火力发电厂循环冷却水系统的设计分析

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山东煤炭科技 2009年第1期

火力发电厂循环冷却水系统的设计分析

梁永斌, 吕云鹏, 朱宏磊

(煤炭工业济南设计研究院有限公司, 山东济南 250031)

摘 要 该文分析了火力发电厂循环冷却水系统经济性和安全性, 讨论了凝汽器的传热特性, 以及冷却水的系统、流速及进口温度的影响, 并给出了影响冷却水系统可靠性的因素。

关键词 发电厂 循环 冷却 经济性 可靠性中图分类号TD823. 21 文献标识码 B

Abs tract This paper analyzes the economy and s afety of the recirculating cooling water system in the s team-po wer plant, and discusses the heat transfer characteris tic of the steam condenser, the influence of the cooling water s ystem, flow rate and inlet te mperature, and it als o tells us the elements that influence the reliability of the cooli ng water system.

K ey words Steam-power plant Circul ate Cooling Economy Reliability

循环冷却水系统是以水作为冷却介质, 并循环使用的一种冷却水系统。主要由冷却设备(常称换热设备, 如换热器、冷凝器、反应器) 、水泵和管道组成。在凝汽器中, 循环水将汽轮机排汽冷凝下来, 带走蒸汽放出的汽化潜热, 并因此在凝汽器中形成高度真空, 从而降低了汽轮机的排汽压力, 使汽轮机的理想焓降增大, 功率增加。合理设计的冷却水系统应能保证汽轮机在其它条件相同下具有最大的出力。要保证汽轮机具有较高的经济性和可靠性, 就必须保证循环冷却水系统能够安全可靠地工作。

1 循环冷却水系统的经济性分析

从凝汽器传热的角度分析对循环水参数的要求。在凝汽器中, 换热管外进行的是蒸汽的凝结放热。蒸汽在管子外表面上冷凝, 一般以膜状凝结方式。Nusselt 研究了水平单管管外凝结平均放热系数的表达式:

32K g 01Q 1C

A . 25 W P (m 2#K ) m =0. 7251z 式中K (m #K) ; 1) ) ) 凝结液的导热系数, W P

Q P m 3; 1) ) ) 凝结液的密度, kg L 1) ) ) 凝结液的动力粘度, Pa #s; C ) ) ) 汽化潜热, J P kg; g ) ) ) 重力加速度, m P s 2d z ) ) ) 管子外径, m;

$t ) ) ) 蒸汽饱和温度与壁面温度的差值, K 。

实质上, 上式给出了影响凝汽器管外凝结放热的因素。

在凝汽器换热管内进行的是冷却水的强制对流换热。冷却水的设计参数对这一换热过程有较大的影

*收稿日期:2008-12-01

作者简介:梁永斌, 男, 助理工程师, 2004年毕业于山东大学热能与动力工程专业, 获工学学士学位, 现在煤炭工业济南设计研究院有限响。如果换热管内的水速降低, 则由于层流附面层的影响, 使换热系数减少, 一般情况下, 当循环水流速为1. 5~2m P s, Re>10, 流动处于紊流状态, 此时的换热系数较层流时大, 其影响因素可由下式给出:

Nu =0. 023Re 0. 8Pr 0. 4式中:Nu ) ) ) 努谢尔特数;

Re )) ) 雷诺数; Pr ) ) ) 普朗特数;

就凝汽器总体而言, 凝结放热的换热系数要高于管内强制对流换热, 所以热阻大的一侧在管内。为了提高总体换热系数, 应强化管内的换热。提高冷却水流速是一个强化管内换热的有效措施, 而且采用较高的流速还能防止管内结垢。但是, 这又使得凝汽器的水阻增大, 循环水泵的耗功增加。这里存在一个优化设计问题。最合理的工况就是在一定的冷却水流速下使收益最大。

冷却水的水温也是影响经济性的重要因素。对于任何一台换热器, 冷却水的进口水温在很大程度上决定了换热器的冷却效果。凝汽器和冷油器均是如此。对于凝汽器而言, 冷却水进口温度t w 1的大小, 不仅影响到冷却水在凝汽器中的温升$t , 而且还影响凝汽器的端差D t , 从而对于凝汽器的真空产生重大影响。随着t w 1的降低, 凝汽器的真空度会提高, 从而使热耗率和煤耗率均下降。资料表明, 对于一台250MW 的机组, 如果冷却水温度降低1e , 在五个月内可节约标准煤1700t, 经济效益巨大。

冷却水系统的工作方式对冷却水温度有较大的影响。目前的冷却水系统一般采用闭式循环, 冷却设备有机力通风塔、自然通风塔以及喷水冷却池。这些冷却设备的有效运行, 是获得较低冷却水温度的关键。2 循环冷却水系统的可靠性分析

循环冷却水系统的可靠性就是在规定的条件下在规定的时间内该系统能够正常工作并达到设计指标的

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综放工作面参数分析

黄庆国, 李纯宝

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2

(1. 山西大同大学工学院, 山西大同 037003; 2. 山东龙口矿业集团经济运行处, 山东龙口 265700)

摘 要 综放面参数选择影响因素很多, 该文在分析了采高、工作面长度、放顶煤高度、放煤步距等参数影响因素的基础上, 分别给出了相应的取值方法和范围, 对综放面参数确定有一定参考意义。关键词 综放面 放顶煤 参数选择中图分类号TD823. 49 文献标识码 C

Analysis on Parameters of Fully Mechanized Caving Face

Huang Qing-guo 1, LI Chun-bao 2

(1. College of Engineering of Shanxi University in Shanxi Province, Datong of Shanxi Province 037003

2. Economy runs officee of Longkou Mineral Industry Group Company, 265700)

Abs tract There are many factors that affect the choice of full y mechaniz ed cavi ng face parameters. In this paper, the mi ning hei ght, length of the face, cavi ng height, caving step, and other parameters were analyzed, then the appropriate method and the scope of value were given. This is useful to determine the parameters to a certai n extent.

K ey words fully mechanized caving face; top coal caving; parameters selection

综采放顶煤采煤法是厚及特厚煤层开采优先采用的方法, 已经成为我国厚煤层矿区建设高产高效矿井的重要技术途径, 能否合理确定综放工作面参数, 是决定综采放顶煤技术成败的关键。1 工作面采高

目前我国缓倾斜综采放顶煤工作面的采煤机割煤高度在2. 5~3. 5m 。工作面的出煤量由采煤机割煤和放顶煤两部分组成, 其生产能力取决于开采煤层厚度, 而与采煤机割煤高度无关。综放面合理采高主要根据

*收稿日期:2008-11-12

作者简介:黄庆国(1961-) , 男, 河北阜平县人, 山西大同大学工学院, 副教授, E-mail:hbhqg2009@163. com

工作面的通风要求、放顶煤液压支架的稳定性、煤壁的稳定性、合理采放高度比以及工作面合理操作空间等因素所决定。

¥工作面通风要求。由于放顶煤工作面增加了放顶煤出煤点, 工作面粉尘浓度高于普通综采工作面, 因此工作面的风速不能过高。

¦支架造价及稳定性。通常情况下, 采高越大, 支架的造价越高, 而且稳定性越差, 尤其当采高超过一定限度后, 支架的重量和造价会大幅度地增加, 因此在确定工作面采高时, 应考虑支架投入多少的因素。

§煤壁的稳定性。采高越大, 煤壁的稳定性越差, 当采高在2. 5m 以上时, 为保证煤壁的稳定性, 支架需加设防片帮装置。

概率。精确的获得这一概率值是困难的, 因为目前可靠性数据的积累较少, 尽管如此, 仍可以对该系统的可靠性进行定性分析。

循环冷却水系统的可靠性与组成这个系统的各个设备的可靠性以及系统的连接方式有关。设备的可靠性与制造厂的机加工水平、设计水平、材料性质等有较大关系。为了提高系统的可靠性, 一般均要进行可靠性设计。例如循环水泵的配置及连接, 一般设置两台或三台循环水泵, 其中一台备用, 连接采用冗余方式并联连接。根据可靠性理论, 并联连接方式的可靠性与并联设备的个数、并联设备的可靠性以及转换开关的可靠性有关。并联设备的个数越多, 并联设备的可靠性越高, 整个并联系统的可靠性就越高。两台或多台冷油器的并联设置也是基于上述理论。3 结语

(1) 火力发电厂循环冷却水系统对于保证电厂的, (2) 为了提高经济性, 凝汽器中可采用适当的强化传热措施, 如改膜状凝结为珠状凝结, 换热系数可提高数十倍。提高冷却水流速为强化传热的有效措施之一, 但要优化考虑, 选一个最佳流速。

(3) 尽量保持较低的冷却水进口温度是取得高经济效益的关键措施。除了恰当的设计循环冷却水系统外, 还要适当选择冷却设备、并尽量采用强化传热传质的措施, 尽量提高冷却效果。

(4) 设计循环冷却水系统时要进行可靠性评价, 对于重要部分, 要采用冗余措施, 控制软件要具有容错功能, 以便整个系统的可靠性提高。参考文献

[1]裘烈钧, 孙奉仲. 大功率汽轮机运行. 水电出版社, 1994, 6. [2]齐复东. 电站凝汽设备和冷却系统. 水电出版社, 1990, 5.

[3]张开菊. 第十届全国水动力学术会议文集. 海洋出版社, 1996, 9. [4]J. R. Stoker, The Elec tion of Large Steam Surface Condensers, Ingersoll-Rand Company, 1967.