凝汽器清潔度計算過程

1、凝汽器冷凝管清潔度計算過程南京科遠(yuǎn)軟件技術(shù)有限公司2013.10目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 1 前言1 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 2 計算理論依據(jù)1 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 2.1熱平衡方程式 12.2國標(biāo)傳熱系數(shù)計算2 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 3清潔度計算過程2 HYPERLINK l bookmark50 o Current

2、Document 3.1獲取凝汽器的設(shè)計參數(shù)2 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 3.2獲取當(dāng)前運行參數(shù)33.2.1冷卻水流速33.2.2汽輪機(jī)排汽量3 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 3.2.3對數(shù)平均溫差4 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 3.3計算當(dāng)前傳熱系數(shù)4 HYPERLINK l bookmark88 o Current Document 3.4計算當(dāng)前清潔系數(shù)5 HYPERLINK l bookmark90 o Current

3、Document 3.5計算當(dāng)前清潔度5 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 4冷卻水量不變時的清潔度計算65附錄9 HYPERLINK l bookmark140 o Current Document 5.1關(guān)于國標(biāo)中圖表的擬合曲線。9 HYPERLINK l bookmark142 o Current Document 5.1.1 冷卻水進(jìn)口溫度修正系數(shù)擬合曲線91 前言凝汽器的臟污是一個緩慢不可視的過程，電廠運行人員一般通過凝汽器端差來判斷凝汽 器冷凝管(有時也稱冷卻管)管束臟污的程度。但是端差增大的主要原因有循環(huán)水量不足、 凝汽器冷凝管結(jié)

4、垢或汽側(cè)積聚空氣，故采用端差法判斷凝汽器水側(cè)臟污并非理想手段。通過在線定量計算出凝汽器的冷凝管清潔系數(shù)可以實時監(jiān)視凝汽器冷凝管的臟污程度。 凝汽器冷凝管的清潔系數(shù)(cleanliness factor)是指冷凝管的傳熱系數(shù)與清潔的(或新的)冷 凝管傳熱系數(shù)的比值。凝汽器的清潔度是指冷凝管當(dāng)前的清潔系數(shù)與設(shè)計時冷凝管清潔系數(shù) 的比值。本文詳細(xì)說明凝汽器冷凝管清潔度的計算過程。2 計算理論依據(jù)2.1 熱平衡方程式根據(jù)傳熱方程，凝汽器傳給冷卻水的熱量為：Q = 1000D (h - h ) = A KAt = c D Atc c v c m w w式中：Q凝汽器的傳熱量(或熱負(fù)荷)，WDc進(jìn)入凝汽器

5、的蒸汽量，kg/shc蒸汽的焓，kJ/kghv凝結(jié)水焓，kJ/kgK當(dāng)前凝汽器的總體傳熱系數(shù)，W/(m2K)Ac凝汽器的冷卻水管外表面總面積，m2Atm蒸汽與冷卻水之間的平均傳熱溫差，。Ccw冷卻水比熱容，J/(kg K),可取值4187Dw進(jìn)入凝汽器的冷卻水量，kg/sAt冷卻水溫升，C根據(jù)上式可得凝汽器的總體傳熱系數(shù)為：K=A At1000D (h - h )K=A AtA AtcmAt(t - t ) - (t - t )、sw丿、s w2 At(t - t ) - (t - t )、sw丿、s w2 丿t tln(t-tw1)s w2ln(AtAt + &、St )式中：5t凝汽器端差

6、，。Cts凝汽器內(nèi)凝結(jié)水飽和溫度，C tw1、tw2冷卻水入口、出口溫度，C2.2標(biāo)傳熱系數(shù)計算2.2標(biāo)傳熱系數(shù)計算機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)汽輪機(jī)表面式凝汽器（報批稿）中采用如下公式計算凝汽器的總體傳熱系數(shù)：k = KoB”B其中：K當(dāng)前凝汽器的總體傳熱系數(shù)，W/（m2K）K0基本傳熱系數(shù)，查表Bc冷凝管的清潔系數(shù)，設(shè)計計算時取推薦值Bt冷卻水進(jìn)口溫度修正系數(shù)，查表Bm冷凝管材料壁厚修正系數(shù)，查表 各種表格參考標(biāo)準(zhǔn)汽輪機(jī)表面式凝汽器（報批稿）。由上式可得：3 清潔度計算過程獲取凝汽器的設(shè)計參數(shù)一般可從汽輪機(jī)運行規(guī)程中找到凝汽器的相關(guān)設(shè)計參數(shù)，包括傳熱面積、冷凝管規(guī) 格（材料、管數(shù)、管徑、壁厚）、冷凝管清潔

7、系數(shù)、循環(huán)水流量、排汽量、冷卻水溫、冷卻 水速等。若冷凝管清潔系數(shù)沒有提供設(shè)計值，可采用推薦值，如下所示：1）銅管，0.800.852）鈦管，0.850.903）不銹鋼管， 0.850.90不管是提供了清潔系數(shù)的設(shè)計值還是采用推薦值，都需要進(jìn)行驗證，驗證方法是采用設(shè) 計數(shù)據(jù)，用熱平衡計算總體傳熱系數(shù)，再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中提供的公式計算清潔系數(shù)，看得到的清 潔系數(shù)值是否與設(shè)計值或采用的推薦值是否一致（在0 . 5%誤差范圍內(nèi)）。驗證計算只計算一次即可，所得的清潔系數(shù)作為設(shè)計值參與后面的計算。獲取當(dāng)前運行參數(shù)包括冷卻水流量，冷卻水入口、出口溫度，汽輪機(jī)排汽溫度（凝汽器內(nèi)飽和水溫度） 汽輪機(jī)排汽量等。3.2

8、.1 冷卻水流速根據(jù)冷卻水流量計算冷凝管內(nèi)冷卻水流速：nn*4d2其中，V冷凝管內(nèi)水速，m/sWn冷凝管的總根數(shù)d2冷凝管的內(nèi)徑，mD 進(jìn)入凝汽器的冷卻水流量，kg/sW若冷卻水流量沒有測點，可采用設(shè)計值，或電廠的性能試驗值3.2.2 汽輪機(jī)排汽量根據(jù)凝結(jié)水流量來計算汽輪機(jī)排汽量。DC = Dnjs -Dbs-Dqt其中，Dc汽輪機(jī)排汽量，kg/sD.凝結(jié)水流量，kg/snjsDbs凝汽器補(bǔ)水量，kg/s。中一一其他進(jìn)入凝汽器汽側(cè)的蒸汽或水流量，kg/s若不存在相關(guān)的測點，可查看熱平衡圖，根據(jù)負(fù)荷、排汽量的變化情況來擬合排汽量隨 負(fù)荷的變化曲線。3.2.3 對數(shù)平均溫差蒸汽與冷卻水的對數(shù)平均溫

9、差，根據(jù)下式計算：Attw2tw1Attw2tw1lnt t -sw1t ts w2式中：Atm凝汽器對數(shù)平均溫差，。Cts凝汽器內(nèi)凝結(jié)水飽和溫度，Ctw1、tw2冷卻水入口、出口溫度，C計算當(dāng)前傳熱系數(shù)根據(jù)下式：Q = 1000D (h h ) + 1000 * D (h h )c c vqt qt v或者Q= c D Atww計算當(dāng)前總的傳熱量，再計算當(dāng)前傳熱系數(shù)：QA Atcm式中：Q凝汽器的熱負(fù)荷，WDc汽輪機(jī)排汽量，kg/shc汽輪機(jī)排汽焓，kJ/kghv凝汽器飽和水焓，kJ/kg。中一一其他進(jìn)入凝汽器汽側(cè)的蒸汽或水流量，kg/S 人中一一其他進(jìn)入凝汽器汽側(cè)的蒸汽或水的焓，kJ/kg

10、K當(dāng)前凝汽器的總體傳熱系數(shù)，W/(m2K)m2Ac凝汽器的冷卻水管外表面總面積，取設(shè)計參數(shù)即可, Atm蒸汽與冷卻水之間的對數(shù)平均溫差，。m2c 冷卻水比熱容，J/(kg K),可取值4187WDw進(jìn)入凝汽器的冷卻水量，kg/sAt冷卻水溫升，C計算當(dāng)前清潔系數(shù)根據(jù)下式計算：其中：B c當(dāng)前清潔系數(shù)K當(dāng)前凝汽器的總體傳熱系數(shù)，W/(m2K)K0基本傳熱系數(shù)，查表Bt冷卻水進(jìn)口溫度修正系數(shù)，查表 Bm冷凝管材料壁厚修正系數(shù)，查表3.5 計算當(dāng)前清潔度根據(jù)下式計算其中：Ec當(dāng)前的清潔度，%當(dāng)前清潔系數(shù)Bc0設(shè)計的清潔系數(shù)般認(rèn)為清潔度小于95%，即認(rèn)為凝汽器已經(jīng)臟污。4 冷卻水量不變時的清潔度計算4

11、 冷卻水量不變時的清潔度計算I三l = = i清潔系數(shù)計算公式如下，Bc = Bc = k B B0tmc D Atw wA At K B Bc m 0 t m當(dāng)假定冷卻水流量不變時，凝汽器冷凝管的清潔度計算如下：c D At廠 B 4a aWKbb.E = * 100 =c_m 0； 丁m * 100c Bc D AtAcAtm0K00Bt0Bm0AcAtm0K00Bt0Bm0其中，K0、K00當(dāng)前、設(shè)計時基本傳熱系數(shù)，W/(m2 K)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的表格可知， 其僅與冷凝管外徑和管內(nèi)水速有關(guān)，因此當(dāng)假定冷卻水流量不變時，K0 =K00Bt、Bt0當(dāng)前、設(shè)計時冷卻水進(jìn)口溫度修正系數(shù)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中

12、的表格可知，其 僅與冷卻水入口水溫有關(guān)。Bm、Bm0當(dāng)前、設(shè)計時冷凝管材料壁厚修正系數(shù)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的表格可知， 其僅與冷凝管材料及管子壁厚有關(guān)，因此Bm=Bm0cw、cw0當(dāng)前、設(shè)計時冷卻水比熱容，J/(kgK),水溫變化不大時，可認(rèn)為：cw=cw0Dw、Dw0當(dāng)前、設(shè)計時冷卻水流量Dw、Dw0w w0AtAt、 0當(dāng)前、設(shè)計時冷卻水溫升，CA tmA tm、A tm0從而，清潔度計算公式為：AtAt BAtAt BE = * 100 =m-t0 * 100cAt0At At BatV0 m tm0 t05 冷卻水量變化時的清潔度計算若凝汽器的冷卻水量是動態(tài)變化的，并且沒有流量測點，此時，需要

13、根據(jù)汽輪機(jī)的排汽量來反算冷卻水量。計算凝汽器傳熱量Q=D(h -h)+y 1000 D.(h. - h )c c v i i vi 其中，Q凝汽器的傳熱量(或熱負(fù)荷)，WDc進(jìn)入凝汽器的蒸汽量，kg/shc蒸汽的焓，kJ/kghv凝結(jié)水焓，kJ/kgDi其他進(jìn)入凝汽器的蒸汽或水，kg/shi其他進(jìn)入凝汽器的蒸汽或水的焓，kg/s計算傳熱系數(shù)計算當(dāng)前傳熱系數(shù)：K = A Atcm 式中：K當(dāng)前凝汽器的總體傳熱系數(shù)，W/(m2K)Q凝汽器的熱負(fù)荷，Wm2Acm2Atm蒸汽與冷卻水之間的對數(shù)平均溫差，。C計算冷卻水流量Qc Atw其中，Dw進(jìn)入凝汽器的冷卻水量，kg/sQ凝汽器的傳熱量(或熱負(fù)荷)，

14、Wc 冷卻水比熱容，J/(kg K),可取值4187WAt冷卻水溫升，。C5.4 計算冷卻水流速根據(jù)冷卻水流量計算冷凝管內(nèi)冷卻水流速：Z*DVww=nP*n*4d2其中，V冷凝管內(nèi)水速，m/sWZ凝汽器的流程數(shù)，單流程為1,雙流程為2n冷凝管的總根數(shù)d2冷凝管的內(nèi)徑，mD 進(jìn)入凝汽器的冷卻水流量，kg/sWP冷卻水密度，kg/m3計算當(dāng)前清潔系數(shù)根據(jù)下式計算其中：B c當(dāng)前清潔系數(shù)K當(dāng)前凝汽器的總體傳熱系數(shù)，W/(m2K)K0基本傳熱系數(shù)，查表或根據(jù)擬合公式計算Bt冷卻水進(jìn)口溫度修正系數(shù)，查表或根據(jù)擬合公式計算Bm冷凝管材料壁厚修正系數(shù)，查表或根據(jù)擬合公式計算5.6 計算當(dāng)前清潔度根據(jù)下式計算

15、：BcO其中：Ec當(dāng)前的清潔度，%B c當(dāng)前清潔系數(shù)Bc0設(shè)計的清潔系數(shù)6 附錄關(guān)于國標(biāo)中圖表的擬合曲線。冷卻水進(jìn)口溫度修正系數(shù)擬合曲線冷卻水進(jìn)口溫度修正系數(shù)表進(jìn)口 水溫Bt進(jìn)口 水溫Bt進(jìn)口 水溫Bt進(jìn)口 水溫Bt進(jìn)口 水溫Bt進(jìn)口 水溫Bt00.66990.818180.963271.047361.092451.1290.50.6779.50.82618.50.9727.51.0536.51.09445.51.13110.685100.834190.976281.052371.096461.1331.50.69310.50.84219.50.98328.51.05537.51.09946.

16、51.13420.702110.85200.989291.058381.101471.1362.50.71111.50.85820.50.99429.51.0638.51.10447.51.13830.719120.866210.999301.063391.106481.143.50.72712.50.87521.51.00430.51.06639.51.10848.51.14240.735130.883221.008311.068401.114.50.74413.50.89122.51.01331.51.07140.51.11350.752140.899231.017321.074411.1

17、155.50.7614.50.90623.51.02232.51.07741.51.11660.768150.914241.026331.079421.1186.50.77715.50.92224.51.02933.51.08142.51.1270.785160.93251.033341.083431.1227.50.79416.50.93825.51.03734.51.08543.51.12480.802170.946261.04351.088441.1258.50.8117.50.95526.51.04435.51.0944.51.127擬合后的多項式曲線方程為：B t = -6.3636

18、4*10-9*t5 + 9.74620*10-7*t4 - 5.13120*10-5*t3 + 8.82654*10-4*t2 +1.15650*10-2*t + 6.74579*10-1或者Bt = -0.00000000636364*t5 + 0.000000974620*t4 0.0000513120% + 0.000882654*t2 +0.0115650*t + 0.6745796.1.2 基本傳熱系數(shù)擬合曲線對于常見的外徑為22.225.4mm的冷凝管，其基本傳熱系數(shù)如下表所示?；緜鳠嵯禂?shù)表流速m/s11.21.41.61.71.81.922.1傳熱系數(shù)W/(m2K)270229623200342135263628372838253919流速m/s2.22.32.42.62.833.23.4傳熱系數(shù)W/(m2K)4012