization of steam turbine cold end. Finally co
6、mpele the computer programe for the process of the design optimization. This paper gives research combined with actual research results is helpful for the power plant to do system optimization in optimize outcome may use in enterprise-establishing for equipment, also lay a theoretical foundation of
7、economy improvement for steam turbine cold end.Key words : steam turbine; cold end system; condenser ;design optimization1绪论1选题背景及其意义1冷端系统简介及研究现状2本论文的要紧工作42汽轮机微增出力计算方式研究 5末级出口排汽参数的计算 5末级流量不变的假设5热力进程计算5余损系数Z的计算6余速损失的计算 73冷端设计优化方式 8最优化理论 8凝汽器真空9凝汽器最正确真空 9汽轮机排气压力和凝汽器压力的关系9拟定凝汽器真空度并计算10凝汽器传热端差11冷却水温升13循
8、环水泵14立式混流泵介绍 14泵参数的确信 14表面式凝汽器的换热面积的确信16表面式凝汽器换热的大体规律16表面式凝汽器冷却面积的计算17追加投资回收年限的计算和最终方案的确信171921冷端设计优化方式4汽轮机冷端设计优化实例额定背压时冷端设计相关参数计算21冷端设计优化计算23结论27参考文献28致谢30附录31附录A 31附录B 341绪论现今电力市场竞争机制的不断进展，发电企业的当务之急是降低发电本钱和提高机 组运行经济性。冷端系统是火电机组的重要组成部份，实现冷端系统优化设计具有十分 重要的意义。选题背景及其意义最近几年来，随着我国的GDP每一年以10%的速度快速进展，对电力的需求
9、也不断 增加，同时能源消耗更是急骤增加，中国的能源供求形势发生了庞大的转变，对能源的 需求显现了前所未有的高速增加态势，其中对煤的需求更是突出。我国目前面临着一个 无法改变的现实确实是煤此刻是、以后（直到2050年或更晚）仍是我国能源的主力，尽管 煤在总能源中所占的比例会慢慢下降（从75%下降到60%），但煤的年消耗总量仍会不断 增加。据资料统计，我国能源人均拥有量不足世界平均水平的1/2，但单位产值能耗却是 世界平均水平的3倍。目前我国GDP只占全世界总量的1/30，但消耗能源总量却高于全世 界1/10。我国单位产值所耗能源是美国的4. 3倍，德、法的8倍，日本、瑞士的11倍。 2005年美
10、国装机容量不足中国的2倍，但GDP是中国的6倍多。到2020年，我国GDP估量相 当于美国此刻的一半，但新装机容量要比美国此刻装机容量多5亿千瓦。我国能源系数 总效率仅约10%，不及发达国家的1/2,另外90%的能源在加工转换、储运和终端利用 进程中损失和浪费?口。从以上数据能够看出，能源紧张的要紧缘故并非我国电力建设滞后，而主若是我国 的能源利用率太低。目前节能是保障我国能源实现可持续进展的必然选择。截止到2020年末，全国全社会用电量36 430亿kWh，同比增加了5. 96%，增速 比上年提高0. 47个百分点。其中，第一产业947亿kWh，同比增加7. 86% ；第二产 业26 993
11、亿kWh，同比增加4. 15%；第三产业3 921亿kWh，同比增加12. 11% ； 城乡居民生活4 571亿kWh，同比增加11.87%。而目前火电消耗着全国煤炭产量的 50%，用水占整个工业用水的40%，一氧化硫排放量占全国排放量的一半以上，烟尘排 放量占全国排放量的20%，产生的灰渣占全国的70%。由此可见火电厂节能增效的意义 重大。而火电厂是由多个设备和系统组成从而完成能源转换的重要生产基地，电厂中的 任何一个设备和系统工作性能的高低都会阻碍火电厂经济效益的好坏。我国目前的电厂 中有专门大一部份都在不同程度上存在着各类不合理的问题，其中冷端系统能耗的问题 十分突出。目前国内外的汽轮机
12、制造厂、设计院和高校等都对如何提高汽轮机组的出力， 提高电站经济性的问题做了很多研究，大致可分为以下几种途径：提高蒸汽的初参数； 改良汽轮机的通流设计；增大单机功率；回热系统优化；优化汽轮机冷端系?2。因此进行机组冷端系统优化，尤其是其产前的预先优化对实现电厂节能降耗有十分 重要的意义。本文正是在此背景下，对阻碍火电厂经济性的重要环节一一冷端系统进行 了深切的研究，为火电机组的节能降耗提供了理论依据和实现手?园。冷端系统简介及研究现状发电厂冷端系统是由汽轮机低压缸的末级级组、凝汽器、冷却塔、循环水泵、循环 供水系统及空气抽出系统等组成的。按介质的换热进程来分冷端系统能够划分为两个子 系统和两台
13、换热设备，它们别离是凝结水系统和循环水系统、凝汽器设备和冷却塔设备。凝结水系统：指汽轮机低压缸排汽及导入凝汽器的各类热疏水。它表现了冷端系统 的负荷特性，是机组热负荷或电负荷的函数。凝汽流量、凝结水过冷度和凝结水泵和升 压泵的耗功都会阻碍冷端系统和整个系统的经济性。循环水系统：指组成循环水流动的管路和设备。循环水泵的耗功、循环水泵的工作 性能和循环水管路的阻力特性都会阻碍到循环水流量，从而阻碍冷端系统的经济性。凝汽器：它是冷端系统最关键的换热设备。凝汽器的压力直接将放热设备与机组做 功联系起来，凝汽器压力的高低会直接阻碍到机组的做功。循环水流量、凝汽器的热负 荷、冷却管结垢情形、真空系统的周密
14、性程度、抽气器的工作状态、循环水的入口温度 等都会阻碍凝汽器压力。冷却塔（针关于闭式循环水系统）：它是实现低温放热的最终设备。它是不是能将 循环水的热量及时释放到大气中去，是可否保证排汽压力稳固的重要环节。它通过出塔 水温（即循环水入口水温）来阻碍凝汽器的压力，从而阻碍冷端系统的经济性。大气 的干球温度、湿度（或湿球温度）、大气压力、循环水流量、冷却塔填料的特性、塔 内部件的阻力系数、配水系统的工作状况等都会阻碍冷却塔的出塔水温。冷端系统运行进程可简述如下：排汽离开低压缸以后进入凝汽器壳侧，凝汽器管内 流入由循环水泵提供的循环水作为冷却工质，从而将排汽凝结成水。由于蒸汽凝结成水 时，体积会骤然
15、缩小，这就使凝汽器内形成了高度真空。为了维持凝汽器内所形成的真 空，需要用抽气设备将漏入凝汽器内的空气不断抽出，以避免不凝结的空气在凝汽器内 慢慢积存，使凝汽器内压力不断升高。在凝汽器内产生的凝结水通过凝结水泵依次进入 机组的低压加热器、除氧器、高压加热器，最终进入锅炉。循环水按供水方式的不同， 分为开式冷却供水和闭式冷却供水两种。供水来自江、河、湖、海等天然水源，而且排 水仍排回其中的，称为开式冷却供水（或直流供水）。供水来自冷却水塔或冷却水池等人 工水源，而且排水仍回到冷却水塔（或水池）循环利用的，称为闭式冷却供水（或循环供 水）。在循环供水中，将冷却水中挟带的废热散出到冷却塔。在冷却塔中
16、，冷却水与空 气进行热互换，把废热传输给空气并散入大气。提高凝汽器的真空能够降低汽轮机的背压，从而增加汽轮机的出力、提高循环的热 效率。由于凝汽器的真空是由凝汽器的传热面积、冷却水的温度和冷却水量决定的，因 此为了降低汽轮机的背压，能够考虑增加凝汽器面积或增加冷却水量，可是这将致使投 资增加。通过选择适当的背压、凝汽器面积和冷却水量，使得投入的资金能够取得最大 的回报，这确实是冷端优化。汽轮机冷端优化有两个概念，一是在凝汽器热力设计时，在汽轮机的排汽量、排汽 焓即汽轮机的热力特性已经确信了以后，通过技术经济比较，综合地确信凝汽器压力、 冷却面积和冷却水量的最正确值；二是针对某一机组的汽轮机的冷
17、端，即在汽轮机冷端 设备已经确信的条件下，通过实验的方式来确信机组在某必然负荷和必然的循环水入口 温度下凝汽器的最正确排汽压力和最正确循环水量，包括循环水泵的最正确运行方式和 最正确叶片入口角度（针关于叶片动态能够调剂的循环水泵）。前者属于汽轮机冷端设 备优化热力设计范围；二后者属于汽轮机冷端设备运行方式优化范围。本文要紧论述汽 轮机冷端设备设计优化方式。就国内火电厂机组的设计优化而言，主若是对凝汽器的换热面积、循环倍率、背压、 端差和循环水温升的选取，通过微增出力计算厂年发电量，并与相应的厂用电量一起得 出年综合发电量。然后考虑煤价得出年收益，考虑投资后得出设计方案的投资回收年限， 最终确信
18、适合的设计方案。在确信背压后，可对变工况进行预测，也可对供货商所提供 资料进行复核。一样冷端优化必需用厂商提供的微增出力曲线。有了通用计算法后，就 能够够预先进行系统优化，优化结果可用于设备招标中之标准书，并对厂商提出要求。 也可与厂商优化结果对照。论文的要紧工作本课题要紧通过度析冷端系统诸参数及设备对凝汽式汽轮机组热经济性的阻碍，为 火电机组节能降耗提供一些思路、依据和实现方式。具体研究内容如下：(1) 研究冷端压力转变对汽轮机出力的阻碍，拟定不同的背压和端差，分析在不 同的背压和端差下汽轮机微增出力的转变，从而分析电厂微增收益的大小。(2) 研究不同背压和端差下所需要的凝汽器面积的转变，同
19、时分析冷却水量的转 变，和冷却水量转变对水泵选取的阻碍，对厂用电大小的阻碍，最后综合考虑不同背压 和端差下冷端投资的转变。(3) 研究变工况下年微增收益和冷端投资之间的关系，得出各类不同工况下的投 资回收年限，通过度析比较最终得出设计优化方案。2汽轮机微增出力计算方式研究末级出口排汽参数的计算该方式不用计算整个热力进程，相对而言比较简单、未知数少，可是精准度却很高， 解决了很多由于数据不够很难计算的问题。汽轮机的背压本身确实是变量，因此为了能 够唯一地确信状态点，咱们还需要明白蒸汽的干度。依照汇总各类汽轮机的数据，咱们 能够找到由背压Pb确信干度尤的体会公式:（2-1）P + 0.138 X_
20、 p+ 0.160 *在上式中Pb的单位为bar，*为无量纲，气为修正系数，修正系数关于不同的机型 取值见于表2-1。表2-1 A*的体会值机型轻水堆重水堆火电，超、超超及无再热火电，有再热A*末级流量不变的假设实际中末级的排汽流量其实仍是有微小改变的。当背压增大时，由于凝汽的温度上 升了，低压加热器的抽汽量减少，因此通过末级的流量会有所增加。通过度析计算后能 够看到，背压每相差，流量的改变约是以前的，可见由于流量的改变而引发的误差很 小，因此能够假设背压改变时末级排汽流量不变。热力进程计算汽轮机级内效率计算式如下：H =d K （y + y ）（2-2）rs rs y s r上面计算式中籍s
21、表示干蒸汽进程效率，在此能够取为；y是湿度，其中ys表示变工 况后的蒸汽湿度，而yr表示原设计额定工况下的蒸汽湿度。Ky为湿度阻碍系数，取。如去湿方法较好，可取。正常情形下，？焉取所引发的最大6Nrs为2%。在背压专门高 时汽轮机末级的效率常常因为汽流分离而有比较明显的下降，这种情形在背压特性计算 中一样不予考虑。图为用通用法计算背压升高时工况的热力进程示用意：Nrs = G(i; - i;)=G(is+?hs)-(ir+?hr)=G(is - ir)-? (hr hs)=G(?irs-?hrs)(2-3)在上面计算式中：？Nrs表示变工况后的微增功率，G表示通过末级的蒸汽流量，/ 为焓值，其
22、中is表示变工况后的排汽滞止比焓，i;表示设计额定工况下的滞止比焓，is 表示变工况后的排汽比焓，ir表示设计额定工况下的排汽比焓。Z为余速损失系数，hs 表示末级后无扩压器时的余速损失。当流量G增加时，余速差值?hSs也增加，对微增功 率？Nr s的阻碍可部份抵消。图通用计算法示用意图余损系数Z示用意对余损系数Z的说明如的图2-2所示。在末级后有扩压器的时候，扩压器出口压 力即为给定背压P2；而末级后压力P3可比P2低，作功增加，出口滞止焓下降，也就相当 于余速损失减小了。余速损失的计算式如下所示：(2-4)h 一。一尹* ) h Ai*匚= 2_2_ = 2 1hh在一样情形下有1WZW，
23、通用法计算中常常假定余速损失系数Z二，如此假定后 得误差可达20%，而（2-3）式中变工况前后余速之差?hCs约占比焓差Ai的15%，因此功 率增量的误差很小，最大为3%。余速损失的计算计算余损竦时只需要考虑轴向速度Ca即可。末级排汽轴向速度的计算式如下:(2-5)C 一 *就 Gv - c2R FSina 2F a上面计算式中F为末级排汽面积；U是流量系数，r-1 + 0.01%-1.051.12，而y2为末级出口湿度；a 2为末级出口气流绝对速度与切向夹角，它一样于接近90，sina2 = 0.851.0。若是取usina2=1，那么所引发的最大误差约为7%，而？h?约占比焓差 M 的30
24、%，因此引发最大5Nrs约为2%。3冷端设计优化方式3.1最优化理论科学技术知识体系可可能分为两类：描述性和标准性。前者要紧回答如何表现现象 和进程的行为，现象是怎么产生的，进程是怎么进行的。后者主若是回答如何使操作、 运行运转成效更好；在必然的环境、技术条件和其他因素的约束下，如何使生产进程的 成效加倍好，比如能耗最少、本钱最低、靠得住性最大、性能最好、重量最轻、风险最 小和期望寿命最长等等。这种寻求最优成效的内容和愿望，几乎渗透到了生产进程的方 方面面和各个领域。通过不断的实践和提炼，产生了最优化的概念、理论和方式。数学 计划确实是这种理论和方式。最优化问题分为无约束的优化问题和有约束的优
25、化问题，若是在选择的进程中，相 对的说没有受到任何条件的限制，就称为没有受到约束。而带有条件的优化问题就称为 有约束的优化问题。咱们讨论“最优化”问题的时候，要强调的是“系统的最优化”，也确实是说要把研究的对象看做是一个系统，系统是由彼此联系、彼此依托、彼此制约、彼此作用的事 同时还要分析达到那个目标所受到的有关约束和环境条件。约束那么常经常使用等式或 不等式来表示。优化方式处置问题的一样步骤可归纳入图所?句。物和进程所组成的具有特定的 功能和行为的整体。最优化的 第一步确实是要确信系统，通 俗的说确实是确信研究的范 围。最优化是通过模型化来进 行的，因此需要成立这一系统 的数学模型。数学模型
26、是一组 方程式，他能说明系统的组成 和行为，是表达系统实质的一 种科学方式。成立最优化模型 第一要明确系统的目标和要求，了解.分析仔仕化问题玲打数学崔型C性能指标,设计业旻目标幽教,约束亲件）垸写计算程序始出衬始数据） 上机计田而且把那个目标定量的表现出来。凝汽器真空凝汽器最正确真空凝汽器是冷端系统很重要的设备，凝汽器的真空直接将放热设备与机组做功联系起 来，凝汽器压力的高低会直接阻碍到机组的做功，和机组的平安性、调剂性等等。凝汽 器的最正确真空有两个概念，是指最正确运行真空和最正确设计真空，它们是两种不同 的概念。(1)凝汽器最正确运行真空凝汽器最正确运行真空是指在一个已经投运了的发电站里，
27、在各类设备的型号、容 量、参数和与设备所匹配关系都确信了的条件下，能使汽轮机在运行中出力最大，或是 汽耗量、热耗量为最小的凝汽器压力(或汽轮机背压)。当循环水进水温度与机组负荷一 按时，关于已有的凝汽器，阻碍凝汽器真空的要紧因素是循环水流量。在这种情形下， 增加循环水流量能够提高凝汽器真空，可是循环水泵流量的增加必将会引发循环水泵功 率的增加，只有当循环水流量的增加使汽轮机的增发功率大于循环水泵增加的电功率消 耗时，增加循环水泵的流量对机组的经济性才是有利的。也确实是当凝汽器真空升高使 主机增发的功率减去循环水泵增加的功率消耗为最大值时，对机组来讲才是最经济，这 时的真空确实是凝汽器的最正确运
28、行真空，与之对应求解该最正确运行真空的进程那么 称为循环冷却水系统的运行优化计算。(2 )凝汽器最正确设计真空凝汽器最正确设计真空是指在新设计一个发电站时，当汽轮机的排汽量、排汽焓也 确实是汽轮机的热力特性确信了以后，通过技术经济比较，在整个电站冷却系统所选择 的设备型号、设备容量、设备参数、设备彼此匹配和使年运行费用为最少所确信的凝汽 器真空、冷却面积、冷却水量等参数的最正确值，有的工程还包括考虑汽轮机末级叶片 的长度。解决这一技术问题，需要通过大量的技术经济论证，即为本部份将要介绍的汽 轮机组冷端系统优化，也简称为设计优?国。汽轮机排气压力和凝汽器压力的关系冷端压力一样可明白得为汽轮机排汽
29、压力(也称背压)或凝汽器压力，可是严格的说 来，这二者是两个完全不同的压力。汽轮机排汽压力是指低压缸末级动叶片出口截面处 的静压力，通常以?1表示。而凝汽器压力是指距冷凝管制最上排管子300mm处测得的静 压力，以Pc表示。如下图：Pc图汽轮机背压与凝汽器压力的表示1一汽轮机未级动叶片；2 一排汽缸涡壳；3 一凝汽器喉部；4一管制大型湿冷凝汽器与汽轮机低压缸之间有比较长的距离，其中凝汽器喉部就有34 米长，在其中还放置有低压加热器、抽汽管道、给水泵小汽轮机的排汽接口、接收旁路 来的蒸汽低压减温减压器和其他支撑构件等。排汽汽流通过此段必然会产生专门大的阻 力损失，如此汽轮机低压缸的末级排汽压力、
30、排汽口处压力和凝汽器的压力在数值上实 际上是不相同的。只是在一样的计算中这些不同对实验结果阻碍不大，因此汽轮机背压 和凝汽器的压力仍是常常被视为数值上是相同的来简化计算。本文的研究也是把汽轮机 背压和凝汽器的压力视为数值一样来研究的。拟定凝汽器压力并计算凝汽器真空对冷端系统经济性的阻碍是比较直观的，从凝汽器真空动身能够分析出 汽轮机工况改变后汽轮机的微增功率，因此在本文所研究的汽轮机冷端系统优化中汽轮 机的背压将作为自选变量来处置，通过选定不同的汽轮机背压，来分析不同背压下的汽 轮机冷端系统的综合经济性。拟定背压后利用通用计算方式求得汽轮机在变工况下的微增出力：第一利用公式x =Bi3K，依照
31、拟定的背压求解出相应的汽轮机排汽湿度，再依照排汽压力和湿度 Pr + 0.160 x B查出汽轮机排汽比容、排汽比焓和在该压力下的凝结水比焓。如此就能够够依照公式c = L”企=c，得出汽轮机的末级余速，进而算出末级排汽的余速损失，从而 iFSin 之 依照公式？Nrs =G(Ai?rs -ZAhc )得出汽轮机在变工况下的微增出力。该计算的目的在于比较背压的转变对水泵耗功、水资源花费、厂用电等一系列参数的阻碍，从而最 终找出凝汽器最正确设计真空。凝汽器传热端差凝汽器的传热端差是指蒸汽的凝结温度与冷却水温度之差。传热端差6七与冷却面 积Ac、传热量Q和整体传热系数K都有关。传热越强，端差就越小
32、，又有凝汽器的传热 方程如下：Dc (hc-tc)=Dw(tw2-tw1)=DwCp At(3-1)上式中：Dc、Dw汽轮机的排气量及冷却水量，kg/h；hc、tc凝汽器入口蒸汽焓及凝结水焓，kJ/kg；tw2、tw1冷却水进、出口的焓，kJ/kg；Cp水的定压比热容，m3/kg；At冷却水温升，C。由凝汽器的传热方程可知蒸汽在凝结时，传给冷却水的热量Q为Q=Dc (hc tc ) =Ac KA tm =D Cp At(3-2)(3-3)假设以对数平均温差作为蒸汽与冷却水的平均传热温差Atm，而且假定蒸汽温度ts 沿冷却面积不变，那么：Atm =占dt将计算式(3-3 )代入式(3-2)中可得
33、:因此式中A =。wc p n?t+ dt6 =e D wCp- 1Ac冷却水管外表面总面积，m2 ；k凝汽器的总传热系数，kJ/(m2hk)；(3-4)Dw冷却水量，kg/h。凝汽器的总传热系数K受到许多因素的阻碍，例如冷却水入口温度、冷却水流速、冷却水管管径、冷却水流程数、冷却水管的材料、换热表面的清洁程度、空气含量、蒸 汽速度和管子排列方式等等。在设计的时候常常采纳体会公式进行估算。减小端差6能够使ts降低，凝汽器的真空度提高。可是传热端差&由于受传热面 积等因素的制约，其取值不宜过小。(3-5)把循环水温升的公式At=TDc =冲代入公式（3-4）可得:(3-6)由上式可知当冷却水量D
34、w和传热系数K都不变时，端差6 t和汽轮机的排气量Dc也Dc/Ac kg/ma - h)图 传热端差6七与热负荷率Dc/Ac及tw1的关系有实验证明，汽轮机排气量Dc在设计工况周围转变时传热系数几乎维持不变。而当 汽轮机排汽量Dc小于设计值时，由于汽轮机内负压区域的扩大，漏入凝汽器的空气量就 会增大，从而使传热系数K减小。而传热系数K值的减小将使式（3-6 ）的分母减小， 因此，当汽轮机排气量Dc下降到必然程度后，端差6七将再也不随Dc的减小而下降，而几乎是维持不变，转变关系如图3-3中的实线所示，由图3-3可见：冷却水入口温度tW1越低，维持端差6七不变的水平段就越长。这是由于冷却水入口温度
35、tw1越低，那么凝汽 器真空就越高，同时也就致使漏入的空气量较多，对传热系数K的阻碍就越显著。由此可见端差对汽轮机冷端系统经济性的阻碍也是比较直观的，因此把凝汽器端差 和背压一样都作为自选变量来处置。在选择了背压的基础上自己拟定适当不同的端差， 以便比较不同端差下冷端花费的的不同。冷却水温升冷却水温升能够依照凝汽器热平稳方程式（即公式（3-1）求出：（3-7）那么At会减小，(3-8)At= 骤 c =骤 cDw CP/DcCpm比值m = Dw/Dc，称为凝汽器的冷却倍率或循环倍率。增大m又有蒸汽凝结温度的确信公式:冷却水进、出口温度，。C；上式中:ts =tw1 +(tw2 tw1) +
36、dt = tw1+At+*t w1 tw2At冷却水温升，C，At=tw2 twl ； 5 t传热端差或称端差，C，5t=ts-tw2从该公式中能够看出，m增大时，ts也会相应的减小，凝汽器就能够够达到较低的 压力，可是由于冷却水量的增大，冷却水管的直径也会增大，同时由于排汽比容增大， 末级叶片尺寸也相应的增大，电站投资也就增大。因此m值的确信应该通过技术经济的(3-9)比较。hc tc是每千克蒸汽的凝结放热量，在通常的凝结压力范围内hc tc转变很小， 对大型汽轮机，约为2180 kJ/kg，于是式（3-7）能够改写为：At=520 = 520Dc =a DmDw上式说明，当冷却水量Dw必然
37、的时候，冷却水温升At取决于排气量Dc，而且与Dc 成正比，其关系为一直线，而冷却水量Dw越大，a就越小，直线的斜率就越小。循环水泵立式混流泵介绍目前我国大型火力发电厂中利用的循环水泵大多是立式混流泵，一样有日本三菱公 司生产的KDV-150单级立轴可调混流泵、意大利R1VA CALZONI公司生产的BS型单级 立轴固定叶片蜗壳式混流泵、沈阳水泵厂、长沙水泵厂引进国外技术生产的HB、HK型 系列混流泵。与以往利用的循环水泵相较较，立式混流泵具有以下特点： （1）体积小，重量比较轻，占地面积小，节省水泵房的投资。效率比较高，泵效率能够达到80%90%左右，高效率区域比较宽。功率曲线在整 个流量范
38、围内比较平坦(3) 汽蚀性能好，专门是在扬程高的情形下更是如此。由于泵吸入口深埋在水中，因此 不容易汽蚀。启动前不用灌水。(4) 结构简单、紧凑，容易维修。(5) 流量大，扬程高，应用范围广。(6) 平安靠得住，利用寿命长。立式混流泵按泵机连接方式可分为单基础和双基础两种形式。前者机泵直联，安装 在一个基础上；后者机泵安装在各自的基础上。立式混流泵依照叶片调剂的可能性分为固定式、半调剂式与全调剂式。固定式混流 泵的叶片和轮毂铸成一体，叶片的角度不能改变；半调剂式的叶片在需要改变工况时， 可松开螺母、拆除定位销、调整叶片的安装角度，达到调剂的目的；关于全调剂式的叶 片在停机或不断机的情形下，通过
39、一套液压机械调剂装置来改变叶片的安装角，以知足 流量和扬程的要求。泵参数的确信火电厂循环水泵的选择能够有很多的标准，关于一个水泵来讲扬程、流量和功率是 考察它性能的重要参数，固然在选择水泵的时候水泵效率、必需汽蚀余量、叶轮名义直 径、水泵的进出口口径、水泵的重量和水泵的性能曲线也都是不能被忽略的。水泵的流量又称为输水量，它是指水泵在单位时刻所能输送水的体积。用Q表示， 单位是m3/h或t/s。它是选择水泵最重要的参数了，在本文所研究的设计优化中，流量 是最终用来确信水泵型号的依据。而依照循环倍率的公式m= Dw/Dc，能够确信冷却 水量。水泵的扬程是指水泵能够扬水的高度，通经常使用H来表示，单
40、位是m。扬程也可 表示单位重量液体流经后取得的有效能量。是泵的重要工作性能参数，又称压头。可表 示为流体的压力能头、动能头和位能头的增加，即H=(p2-pi)+(c2-ci)+7 -Z(3-9)Pg2g 2 1式中：H-扬程，m；p2，P1泵进出口处液体的压力，pa ；c2，c1流体在泵进出口处的流速，m/s；Z2, Z1进出口高度，m； P液体密度，kg/m3； G重力加速度，m/s2。图水泵扬程示用意的扬程一样以叶轮中心线为基准，分由两部份组成。从水泵叶轮中心线至水源水面 的垂直高度，即水泵能把水吸上来的高度，叫做吸水扬程，简称吸程（H入）；从水泵叶 轮中心线至出水池水面的垂直高度，即水泵
41、能把水压上去的高度，叫做压水扬程（H出）， 简称压程。即二吸水扬程+压水扬程。应当指出的是铭牌上标示的扬程是指水泵本 身所能产生的扬程，它不包括管道水流受摩擦阻力而引发的损失扬程。在选用水泵时， 注意不可忽略。不然，实际扬程不够将会致使抽不上水来。动力机传给水泵轴的功率，称为，能够明白得为水泵的输入功率，通常讲水泵功率 确实是指轴功率。由于轴承和填料的摩擦阻力；叶轮旋转时与水的摩擦；泵内水流的 漩涡、间隙回流、进出、口冲击等缘故，必然消耗了一部份功率，因此水泵不可能将动 力机输入的功率完全变成有效功率，其中一定有功率损失，也确实是说，水泵的有效功 率与泵内损失功率之和为水泵的轴功率。至于循环水
42、泵耗功的计算，常常依照循环水泵 扬程和流量计算循环水泵的功率。通过改变循环水泵的叶片角度，得出循环水泵流量与 其耗功的关系。水泵中的液体由于汽化产动气泡，气泡进入高压区破裂，引发周围液体高频碰撞而 致使材料受到破坏的全数进程称为汽蚀。汽蚀对泵有很多有害的阻碍，比如造成材料的 破坏，产生噪声和振动，使泵的性能下降等等。由此可见循环泵的汽蚀余量也是一个很 重要的性能参数。汽蚀余量分为有效汽蚀余量和必需汽蚀余量，依照吸入装置的条件所 确信的汽蚀余量叫做有效汽蚀余量，而由于泵本身的汽蚀性能所确信的汽蚀余量称为必 需汽蚀余量。在选择泵的时候一样参考必需汽蚀余量的大小。必需汽蚀余量一样用NPSNr表示，它
43、是指在泵的吸入口处于单位重量液体的能量水 头和对压力最低点处静压水头的丰裕能量水头。必需汽蚀余量NPSNr与吸入系统的装置 情形无关，是由泵本身的汽蚀性能决定的。表面式凝汽器的换热面积的确信表面式凝汽器换热的大体规律当蒸汽和低于其饱和温度的壁面接触的时候，在壁面上就会发生凝结现象。蒸汽会 释放出汽化潜热，并凝结成水而附着于壁面上。壁面上的凝结水，常常会以两种形态显 现：滴状和膜状。当凝结水不湿润壁面的时候，凝结水以分散滴状而存在，对应的凝结 进程那么称为滴状凝结（也称珠状凝结）；当凝结水湿润壁面的时候，凝结水就会以持 续的液膜存在，这时的凝结进程就叫膜状凝结。在工业凝结进程中，要紧的凝结方式是
44、 膜状凝结。到目前为止，人们对滴状凝结的原理还不是很清楚，很难准确的预知滴状凝 结的形成情形，只是对膜状凝结的研究已经相对照较充分了，而且膜状凝结的放热系数 又比较小。因此，为了靠得住起见，目前所有的工业冷凝器都是以膜状凝结换热做为设 计依据的。凝结进程依照冷却壁面的特点分为管外凝结和管内凝结两种，依照管子布置方式的 不同，管内凝结和管外凝结又可分为垂直的和水平的两种。和大多数工业凝汽器一样， 汽轮机的凝汽器采纳的是水平管外凝结。这是因为在这种凝结方式下，管内和管外的放 热系数都比较高，因此总的传热系数也比较高。而且如此布置的蒸汽的流动压力损失比 较小，也容易排除不凝结的气体。采纳水平管外凝结
45、的汽轮机凝汽器，为了使得凝结进程持续进行，冷却水在循环水 泵的驱动下，持续不断的流过管内，不断吸收蒸汽凝结时所放出的汽化潜热。整个换热 进程包括以下几个进程：冷却水管外表面上的蒸汽凝结放热、通过管壁金属本身和管内 表面上污染垢层的导热、冷却水管内壁对冷却水的对流放热。因此这是一个由许多环节 串联组成的复杂的换热进程。那个进程进行的强度是由传热系数K表征的，也确实是单 位时刻内从蒸汽向冷却水经由单位冷却面积在温差为1K的时候所传递的热量。在换热条件确信了以后，凝汽器中能够凝结的蒸汽量主若是决定于蒸汽在凝汽器的 换热面积的大小。因此凝汽器的热力设计是在给定的冷却水量D和冷却水入口温度七心wW1条件
46、下，确信必然量的蒸汽量Dc完全凝结下来所需要的冷却面积。表面式凝汽器冷却面积的计算依照汽轮机的排气量和凝汽器的传热方程：Dc (hc _ tc)=Dw(tw2tw1)=DwCp At(3-1)易患凝汽器的总传热量，而又由换热面积公式：(3-10)Q KA = c ln?(1+) dt可得出凝汽器换热面积与相应的传热系数的乘积。传热系数与选择的凝汽器的材料有 关。经常使用的凝汽器的管材有：黄铜(H68)、砷黄铜(H68A)、海军黄铜(HSn 70-1A)、 铝黄铜(HAI 77-2A)、镍铜管(B 10)、镍铜管(B 30)、钛管(Ti)。这些管材的性能 各有不同，在选择的时候应该全面考虑他们的
47、特性，比如：管材所许诺的最高水流速度、 相对导热性能、壁厚、能达到的清洁度、正常的利用寿命还有管材的防护要求。同时也 要考虑设备利用本地的冷却水质(包括氯离子的含量、溶解固形物的情形、悬浮物的情 形、水资源的污染程度)。选择好凝汽器的类型和管材以后就能够够确信传热系数，从 而也就能够得出表面是凝汽器的换热面积了。追加投资回收年限的计算和最终方案的确信在计算投资的时候就必然需要考虑到贴现率。贴现率有两种含义，第一种指的是一 金融机构向该国央行作短时间融资时，该国央行向金融机构收取的利率。贴现率的高低 会阻碍各金融机构对客户收取的利率水准并间接的阻碍其它金融市场，是国家的货币政 策工具之一。贴现率的第二种概念指的是将以后资产折算成现值的利率，一样是用那 时零风险的利率来看成贴现率，但这并非是绝对。贴现率是现代中的一个极重要的大体 概念，它解决了以后在今天如何评判的问题。在此冷端系统的投资应该要紧考虑的是凝汽器的投资和循环水泵上的投资。凝汽器 的费用的增减主若是决定于凝汽器的换热
