间接空冷系统.

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：[phone]Email:[e-mail]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0.8~1.5%，“供电煤耗高”；280300320340360300MW600MW1000MW供电煤耗（g/kWh）湿冷机组空冷机组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；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型材质基管外形ab翅片外形LW翅片间距P(mm)管排数横向间距S1(mm)纵向间距S2(mm)模型总面积(mm2)A1-1CS36141.5d55.633.60.32.5440604987A1-2CS36141.2d54340.32.544050A2-1CS36141.5d55260.32.5227614579.4A2-2CS36141.5d55260.252.522761A3CS36141.5d55260.32.5326.67303434.6B0Al180.756001500.32.8863025B1Al2516401360.33.2430256670B2-1Al2516401360.33.2425305307B2-2Al25.416661330.33.2425305307B3Al2516401360.33.2440.8349614管束翅化比管型翅化比传热面积/迎风面积A1-112.8894.68A1-212.692.64A2-112.5168.09A2-212.4667.85A312.5151.70B017.791.77B114.4269.48B2-111.4866.34B2-210.9864.55B320.7973.64数据整理方法uDReinoutppp22PfumQhAtw1w2mw1w2lnttttttttthDNu1/3/PECNuf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－A1f随Re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－A2f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－A3f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）－B0f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（Forgo型）－Bf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用迎面风速表示的翅片管束流动换热关联式翅片管型压降对流换热系数性能评价指数A1-11.57499.20425fpu0.3562234.99064fhu0.4866211.0057fPECuA1-21.562449.5025fpu0.3468236.6115fhu0.4809311.42996ECfPuA2-11.5852510.6503fpu0.3687537.55961fhu0.4956813.7722ECfPuA2-21.5855710.64668fpu0.3614735.76543fhu0.4884113.11419ECfPuA31.61365f5.71139pu0.40863f29.25023hu0.52845f10.76449PECuB01.6275711.1987fpu0.4110138.60113fhu0.5653315.26206fPECuB11.6460914.37204fpu0.4558336.20587fhu0.5789622.34678fPECuB2-11.6845315.24494fpu0.508543.44605fhu0.6127125.59408fPECuB2-21.6798915.41227fpu0.5087244.83512fhu0.6141826.94833fPECuB31.656518.29843fpu0.3779233.66868fhu0.5167520.17343fPECu空气侧流动传热性能关联式用雷诺数表示的翅片管束特征数关联式翅片管型摩擦因子努塞尔特数性能评价指数A1-10.42672121.87514fRe0.368411.23424NuRe0.502820.26543PECReA1-20.43713134.69348fRe0.358321.39028NuRe0.496440.28863PECReA2-10.4224184.89429fRe0.383081.0561NuRe0.51490.25908PECReA2-20.4223184.83119fRe0.375541.06593NuRe0.507350.2615PECReA30.4105568.5019fRe0.422230.69229NuRe0.545860.18861PECReB00.50309275.84286fRe0.402531.19239NuRe0.554790.20866PECReB10.39668106.66874fRe0.452710.80373NuRe0.575780.18413PECReB2-10.3344771.70871fRe0.513130.59238NuRe0.618280.15102PECReB2-20.3412375.39651fRe0.514190.6115NuRe0.620840.15439PECReB30.46071176.42015fRe0.371281.6442NuRe0.508280.33916PECRe空冷散热器传热系数循环水侧()1fiwiiifiwiiittAhttAh管壁导热1wiittA空气侧11()1fooofooottAhttAh空冷散热器传热系数传热方程()()111fifoofifoofifoiiiooiottAttKAttAhAAhhh空冷散热器传热系数11ioKhh空冷散热器传热系数循环水侧圆管0.80.30.80.62940.023RePr40040.025iwhNuvD椭圆管0.80.30.80.62940.023RePr4463.820.014517iwhNuvD壁厚1.5mm0.80.30.80.62940.023RePr4420.430.01522165iwhNuvD壁厚1.2mm空冷散热器传热系数圆管椭圆管0.811114004iowoKhhvh0.811114463.82iowoKhhvh0.811114420.43iowoKhhvh壁厚1.5mm壁厚1.2mm椭圆管四排管－空冷散热器传热系数0.356220.8f34.99064111346.57wuKv0.346820.8f36.6115111350.828wuKvA1-1A1-2椭圆管两排管－空冷散热器传热系数0.368750.8f37.55961111356.82wuKv0.361470.8f35.76543111358.252wuKvA2-1A2-2椭圆管三排管－空冷散热器传热系数A30.408630.8f29.25023111356.82wuKv铝管铝翅片六排管（Forgo型）－空冷散热器传热系数B00.411010.8f38.60113111245.815wuKv铝管铝翅片四排管（Forgo型）－空冷散热器传热系数B1B2-1B2-2B30.455830.8f36.20587111277.67wuKv0.50850.8f43.44605111348.78wuKv0.508720.8f44.83512111364.66wuKv0.377920.8f33.66868111192.59wuKv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