[发明专利]一种考虑多种影响因素的空冷岛最低防冻流量计算方法

说明书

本发明提供一种考虑多种影响因素的空冷岛最低防冻流量计算方法，其考虑了排汽参数变化、蒸汽流量分布不均和污垢热阻的影响，将空冷凝汽器换热性能的分析与变工况计算进行结合，根据机组运行测点采集的数据，并通过一系列的计算和修正得出最低防冻流量的指导值，在保证精确度的同时兼顾了使用的便利性。

技术领域

本发明涉及一种考虑多种影响因素的空冷岛最低防冻流量计算方法。

背景技术

我国直接空冷机组主要位于北方富煤干旱的地区，而且这些地区冬季环境气温比较低，故在冬季，机组的防冻对机组的安全运行至关重要，虽然到目前为止，我国借鉴了一些国外设计和运行经验以及自己积累的一些特有的运行经验，能较大程度上解决冬季空冷散热器管束的冻结问题，但在我国高寒地区，冬季最低溫度能达到零下50℃左右，一些高寒地区的防冻还存在一些欠缺，给直接空冷机组的安全经济稳定的运行带来非常大的隐患。

单排管空冷凝汽器管内蒸汽是通过换热管及翅片与管外空气进行换热凝结的，若管外空气流量过大或管内蒸汽流量过小，大部分蒸汽就会在管束内沿管程提前被凝结为水，在沿管壁向下流动时还会继续被冷却，冷凝水渐渐由饱和水变为过冷水，且过冷度越来越大。温度下降至0℃以下，流体就会发生缓慢冻结。冻结现象发生以后，蒸汽流道会越变越窄，会出现蒸汽流速降低、流动中止等现象，使冻结面积进一步增大，甚至整个冷却单元的管束冻坏，导致机组停机的恶果。因此，为保证直接空冷机组的安全稳定运行，对空冷岛防冻技术进行相关研究是很有意义的。

对于典型的直接空冷机组，其空冷凝汽器由大量的单排蛇形翅片管组成。管内流体结冻的情况有两种：

(1)当外界环境溫度低于0℃时，若凝汽器管束内的蒸汽流量在限定时间(一般为2小时)内未达到设计中规定的最小防冻流量，蒸汽在散热器管束的前一段就已凝结完毕，在管束的后半段凝结水发生过冷却，冷凝水渐渐由饱和水变为过冷水，且过冷度越来越大，直至冻结；

(2)当外界环境温度低于0℃时，汽轮机排汽管道、蒸汽分配管道密封不严或蒸汽流量太少，会导致大量空气存在于翅片管中。逆流单元顶端的翅片管内不可凝气体积存较多，不能及时排出，逆流单元顶端的空冷凝汽器管束会逐渐堵塞。散热器翅片管内的流体流动受到阻碍，导致流速下降，流体在单排管内前半段也已凝结完毕，在后半段就会出现过冷却甚至结冰现象。

由上可见，空冷岛发生冻结的主要原因在于蒸汽流量过低。因此，保证空冷岛内有足够的蒸汽是直接空冷机组在冬季正常启动和运行的关键。需要设定一个最小防冻流量，避免机组排汽量小于最小防冻流量。

目前机组最小防冻流量是直接由设计制造厂家给出的指导值，一般是给定排汽参数和环境温度下的流量值。

现有的确定空冷岛最低防冻流量的方法，主要存在以下问题：

(1)厂家直接提供的最低防冻流量值参考意义有限，使用不方便

设计制造厂家给出的最低防冻流量指导值一般是给定排汽参数和环境温度下的流量值，只代表了几个典型工况，值也是离散的。而机组实际运行中，所处的工况往往偏离这些典型工况，最低防冻流量指导值无法直接使用。通过插值的方法求取最低防冻流量，则可能带来额外的误差，使求取的值偏离真实值。特别是若出现求取值低于真实值的情况，运行人员照此执行，会使管束冻结的风险增大。可见厂家直接提供的最低防冻流量值参考意义有限，使用不方便。

(2)不考虑排汽参数的影响

设计制造厂家给出的最低防冻流量指导值一般是给定排汽参数下的流量值，没有考虑排汽参数的变化，也就是排汽压力、温度和湿度改变所造成的影响。而机组实际运行中，排汽参数往往偏离给定值，单位质量蒸汽所携带的热量会高于/低于设计值。而且通过简单的计算可知，偏离的程度较大，无法进行忽略。

(3)不考虑蒸汽流量分布不均带来的影响