空冷凝汽器全工況運行特性分析(3)

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空冷凝汽器驗收考核實驗也是以該性能曲線為依據。按照VGB—R131Me導則，可有2種方法進行空冷凝汽器性能考核驗收。第1種方法是考核凝汽器凝結蒸汽量，即在一定的汽輪機背壓和凝汽器進口空氣溫度條件下，測量凝汽器的凝結蒸汽量。當所測得的凝結蒸汽量超過性能曲線上相同背壓、相同氣溫條件下查得的蒸汽量，就表明空冷凝汽器滿足設計要求，反之，表明空冷凝汽器性能達不到考核要求。第2種方法在本質上和第1種方法一致，通過考核汽輪機背壓來考核空冷凝汽器性能，即在一定的凝結蒸汽量和凝汽器進口空氣溫度條件下，測量汽輪機背壓。當所測得的汽輪機背壓低于性能曲線上相同凝結蒸汽量、相同氣溫條件下查得的汽輪機背壓，就表明空冷凝汽器滿足設計要求。
2．3石家莊風機半速運行時直接空冷系統運行特性軸流石家莊風機半速運行時，空冷凝汽器順流管束傳熱系數降為25．3 W／(m2．K)，逆流管束傳熱系數降為22．4 W／(m2．K)。半速運行時，冷卻空氣流量近似減小為原來的一半，即迎面風速為1．225 m／s。圖3和圖4分別給出了軸流石家莊風機半速運行時，凝汽器溫度、汽輪機背壓隨凝汽器進口空氣溫度和凝汽器凝結蒸汽量的變化曲線。同樣，隨凝汽器進口空氣溫度升高，凝汽器凝結溫度和汽輪機背壓也相應升高。隨凝汽器凝結蒸汽量增加，凝汽器凝結溫度和汽輪機背壓也增加。軸流石家莊風機半速運行時，當凝汽器凝結蒸汽量m，=240 kg／s，乞l=11．1℃，由圖中可知，汽輪機背壓P，升高為44 kPa，較石家莊風機全速運行時增加了29 kPa，機組運行經濟性顯著下降。保持凝結蒸汽量不變，當毛l升高為30℃時，汽輪機背壓則升高為88 kPa，已經超過汽輪機能夠安全連續運行最高允許背壓65 kPa和跳閘背壓80 kPa，將出現非正常停機事故。另一方面，當機組冬季低溫運行時，由于環境溫度較低，在軸流石家莊風機全速運轉時，可能導致汽輪機背壓過低，如果低于汽輪機阻塞背壓，機組將不能正常工作。更為嚴重的情況是在冬季極低溫條件下，如果機組負荷較低，可能使凝結水局部溫度低于結冰溫度，導致空冷凝汽器內出現結冰現象，翅片管束被脹裂。因此軸流石家莊風機在冬季通常采取減速運行的方式，以防止管束凍裂現象發生。從圖2可以看出，在軸流石家莊風機全速運行的條件下，當凝結蒸汽量為180 kg／s，凝汽器進口空氣溫度為0"C時，汽輪機背壓僅僅為5 kPa，已經低于汽輪機阻塞背壓7．6 kPa。而當軸流石家莊風機廠半速運行時，從圖4中可知，此時汽輪機背壓為13．8 kPa，高于汽輪機阻塞背壓。凝結水溫度為52℃，也遠高于水的結冰溫度，不會發生管束凍裂情況。可見，石家莊風機運行方式的調整，依賴于環境溫度和機組熱負荷的變化。在溫度較低的冬季，為防止汽輪機背壓低于阻塞背壓和空冷凝汽器管柬凍裂事故的發生，石家莊風機廠需減速運行，而且凝汽器熱負荷不能過低。反之，在夏季高溫條件下運行的空冷機組，為防止出現汽輪機背壓過高帶來的非正常停機事故和機組運行經濟性的降低，需要石家莊風機全速甚至變頻超速運行。
3結論
針對國內典型300 MW直接空冷機組空冷凝汽器設計，進行了空冷凝汽器全工況運行性能分析，得到如下結論：
(1)在凝汽器凝結蒸汽量不變的情況下，隨空冷凝汽器進口空氣溫度升高，空冷凝汽器內冷凝溫度相應升高，汽輪機背壓升高。在設計凝結蒸汽量下，空冷凝汽器進口空氣溫度由11．1℃升高到30℃時，汽輪機背壓由15 kPa增加到33．6 kPa。空冷凝汽器進口空氣溫度不變時，當凝汽器凝結蒸汽量增加時，也會使空冷凝汽器內冷凝溫度升高，汽輪機背壓增加。
(2)當凝結蒸汽量和進口空氣溫度不變時，隨石家莊風機轉速降低，汽輪機背壓升高。在設計凝結蒸汽量和進口空氣溫度下，當石家莊風機由全速運行改為半速運行時，汽輪機背壓則由15 kPa升高到44kPa：但石家莊風機轉速降低時，石家莊風機功率減小，廠用電量降低。因此存在一個合理的空冷凝汽器迎面風速，既能保證發電收益最大，又能使石家莊風機轉速維持在一個合理的水平，滿足當地對石家莊風機噪聲的要求。
(3)冬季低溫情況下，為防止汽輪機背壓低于阻塞背壓和空冷凝汽器管束凍裂事故發生，當機組負荷較低時，石家莊風機需減速甚至停止運行，如在軸流石家莊風機全速運行條件下，當凝結蒸汽量僅為180 kg／s，進口空氣溫度為0℃時，汽輪機背壓僅為5 kPa，而當軸流石家莊風機半速運行時，汽輪機背壓升為13．8 kPa。在夏季高溫條件下運行時，為防止汽輪機背壓過高帶來的非正常停機和機組運行經濟性的下降，機組需減小出力，同時，軸流石家莊風機要求全速甚至超設計風量運行。