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1、华北电力大学 能源动力与机械工程学院国家火力发电工程技术研究中心杨立军电话：010-61773373 Email:,大唐803厂研讨班电站间接空冷系统设备及运行,一、背景及意义二、间接空冷系统设备三、间接空冷系统运行技术四、空冷电站发展趋势,汇报提纲,一、背景及意义,研究背景,研究背景,研究背景,研究背景,湿冷和直接空冷耦合系统,研究背景,湿冷和间接空冷耦合系统,我国空冷技术发展存在的问题,从2002年开始，我国北方广大“富煤缺水”地区燃煤发电开始大规模应用节水效益显著的空冷技术。,空冷和湿冷机组发电耗水量比较,空冷技术在我国起步晚，以引进为主，对核心技术的掌握不充分；机组参数等级升级过快，对
2、空冷机组特性规律认识不足；结合我国北方恶劣环境气候条件，还做不到针对性优化设计。,直接空冷技术的固有缺陷,用空气取代水直接冷却汽轮机排汽，使空冷机组煤耗高于湿冷机组；直接空冷机组用于输送冷却空气的轴流风机功耗达到机组发电功率的0.81.5%，“供电煤耗高”；,各类空冷和湿冷机组供电煤耗比较,昌吉电厂2X330MW空冷机组,直接空冷机组风机群,空冷机组运行中普遍存在夏季背压高，机组不得不降负荷运行，同时面临极端气象条件下的非正常停机风险；,为满足冬季防冻要求，空冷机组通常采取相对较高的背压运行，空冷优势得不到充分发挥；,椭圆型管束的冻结变形,直接空冷技术的固有缺陷,夏季凝汽器管束表面高温分布,空
3、冷机组性能受制于环境风场的影响，抵御环境大风的能力差；,空冷系统庞大，冷却空气流场、温度场极不均匀，空冷凝汽器传热面积得不到充分利用，形成传热能力的极大浪费。,环境风引起的热风回流,空冷凝汽器管束表面不均匀温度分布,直接空冷技术的固有缺陷,冬季运行承受更大的防冻压力，冻结风险更高；,空冷系统庞大，冷却空气流场、温度场极不均匀，空冷散热器传热面积得不到充分利用，形成传热能力的极大浪费；,冷却柱冻损情况示意图,空冷凝汽器管束表面不均匀温度分布,间接空冷技术的固有缺陷,间接空冷技术的固有缺陷,多台机组联建时，存在“塔群效应”；,多塔间相互影响的“塔群效应”,受制于环境风场的影响，抵御环境大风的能力差
4、；存在系统性能最差的临界风速。,环境风引起的涡流和穿透现象,空冷散热器不同扇区的温度分布,间接空冷技术的固有缺陷,包含了空冷散热器和空冷塔的昂贵的材料和土建成本，造价较高。,空冷塔内管道和水箱布置,间接空冷技术的固有缺陷,X柱建设,现有解决方案的不足,随着国内空冷机组运行技术和维护手段的进步和不断完善，夏季出力受限、冬季防冻及大风影响等问题已经得到了部分解决；主要依靠增加风机出力、喷雾及频繁清洗来提高空冷凝汽器换热性能，降低机组运行背压，但均以额外消耗能源或水资源为代价，综合效果不明显。,应对夏季高温的风机群超频运行,空冷凝汽器管束频繁清洗,国外电厂应对夏季高温的喷雾冷却,二、间接空冷系统设备
5、,空冷散热器,塔外垂直布置空冷散热器,空冷散热器,扇区,塔外垂直布置空冷散热器,冷却三角,塔外垂直布置空冷散热器,翅片管束,塔内水平布置空冷散热器,空冷散热器,塔内水平布置空冷散热器,A型散热器单元,塔内水平布置空冷散热器,A型散热器单元布置方式,空冷散热器翅片管束,A1型,A2型,A3型,空冷散热器翅片管束,B型四排管,B型六排管,空冷散热器常用管束型式,管束翅化比,数据整理方法,实验验证,热态低速风洞实验系统,实验验证,实验系统示意图,实验验证,数值结果和实验结果的对比,椭圆钢管椭圆钢翅片四排管A1,压降随迎面风速的变化,对流换热系数随迎面风速的变化,椭圆钢管椭圆钢翅片四排管A1,f 随R
6、e的变化,Nu 随Re的变化,椭圆钢管矩形钢翅片两排管A2,压降随迎面风速的变化,对流换热系数随迎面风速的变化,椭圆钢管矩形钢翅片两排管A2,f 随Re的变化,Nu 随Re的变化,椭圆钢管矩形钢翅片三排管A3,压降随迎面风速的变化,对流换热系数随迎面风速的变化,椭圆钢管矩形钢翅片三排管A3,f 随Re的变化,Nu 随Re的变化,铝管铝翅片六排管（Forgo型）B0,压降随迎面风速的变化,对流换热系数随迎面风速的变化,铝管铝翅片六排管（Forgo型）B0,f 随Re的变化,Nu 随Re的变化,铝管铝翅片四排管（Forgo型）B,压降随迎面风速的变化,对流换热系数随迎面风速的变化,铝管铝翅片四排管
7、（Forgo型）B,f 随Re的变化,Nu 随Re的变化,10种管型性能比较,压降随迎面风速的变化,对流换热系数随迎面风速的变化,10种管型性能比较,f 随Re的变化,Nu 随Re的变化,10种管型性能比较,PEC 随 uf 的变化,PEC 随Re的变化,空气侧流动传热性能关联式,空气侧流动传热性能关联式,空冷散热器传热系数,循环水侧,管壁导热,空气侧,空冷散热器传热系数,传热方程,空冷散热器传热系数,空冷散热器传热系数,循环水侧,圆管,椭圆管,壁厚1.5mm,壁厚1.2mm,空冷散热器传热系数,圆管,椭圆管,壁厚1.5mm,壁厚1.2mm,椭圆管四排管空冷散热器传热系数,A1-1,A1-2,
8、椭圆管两排管空冷散热器传热系数,A2-1,A2-2,椭圆管三排管空冷散热器传热系数,A3,铝管铝翅片六排管（Forgo型）空冷散热器传热系数,B0,铝管铝翅片四排管（Forgo型）空冷散热器传热系数,B1,B2-1,B2-2,B3,结果验证,椭圆管四排管,当循环水流速为1.2m/s，冷却三角空气迎风面流速为1.8m/s时，得到其传热系数为K=39.86TRL工况设计传热系数K=34相对误差：14.7%,椭圆管两排管,当循环水流速为1.2m/s，冷却三角空气迎风面流速为1.9m/s时，得到其传热系数为K=39.98TRL工况设计传热系数K=37.4相对误差：6.45%,结果验证,铝管铝翅片四排管
9、（Forgo型）,当循环水流速为1.2m/s，冷却三角空气迎风面流速为1.55m/s时，得到其传热系数为K=49.3设计传热系数K=41.8相对误差：15.2%,误差分析,数模实验结果与设计数据相比，相对误差在515%之间。数模实验结果普遍大于设计参数，表明任何空冷散热器翅片管束产品由于生产厂家工艺水平的差异，存在传热性能偏低的现象。间接空冷系统的选型和优化设计，需要考虑工艺水平差异引起的传热系数偏低的现象，进行必要的修正。在现有传热系数的基础上，以减小10%左右为宜。管束阻力特性与实际情况较吻合，这是由于加工工艺水平差异带来的翅片管和翅片之间接触热阻的存在，不会影响空气流动特性。,空冷塔,空
10、冷塔,双曲线型钢筋混凝土塔,空冷塔,冷却塔基础和支撑柱详图,空冷塔,现场浇筑X柱,空冷塔,X柱底部支墩,空冷塔,冷却塔塔筒施工,空冷塔,冷却塔塔筒施工模板,空冷塔,塔中心施工吊车,空冷塔,自然通风外覆铝板钢结构冷却塔,空冷塔,机械通风冷却塔,空冷塔,机械通风冷却塔,空冷塔,机械通风冷却塔,空冷塔,机械通风冷却塔,空冷塔,机械通风冷却塔,空冷塔,烟塔合一,FGD在塔内,空冷塔,FGD在塔内,空冷塔,机械通风冷却塔,间接空冷系统阻力特性,塔外垂直布置散热器间接空冷系统,冷却三角模型,冷却三角示意图,冷却三角处理方法,冷却三角模型,冷却三角计算域及边界条件,冷却三角结果,冷却三角各部分压降随迎面风速
11、变化关系,冷却三角结果,冷却三角出口压降随迎面风速和冷却三角顶角变化规律,冷却三角结果,冷却三角出口压降随迎面风速和有效高度变化规律,冷却三角出口压降随迎面风速和管壁温度变化规律,百叶窗,不同开度下的阻力系数,X柱模型,X柱示意图及计算域和边界条件,X柱结果,X柱压降随迎面风速变化规律,空冷塔本体模型,空冷塔示意图，计算域及边界条件,空冷塔本体模型,空冷塔几何尺寸,空冷塔本体模型,在保持空冷塔各项参数比值不变的前提下，通过改变0m处塔径和塔高，即等比例缩放空冷塔，获得空冷塔的阻力特性。在保持空冷塔0m直径、喉部直径和塔高的前提下，改变空冷塔出口直径，获得空冷塔阻力特性 在保持空冷塔0m直径、出
12、口直径和塔高不变的前提下，改变空冷塔喉部直径，获得空冷塔阻力特性 在保持空冷塔0m直径、喉部直径、出口直径和喉部以上高度不变的前提下，改变喉部高度，获得空冷塔阻力特性。在保持空冷塔空冷塔0m直径、喉部直径、出口直径和喉部高度不变的前提下，改变喉部以上高度，获得空冷塔阻力特性。,空冷塔结果,不同底径下空冷塔压降随风速的变化关系,空冷塔结果,不同空冷塔出口直径下流动压降随风速的变化规律,空冷塔结果,不同空冷塔喉部直径下流动压降随风速的变化规律,空冷塔结果,不同空冷塔喉部高度下流动压降随风速的变化规律,空冷塔结果,空冷塔流动压降随风速和喉部以上高度的变化规律,间接空冷系统流动阻力关联式,塔内水平布置
13、散热器间接空冷系统,空冷散热器模型,空冷散热器单元示意图,空冷散热器处理方法,空冷散热器单元计算域及边界条件,空冷散热器模型,空冷散热器流场压力场,空冷散热器流场压力场,空冷散热器流场,空冷散热器压力场,空冷散热器,空冷散热器压降随迎面风速变化规律,空冷塔结果,不同底径下空冷塔压降随风速的变化关系,空冷塔结果,不同空冷塔出口直径下流动压降随风速的变化规律,空冷塔结果,不同空冷塔喉部直径下流动压降随风速的变化规律,空冷塔结果,不同空冷塔喉部高度下流动压降随风速的变化规律,空冷塔结果,空冷塔流动压降随风速和喉部以上高度的变化规律,间接空冷系统流动阻力关联式,三、间接空冷系统运行技术,设计流程,排汽
14、、循环水及空气温度变化示意图,设计流程,凝汽器排汽、循环水能量守恒，及传热方程,设计流程,空冷散热器冷却空气能量守恒，及传热方程,设计流程,冷却三角结构参数计算公式,设计流程,设计流程,程序界面和功能,软件构架,程序界面和功能,软件主界面,程序界面和功能,管束特性查询输入界面,程序界面和功能,管型选择界面,程序界面和功能,管束特性计算结果,程序界面和功能,流动和传热特性计算公式,程序界面和功能,流动和传热特性曲线图,程序界面和功能,凝汽器模块输入参数界面,程序界面和功能,凝汽器模块计算结果界面,程序界面和功能,散热器塔外垂直布置间接空冷系统模块,程序界面和功能,散热器塔外垂直布置间冷系统计算结
15、果,程序界面和功能,散热器塔外垂直布置间冷系统计算调整,程序界面和功能,散热器塔外垂直布置间冷系统调整后计算结果,程序界面和功能,散热器塔外垂直布置间冷系统结果汇总,程序界面和功能,散热器塔内水平布置间接空冷系统模块,程序界面和功能,散热器塔内水平布置间接空冷系统计算结果,程序界面和功能,散热器塔内水平布置间接空冷系统调整界面,程序界面和功能,散热器塔内水平布置间接空冷系统结果汇总,四、空冷电站发展趋势,新型高效低流阻空冷换热元件的不断更新升级；新型空冷单元结构和布局形式的出现；,适应特殊需求的新型空冷系统；,自然通风直接空冷系统,适应特殊需求的新型空冷系统；,机械通风间接空冷系统,适应特殊需求的新型空冷系统；,干湿联合冷却系统,谢谢请批评指正!,
