基于在线清洗的凝汽器性能分析与优化

摘要

凝汽器系统是凝汽式火电机组的重要组成部分，节能降耗潜力巨大。为保证凝汽器在最佳真空下工作，本文在对凝汽器性能进行分析监测的基础上，进行循环水系统优化和凝汽器清洁优化研究。论文主要内容及研究成果如下:
　　1.凝汽器性能分析与监测
　　(1)在对凝汽器总传热系数典型计算方法分析对比的基础上，结合实际传热系数，建立了包含结构修正系数的凝汽器理想传热系数、凝汽器清洁率和污垢热阻的算法模型;
　　(2)结合试验数据，探讨了污垢热阻中渐进热阻和时间常数的确定方法;
　　(3)建立了凝汽器变工况模型，并分析了冷却水量、负荷和环境温度对凝汽器压力的影响规律。
　　2.凝汽器循环水系统的优化研究
　　(4)采用机理建模与试验样本相结合的方法，建立了循环水泵特性和管路特性模型，确定了单泵低速、单泵高速、双泵低速、双泵一高一低、双泵高速5种等典型组合方式的工作点;
　　(5)基于汽轮机微增出力特性，建立了功率，背压修正曲线;
　　(6)分别以机组功率增量收益最大化和广义经济收益最大化为优化目标，对600MW机组的5种不同循环水泵组合方式进行优化调度，确定了典型泵组合的等效益曲线和最佳真空，对比了不同优化目标选择对优化解的影响;
　　(7)针对典型日负荷曲线与典型季节日夜温差变化特点，确定了典型季节典型日收益最大的循环水泵组合方式优化解，避免了频繁切换。
　　3.凝汽器清洁优化研究
　　(8)建立了基于单位时间内平均经济损失最小原则的清洗优化模型，确定了给定冷却水量时凝汽器在线清洗的最佳清洗周期、临界清洁率和临界热阻，分析了煤价等影响因素对清洗策略的影响。
　　(9)结合典型季节典型日循环水泵组合方式优化解，考虑了冷却水量对污垢热阻的影响，确定了相应的最佳清洗周期，验证算例表明，夏季和冬季的最佳清洗周期差异明显。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 凝汽器系统研究现状

1．2．1 凝汽器性能研究现状

1．2．2 循环水系统优化研究现状

1．2．3 凝汽器清洗研究现状

1．3 本文研究内容

第二章 凝汽器特性

2．1 引言

2．2 凝汽器传热基本原理

2．2．1 热平衡方程式

2．2．2 冷却水温升△t

2．2．3 传热端δt

2．2．4 凝汽器压力ρk

2．3 凝汽器总传热系数K

2．3．1 别尔曼公式

2．3．2 美国传热学会(HEI)公式

2．3．3 分部计算公式

2．3．4 三种计算方法的比较

2．4 凝汽器变工况

2．4．1 凝汽器变工况计算及曲线绘制

2．4．2 凝汽器变工况分析

2．5 凝汽器性能在线监测

2．5．1 凝汽器实际传热系数计算

2．5．2 凝汽器管壁清洁率监测

2．5．3 凝汽器管侧污垢热阻监测

2．5．4 实例分析

2．6 本章小结

第三章 凝汽器循环水系统及汽轮机微增出力特性

3．1 引言

3．2 循环水系统特性

3．2．1 循环水泵的基本特性

3．2．2 管路特性

3．2．3 泵的运行工作点

3．2．4 泵的变速运行工作点

3．3 变速调节装置选择探讨及实例分析

3．3．1 变速调节装置选择

3．3．2 循环水系统工作点实例分析

3．4 汽轮机微增出力特性

3．5 本章小结

第四章 凝汽器循环水系统优化

4．1 引言

4．2 基于功率增量收益最大的优化模型

4．2．1 变工况下汽轮机组功率增量的确定

4．2．2 变工况下循环水泵耗功增量的确定

4．2．3 最佳真空的确定

4．2．4 优化实例

4．3 基于能量价值的广义经济收益优化模型

4．3．1 广义经济收益优化数学模型

4．3．2 优化实例

4．4 基于典型日负荷曲线的优化模型

4．5 本章小结

第五章 凝汽器清洁优化

5．1 引言

5．2 污垢增长模型及其影响

5．3 清洗装置运行影响

5．4 基于单位时间经济损失费用最小原则的清洗优化模型

5．4．1 机组煤耗增加引起经济损失Ym

5．4．2 清洗装置运行费用Y1

5．4．3 清洗装置折旧费用Y2

5．4．4 优化模型

5．5 优化实例

5．5．1 定冷却水量下清洗周期优化结果及分析

5．5．2 典型季节典型日清洗周期优化结果及分析

5．6 本章小结

第六章 结束语

致谢

参考文献

作者在硕士研究生阶段发表的论文及科研项目