300MW汽轮机组冷端运行优化的软件实现【最新毕业论文】.doc

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1、300MW汽轮机组冷端运行优的软件实现摘 要凝汽器是电厂重要设备之一，它的安全经济运行对电厂的安全经济运行具有重要的作用。本文建立了凝汽器变工况计算模型，以及不同参数对凝汽器真空的影响模型，通过建立了凝汽器变工况性能计算模型和机组最佳真空的计算模型，得到了不同冷却水进口温度和不同循环水栗组合方式下的的最佳运行真空，以300MW机组为例，进行了不同给水入口温度下和不同循环水泵运行组合方式下的机组耗功计算，得到了机组在全负荷范围内的最佳运行方式，进而达到节能降耗的目的。对于指导现场运行具有重要的现实意义。关键词：300MW；凝汽器；最佳真空；冷端OPERATION OF THE COLD END

2、OPTIMIZATION OF 300MW STEAM TURBINE UNIT ABSTRACTThe condenser is one of the important equipments in power plant, plays an important role in safe and economic operation of the safe and economic operation of power plant. This paper established the condenser off-design condition calculation model, and

3、 the influence of different parameters on the vacuum of condenser model, calculation model of off-design performance through the establishment of a condenser calculation model and the optimal vacuum, got the optimal operation of the vacuum of the different inlet temperature of cooling water and circ

4、ulating water chestnut combination way, to the 300MW unit as an example, the different water entrance temperature and different combinations of circulating water pump running under unit power calculation, obtained the best mode of operation in the entire load range of the unit, so as to achieve the

5、purpose of energy saving. Have important realistic meaning for guiding the operation.Key words:300MW; Condenser; Best Vacuum; cold side1目 录第一章 绪论11.1 课题的背景和意义11.2 本课题的研究现状及存在的问题21.2.1 本课题的研究现状21.2.2目前存在的问题31.3 本论文的主要工作5第二章 凝汽器的作用及其理论分析62.1 凝汽器的作用62.2 凝汽器的分类62.2.1 表面式凝汽器72.3 凝汽器的变工况模型82.3.1凝汽器的变工况模型1

6、02.4 背压变化对机组微增功率的影响142.4.1 背压变化对汽轮发电机组电功率影响的几种计算方法152.5 小结27第三章 300MW机组冷端优化方法计算483.1 计算参数483.2 300MW机组冷端优化方法计算493.2.1 优化原理及方法493.2.2 实例计算503.3 小结54第四章 汽轮机组冷端系统优化应用软件开发564.1 LABVIEW简介564.2软件开发604.2.1软件的理论模型604.2.2软件界面及功能614.3 软件实施62第五章 结论63参考文献6523第一章 绪论1.1 课题的背景和意义煤炭在我国能源构成中居主导地位，占我国一次能源生产和消耗的62%。进入

7、90年代以来，我国原煤产量就跃居世界第一，耗煤量也最大，占全世界耗煤总量的1/4。但是我国人均产能及消费量尚不及世界平均水平的一半，能源利用率目前也只有30%,低于世界先进国家2030个百分点。这就说明我国存在能源短缺和供应紧张状况的同时浪费惊人、有巨大的节能潜力。因此，深入持久地开展节能工作，走低能耗、高效益的道路，是解决中国能源问题的重要途径。凝汽器是火力发电机组冷端的主要换热设备，其任务是将凝汽式汽轮机的排汽凝结成水，并在汽轮机排汽口建立并保持一定的真空度，是影响热力系统冷端效率的主要因素。凝汽器的运行工况直接影响着冷端真空度，影响热力系统的经济性。凝汽器真空每降低l,汽轮机组循环热效率

8、降低1%左右，从而使供电煤耗增加3左右。其次，从设备的耗水量来看，凝汽器用水量大约占电厂总耗水量的42.8%79.5%,这对于位于缺水地区的电厂来说，是一个令人瞩目的数字。乌海热电采用冷水塔循环水方式，采用中水与地下水共同补入水塔水池。由于中水的水质差，易造成凝结器铜管腐蚀，在运行中发生泄露。又由于高纬度寒冷地带，冬夏季机组工况相差较大，冷水塔的进出口温度调节变化范围大，水量调节滞后且有较大偏差，导致耗水量和耗电量较大，直接影响到冷端系统的运行经济性能。因此，冷端系统尤其是凝汽器的防腐和节能技术问题一直是困扰火电厂生产运行的技术难题之一。因此，结合实际运行和检修经验对冷端系统进行优化分析，得出

9、机组冷端各设备最优运行工况，并在此基础上采取可行的措施优化运行或技术改造，提高冷端系统的经济性和安全性，对整个机组的节能改造提供有用的技术资料。已有资料报道：300MW机组凝汽器改造后，凝汽器真空比历史最好时期提高了2kPa,相当于热耗降低了137.2。因此，在系统分析计算的基础上，对冷端凝汽器进行运行优化，并结合运行和检修技改经验对凝汽器进行全面的分析，提出最佳的运行工况及相应的改造技术，以求凝汽器冷端系统达到节能、安全运行，对电站节能工作做出贡献。因此，本论文课题重点放在电站300MW汽轮机组凝汽器运行优化分析和节能改造研究方面。1.2 本课题的研究现状及存在的问题 1.2.1 本课题的研

10、究现状国内外学术研究关于凝汽器节能的研究颇多，对于300MW机组的学术研究、一般性技术改造已经比较成熟，但比较系统性的理论结合实际的机组改造成功案例不很多见，且各电站的条件不同，问题不具有同一性，目前，凝汽器最佳真空和循环水泵最佳组合方式的确定，一般都采用计算方法。为了便于说明，以一台汽轮机配两台定转速离心式循环水栗为例，来说明在某一确定的汽轮机排汽量和循环水入口温度下最佳真空计算方法的步骤。1.不同组合方式下循环水流量和循环水泵耗电量测量由于循环水流量和循环水泵耗电量无法通过计算准确得到，一般通过试验测量。即分别在单泵和双泵运行方式下，测量循环水流量及循环水泵总消耗电功率。只要循环水泵运行正

11、常，在单泵和双泵条件下的循环水流量和消耗功率基本不变。凝汽器循环水管内壁脏污使循环水流量的减小量与循环水流量的比值很小，可以忽略不计。同时，凝汽器循环水管内壁脏污只引起循环水泵电流的微小增大，亦即对循环水泵消耗功率的影响也可以忽略不计。2.计算循环水泵不同组合方式下的循环水温升和凝汽器端差在计算凝汽器端差的过程中要用到凝汽器总体传热系数。目前，凝汽器总体传热系数的计算还没有一个普遍公认的计算方法，各国（包括各汽轮机制造厂家）都有自己的经验公式。我国目前普遍采用的是前苏联全苏热工研究所（BTH)的别尔曼（)公式和美国传热学会推荐公式。3.计算不同组合方式下的凝汽器真空由以上方法计算出的凝汽器端差

12、和循环水温升以后，再结合当时的循环水入口温度可以计算出凝汽器内蒸汽的凝结温度，其相应的饱和压力即为凝汽器的压力。利用上述过程可以得到单泵和双泵运行时的凝汽器压力。由背压变化对汽轮发电机组电功率的影响曲线可以得到由单泵运行变为双泵运行时的汽轮发电机组电功率增加值，将汽轮发电机组电功率的增加值与单泵运行变为双泵运行时循环水泵所消耗功率的增加值进行比较，当两者之差大于零时应该釆用双泵运行，否则，应该单泵运行。 1.2.2目前存在的问题目前，对循环水系统优化运行的研究虽然已经取得了一定的进展，但是在寻求凝汽器最佳真空和机组最佳循环水流量的计算过程当中还有以下不严密之处,如果处理不当就会造成计算结果偏差

13、较大，从而不能真正保证运行方式最优。1.在确定汽轮机背压变化对汽轮发电机组电功率影响时，还存在不同的计算方法，如热力学方法、沐级变工况方法、回热系统热平衡法和等效热降方法等。这些计算结果之间还存在较大的差异，目前还没有一个被人们普遍接受的方法。2.当凝汽器真空提高时，虽然会使汽轮机的电功率提高，但另一方面会由于汽轮机背压的降低而使漏入凝汽器中的空气量增加，这样一方面使凝汽器中蒸汽的分压力降低，蒸汽分压力所对应的饱和温度会降低，这样就会产生凝结水的过冷。漏入的空气量越多，凝结水的温度就越低，产生的过冷度就愈大。另一方面也会随着漏入空气量的增加而使凝结水中的溶氧量增大。这样，虽然真空提高了，但由于

14、凝结水过冷度的增加而使汽轮机运行经济性有所降低,同时还由于溶氧量的增加，使化学除氧的费用增大。但现有的文献对这方面的考虑还不够完善。3.由级变工况可知，凝汽器真空并不是越高越好。因为当凝汽器达到极限真空后，再继续提高真空，将使汽轮机最末级达到膨胀极限，此时，提高真空，不仅不会提高汽轮机的运行经济性，反而会使汽轮机的经济性降低。此外，当凝汽器循环水流量过低时，将导致凝汽器内循环水流速过低，容易使凝汽器冷却水管结垢或堵塞。综上所述，凝汽器最佳真空的确定，应该全面考虑汽轮机背压变化后对经济性的影响。而目前各种文献在讨论凝汽器真空问题时，只是单纯从汽轮发电机组电功率和循环水泵消耗功率的角度考虑，从而不

15、能真正实现对汽轮机真空系统的优化。1.3 本论文的主要工作在对热电厂机组冷端凝汽器运行状况分析的基础上，提出系统的改造方案。本课题将致力于这几方面的工作：1.了解凝汽器的具体构造，掌握凝汽器的基本理论，研究凝汽器的结构参数、物性参数对凝汽器流动特性和传热过程的影响，及其凝汽器的变工况特性。2.利用末级变工况方法等效焓降法、计算背压变化对汽轮发电机组电功率的影响，从而找出一种简捷准确的计算方法。3.即从整个冷端系统的角度，系统地分析研究凝汽器端差、真空度、冷水塔进出口水温等参数对系统经济性的影响，提出调节措施，挖掘各种潜力，尽可能使凝汽器处于最优运行状态，提高冷端运行热经济性。4.对热电厂300MW机组进行冷端热力系统的优化分析，对夏季工况下机组的运行特性进行了分析和计算，比较季节变化对经济性的影响。通过冷端系统优化和节能潜力分析，探讨凝汽器的改造方案和节能潜力的大小。第二章 凝汽器的作用及其理论分析2.1 凝汽器的作用凝汽式汽轮机是现代火电站和核电站广泛采用的典型汽轮机。凝汽设备是凝汽式汽轮机装置的一个重要组成部分，在凝汽式汽轮机装置的热力循环中起着冷源的作用，使汽轮机排汽受到冷却水冷却并凝结为水，确保汽轮机排汽口形成高度真空，使蒸汽在汽轮机中膨胀到较低压力，以增加可用焓降，提高循环热效率。对于采用表面式凝汽器的凝汽设备，汽轮机排汽的凝结水，品质纯净，最适宜