蔺旭森、董曙君
内蒙古京能康巴什热电有限公司 内蒙古 鄂尔多斯 017010
摘要：近年来表面式间接空冷技术因其耗水量低、耗电量小的特点，在我国北方地区得到了推广应用。但由于该项技术应用起步较晚，从已经投运的项目来看，无论从系统设计、设备选型、还是从运行操作等方面，间接空冷技术的应用仍然处于一种较为粗犷的状态，存在较大的优化空间。本文基于采用数值仿真方法研究表面式间接空冷机组的变工况特性，得到各参数之间的变化规律，为运行调整提供理论依据和指导；通过试验确定机组在某一负荷下，针对不同的间冷塔出水温度，得到最佳循环水流量和最佳背压，使机组增加的电功率与循环水泵耗电量之差值最大，求出机组的最佳背压和与之对应的最佳循环水流量；在循环水泵工频和变频两种模式下，给出循环水泵运行调整方法，为机组冬季工况时循环水流量和冷却风流量调整最佳方法提供依据。
关键词：表面式间接空冷、优化、最佳背压
引言
汽轮机冷端设备运行时，机组背压存在一个最佳值，一方面，在机组负荷和主、再热蒸汽参数一定的条件下，背压与机组微增功率有着密切的关系，背压减小，机组出力增加，背压增大，机组出力减小；另一方面，机组运行背压是由机组负荷、凝汽器进水温度和循环水流量决定的，在机组负荷和凝汽器进水温度一定的条件下，背压随循环水流量的改变而改变，而循环水流量的变化直接影响到循环水泵的耗功。增大循环水泵的流量，机组背压减小，机组出力增加，但循环水泵的耗功也同时增加。如果机组功率的增量与循环水流量增加所引起的耗功量之差存在极大值，此时的背压为最佳背压，对应的循环水流量为最佳流量,本文在表面式间接空冷塔数值模拟的基础上，通过试验获得机组最佳背压和最佳循环水流量，为机组的安全、经济运行提供依据，使汽轮机冷端设备运行得到优化。
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1.1.2空冷塔空气侧的数值模拟结果
图1：刮北风，风速2.4m/s时空冷塔空气侧的数值模拟图
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由图1可得出如下结论：以刮北风为例，散热器进、出口低温区分布在间冷塔内靠北侧的迎风侧扇区，#1机组为3、4号扇区；#2机组为3、4号扇区。
1.2空冷塔内部及周围流场分布
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由图2可推测出随着风速增加，在空冷塔内部会产生漩涡，使塔外的空气无法被正常吸入；漩涡严重时，甚至会导致塔内的热空气流出，使局部散热器翅片进口空气温度升高，甚至接近散热器翅片出口温度，这种现象的出现会导致夏季高温、大风天气时，主机背压的快速上升。
1.3空冷扇热器内水侧分析
1.3.1扇区流量分布曲线
图3：八扇区流量分配曲线
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由上图可知：八个扇区的流量分配没有特别明显的差别。靠近出、入水母管的第一、八扇区的流量相对大一些，二扇区流量整体偏小一些。
1.3.2扇区出水温度曲线
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从上图可以看出，八个扇区的出水温度没有统一的规律，当风速较小时温度分布相对比较均匀，没有大的波动。当风速较大时（10.1℃、13.2℃、9.5℃）扇区出水温度分布明显不均，迎风侧出水温度偏低。
1.3.3冷却三角处温度分布
图4：冷却三角处温度曲线
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从上两图可以看出迎风侧冷却三角空气出口沿高度方向有明显温度变化，在15米位置（5测点）的空气温度相对较高，再向上空气温度有少许变化。背风侧沿高度方向空气温度没有明显的变化趋势。
2.循环水泵流量功耗测试
改变三台循环水泵运行组合方式，调整循环水泵变频器输出：
（1）使用FLC超声波流量计测出不同运行组合方式、不同变频器输出时循环水系统流量；
（2）循环水泵不同组合方式、不同变频器输出时，累计1小时循环水泵总耗电量，求取不同运行方式时的功耗；
计算公式：△NP=f1(Q)
式中： △NP：循环水泵功耗增量kw； Q～循环水流量
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3.变背压机组微增功率试验
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3.1 175MW微增功率(背压递减)
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3.3 350MW微增功率（背压递减）
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4.结论
4.1 由空冷塔内部及周围流场分布数值模拟可知：夏季高温、大风天气时，在空冷塔内部会产生漩涡，使塔外的空气无法被正常吸入；漩涡严重时，甚至会导致塔内的热空气流出，使局部散热器翅片进口空气温度升高，甚至接近散热器翅片出口温度，这种现象的出现会导致夏季主机背压的快速上升。
4.2 由循环水泵流量功耗测试和变背压机组微增功率试验中的数据可求得机组的最佳背压，对应的循环水流量为最佳流量。
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即可得出最佳循环水流量，对应的背压为最佳背压。
通过大量试验计算，获得机组的最佳背压，为机组的安全、经济运行提供依据，使汽轮机冷端设备运行得到优化。
5.参考文献
①GB 8117–2 《汽轮机热力性能验收试验规程》
②ASME PTC6—1996 《汽轮机性能试验规程——美国国家标准》
③冯景，刘志刚，1000MW机组间冷空冷系统设计研究，（J），电力建设，2009，30（12）:46-48
④赵振国，冷却塔（M）.北京：中国水利水电出版社，1996