[发明专利]一种引起凝汽器真空恶化的临界漏空气量的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种引起凝汽器真空恶化的临界漏空气量的计算方法。

背景技术

凝汽器是火电机组的重要辅机，在电厂热力循环中起着举足轻重的作用，其运行状况恶化将直接引起汽轮机排汽压力上升，机组热耗汽耗增大，出力下降，危害机组的安全、经济运行，因此凝汽器的正常运行对火电厂的安全、经济的运行有着决定性的影响。

凝汽器的换热过程比较特殊，壳侧工质在流动换热过程中伴随着相变。而且因为凝汽器壳侧处于真空状态，外界空气不可避免的随着蒸汽或是通过管道缝隙漏入凝汽器的壳侧。空气的相对含量会随着蒸汽沿流程的凝结而不断增加，逐步形成了壳侧的多组分复杂蒸汽流。不凝结空气的存在也增加了壳侧的传热热阻，在管道表面形成一层气膜，从而降低了传热系数。

漏入凝汽器设备的空气量对蒸汽凝结放热的影响不仅是漏空气量大小的影响，还取决于汽气混合物的流动速度，也就是空气抽气器的抽吸能力。抽气器工作状况直接影响空气在凝汽器中的积聚程度。图1是典型的抽气器和凝汽器的特性曲线图，曲线1是抽气压力的特性曲线，曲线2是凝汽器压力的特性曲线，曲线2由三段组成：AB段是一条水平直线，称为热工特性区，在该区内凝汽器内的压力基本保持不变，压力主要与排入的蒸汽流量、冷却水流量、冷却水入口温度和管壁污垢等有关系，漏空气量的增大对凝汽器压力的影响很小，可以忽略不计。该区是凝汽器的最佳工作区。

在漏空气量继续增大并达到一个临界值G_acr，即B点时，漏空气开始影响蒸汽的凝结换热，凝汽器压力和抽气压力曲线逐渐开始趋近。BC段称为恶化过渡区，凝汽器压力随着漏空气量增大开始增大；当漏气量继续增大到G_a.2，即C点时，凝汽器压力和抽气压力曲线基本趋于平行一致。CF段称为真空恶化区，随着漏空气量继续增大，真空急剧恶化。

由上可知，漏空气量对凝汽器的影响存在一个临界值，在临界值之前，凝汽器能维持正常的真空，达到临界值之后，凝汽器真空开始恶化。因此，确定引起凝汽器真空恶化的临界漏空气量，能够为电厂凝汽器的安全经济运行提供指导。

发明内容

本发明的目的就是解决上述问题，提供一种引起凝汽器真空恶化的临界漏空气量的计算方法，该方法在负荷及抽气器容积出力不变的情况下，通过建立凝汽器的一维稳态换热模型，计算漏空气量变化时凝汽器真空的变化情况，从而确定引起凝汽器真空恶化的临界漏空气量。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案，包括：

一种引起凝汽器真空恶化的临界漏空气量的计算方法，包括以下步骤：

(1)给定漏空气量G_a的初始值，设定初始的迭代参数：凝汽器压力对应的饱和蒸汽温度t_s0，由汽侧温度减去冷却水进口温度得到凝汽器的初始温差；

(2)计算初始传热系数K，根据所述初始传热系数K计算冷却水进出口温差Δt和冷却水管的蒸汽凝结量G_c；

(3)根据给定漏空气量G_a的初始值和排入凝汽器蒸汽流量G_s，计算蒸汽流过第一根冷却管后的相对空气含量ε₁；

(4)通过实验测得纯蒸汽的放热系数a_s0；根据实验数据拟合出代表含气蒸汽放热系数占纯蒸汽放热系数的百分比与空气相对含量关系的多项式，进而得到蒸汽流过第一根冷却管后的相对空气含量ε₁对应的含气蒸汽放热系数；

(5)根据得到的蒸汽流过第一根冷却管后的相对空气含量ε₁对应的含气蒸汽放热系数，重新计算传热系数K、冷却水进出口温差以及冷却水管的蒸汽凝结量；

(6)将步骤(5)中计算的冷却水管的蒸汽凝结量与步骤(2)中计算的冷却水管的蒸汽凝结量进行比较，如果两者差值大于设定阈值，则取两步计算的冷却水管的蒸汽凝结量的平均值，返回步骤(3)计算；否则，得到迭代后的相对空气含量ε₁，传热系数K、冷却水出口水温t2，凝汽器端差以及排入凝汽器蒸汽流量G_s；

(7)根据步骤(4)中得到的蒸汽流过第一根冷却管后的相对空气含量ε₁，计算当前蒸汽分压力下的饱和温度t_s，并作为下一步迭代计算的初始温度，所述饱和温度减去冷却水进水温度得到下一步迭代计算的初始温差；