[發明專利]汽機帶蒸汽冷卻器的加熱器出水及疏水溫度測算方法

有效

• 申請號: 201010150270.2
• 申請日: 2010-04-16
• 公開（公告）號: CN101832545A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 王培紅;王泉;殷捷;許寅;李兵
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: F22D1/32
• 分類號: F22D1/32;F01K11/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 黃雪蘭

1.一種汽機帶蒸汽冷卻器的加熱器出水及疏水溫度測算方法，其特征在于，

步驟1：計算基準工況下加熱器蒸汽冷卻段與純凝結段的中間過渡點溫度t_wsj^o：

選取機組額定功率設計工況或性能考核試驗工況作為基準工況，符號加上標字母“o”的參數表示其為基準工況下的參數，并選取基準工況下第j級加熱器的熱力參數：殼側壓力p_nj^o、抽汽溫度t_j^o、殼側抽汽焓值h_nj^o、出水溫度t_wj^o、進水溫度t_w(j+1)^o和機組功率P_e^o，并根據IAPWS-IF97工業用水和水蒸汽熱力性質模型計算基準工況下殼側壓力p_nj^o對應的飽和溫度t_sj^o、飽和氣焓值h_ssj^o以及飽和水焓值h_swj^o，由基準工況下的殼側壓力p_nj^o、抽汽溫度t_j^o并根據IAPWS-IF97工業用水和水蒸汽熱力性質模型計算基準工況下的殼側抽汽焓值h_nj^o，

由加熱器蒸汽冷卻段熱平衡方程：純凝結段熱平衡方程：

式中：j為加熱器編號，按照加熱器抽汽壓力由高到低分別編號為1～n號，n為大于1的正整數；

D_j^o為第j級加熱器抽汽量，單位為kg/h；

h_nj^o為第j級加熱器殼側抽汽壓力焓值，單位為kJ/kg；

h_ssj^o為第j級加熱器殼側壓力對應的飽和氣焓值，單位為kJ/kg；

h_swj^o為第j級加熱器殼側壓力對應的飽和水焓值，單位為kJ/kg；

D_wj^o為第j級加熱器給水流量，單位為kg/h；

C_p為給水的定壓比熱容，取為定值：4.1868kJ/(kg·℃)；

t_wj^o為第j級加熱器的出水溫度，單位為℃；

t_w(j+1)^o為第j級加熱器的進水溫度，單位為℃；

整理后得到蒸汽冷卻段與純凝結段的中間過渡溫度t_wsj^o與加熱器進水、出水溫度的關系式：

twsjo=twjo+tw(j+1)o·(hnjo-hssjo)/(hssjo-hswjo)(hnjo-hssjo)/(hssjo-hswjo)+1,]]>

步驟2：計算基準工況下加熱器蒸汽冷卻段的傳熱特征系數

由基準工況下蒸汽冷卻段傳熱方程：

其中：下標“SC”表示是蒸汽冷卻段，(KF)_SC^o為基準工況下蒸汽冷卻段傳熱系數K與傳熱面積F的乘積，單位為kJ/(m²·℃·h)·m²；

(D_wC_p)_SC^o為基準工況下蒸汽冷卻段給水流量D_w與給水的定壓比熱容C_p的乘積，單位為kg/h·kJ(kg·℃)；

基準工況下蒸汽冷卻段傳熱溫差

得到基準工況下蒸汽冷卻段的傳熱特征系數

步驟3：計算實際工況下加熱器的出水溫度t_wj和疏水溫度t_dj：

步驟3.1：在火電廠廠級監控信息系統SIS或分散控制系統DCS的數據庫中讀取實際工況下的殼側壓力p_nj、抽汽溫度t_j、第j級加熱器進水溫度t_w(j+1)和機組功率P_e，若在火電廠廠級監控信息系統SIS或分散控制系統DCS的數據庫中沒有讀取到實際工況下的殼側壓力p_nj，則通過計算得到實際工況下的殼側壓力p_nj，再根據IAPWS-IF97工業用水和水蒸汽熱力性質模型計算出實際工況下的殼側壓力p_nj對應的實際工況下的飽和溫度t_sj、飽和氣焓h_ssj以及飽和水焓h_swj，若在火電廠廠級監控信息系統SIS或分散控制系統DCS的數據庫中沒有讀取到實際工況下的抽汽溫度t_j，則通過計算得到實際工況下的抽汽溫度t_j，若在火電廠廠級監控信息系統SIS或分散控制系統DCS的數據庫中沒有讀取到實際工況下的第j級加熱器進水溫度t_w(j+1)，則通過計算得到實際工況下的第j級加熱器進水溫度t_w(j+1)，

所述的計算實際工況下的殼側壓力p_nj的方法是：

在火電廠廠級監控信息系統SIS或分散控制系統DCS的數據庫中讀取實際工況下的抽汽壓力p_j，計算實際工況下的殼側壓力p_nj＝p_j·(1-δp_j)，δp_j為管道壓損率，δp_j＝3％～5％；

所述的計算實際工況下的抽汽溫度的t_j的方法是：

令實際工況下殼側抽汽焓值h_nj取為基準工況下的殼側抽汽焓值h_nj^o，變工況下殼側抽汽焓值與基準工況下的殼側抽汽焓值基本相等，再根據IAPWS-IF97工業用水和水蒸汽熱力性質模型，由殼側抽汽焓值h_nj和實際工況下的殼側壓力p_nj可計算出實際工況下的抽汽溫度t_j；

所述的計算實際工況下的第j級加熱器進水溫度t_w(j+1)的方法是：

在火電廠廠級監控信息系統SIS或分散控制系統DCS的數據庫中讀取實際工況下的第j+1級加熱器殼側壓力p_n(j+1)，若在火電廠廠級監控信息系統SIS或分散控制系統DCS的數據庫中沒有讀取到實際工況下的第j+1級加熱器殼側壓力p_n(j+1)，則在火電廠廠級監控信息系統SIS或分散控制系統DCS的數據庫中讀取實際工況下的第j+1級加熱器抽汽壓力p_j+1，計算實際工況下的第j+1級加熱器殼側壓力p_n(j+1)＝p_j+1·(1-δp_j+1)，δp_j+1為實際工況下的第j+1級加熱器的管道壓損率，δp_j+1＝3％～5％；然后根據IAPWS-IF97工業用水和水蒸汽熱力性質模型計算實際工況下的第j+1級加熱器殼側壓力p_n(j+1)對應的飽和溫度t_s(j+1)，并用飽和溫度減去第j+1級加熱器在設計工況下的端差θ_j+1，并以此差值為實際工況下的第j級加熱器進水溫度t_w(j+1)，即t_w(j+1)＝t_s(j+1)-θ_j+1，

步驟3.2：出水溫度的迭代計算及其步驟：

設置實際工況下的出水溫度t_wj的迭代初值，取實際工況下的加熱器進水溫度t_w(j+1)+15作為迭代初始值(t_wj)_k＝0，其中下標k為迭代次數；

由出水溫度t_wj(假設)計算蒸汽冷卻段與純凝結段中間過渡溫度：

(twsj)k=(twj)k+tw(j+1)·(hnj-hssj)/(hssj-hswj)(hnj-hssj)/(hssj-hswj)+1---(1)]]>

可計算出中間過渡溫度(t_wsj)_l，然后根據蒸汽冷卻段傳熱規律、數值試驗和基于樣本的模型參數辨識算法，由基準工況相應加熱器蒸汽冷卻段傳熱特征系數以及實際工況的機組功率計算得到實際工況下的加熱器傳熱特征系數，最終根據此傳熱特征系數和中間過渡溫度計算實際工況下的出水溫度：

(twj)k+1=tj-tsjlntj-(twj)ktsj-twsj/[(KFDwCp)SCo·(PePeo)m]+1+(twsj)k---(2)]]>

其中：m為實際工況下的機組功率P_e與基準工況下的機組功率P_e^o比值的指數，對于高壓加熱器m＝0.6，對于低壓加熱器m＝0.3，

若當前出水溫度(t_wj)_k不符合收斂條件則將出水溫度新值代入式(1)繼續迭代，所述迭代收斂條件為：Δt_wj＝|(t_wj)_k+1-(t_wj)_k|≤0.01，

滿足迭代計算收斂條件的當前出水溫度(t_wj)_k+1作為加熱器的出水溫度t_wj最終值，

步驟3.3：疏水溫度的計算：

由加熱器純凝結段相變傳熱機理，抽汽在凝結傳熱過程中保持溫度為殼側壓力下的飽和溫度，得出疏水溫度t_dj等于殼側壓力下的飽和溫度t_sj。