汽机带蒸汽冷却器的加热器出水及疏水温度测算方法

摘要

一种汽机带蒸汽冷却器的加热器出水及疏水温度测算方法。选取机组设计工况或性能考核试验工况作为基准工况，并选取基准工况下第j级加热器的热力参数：壳侧压力、抽汽温度、壳侧抽汽焓值、出水温度、进水温度和机组功率，计算出基准工况下加热器蒸汽冷却段的传热特征系数。在火电厂厂级监控信息系统SIS或分散控制系统DCS的数据库中读取或计算出实际工况下的壳侧压力、抽汽温度、第j级加热器进水温度和机组功率，根据基准工况加热器蒸汽冷却段传热特征系数以及实际工况的机组功率计算得到实际工况下的加热器传热特征系数，最终经过迭代计算得到实际工况下的出水温度，疏水温度等于壳侧压力下的饱和温度。

主权项

1.一种汽机带蒸汽冷却器的加热器出水及疏水温度测算方法，其特征在于，步骤1：计算基准工况下加热器蒸汽冷却段与纯凝结段的中间过渡点温度选取机组额定功率设计工况或性能考核试验工况作为基准工况，符号加上标字母“o”的参数表示其为基准工况下的参数，并选取基准工况下第j级加热器的热力参数：壳侧压力抽汽温度壳侧抽汽焓值出水温度进水温度和机组功率并根据IAPWS-IF97工业用水和水蒸汽热力性质模型计算基准工况下壳侧压力对应的饱和温度饱和气焓值以及饱和水焓值由基准工况下的壳侧压力抽汽温度并根据IAPWS-IF97工业用水和水蒸汽热力性质模型计算基准工况下的壳侧抽汽焓值由加热器蒸汽冷却段热平衡方程：纯凝结段热平衡方程：式中：j为加热器编号，按照加热器抽汽压力由高到低分别编号为1～n号，n为大于1的正整数；为第j级加热器抽汽量，单位为kg/h；为第j级加热器壳侧抽汽焓值，单位为kJ/kg；为第j级加热器壳侧压力对应的饱和气焓值，单位为kJ/kg；为第j级加热器壳侧压力对应的饱和水焓值，单位为kJ/kg；为第j级加热器给水流量，单位为kg/h；C_p为给水的定压比热容，取为定值：4.1868kJ(kg·℃)；为第j级加热器的出水温度，单位为℃；为第j级加热器的进水温度，单位为℃；整理后得到蒸汽冷却段与纯凝结段的中间过渡温度与加热器进水、出水温度的关系式：$t_{\mathrm{wsj}}^o=\frac{t_{\mathrm{wj}}^o+t_{w(j+1)}^o·(h_{\mathrm{nj}}^o-h_{\mathrm{ssj}}^o)/(h_{\mathrm{ssj}}^o-h_{\mathrm{swj}}^o)}{(h_{\mathrm{nj}}^o-h_{\mathrm{ssj}}^o)/(h_{\mathrm{ssj}}^o-h_{\mathrm{swj}}^o)+1},$步骤2：计算基准工况下加热器蒸汽冷却段的传热特征系数由基准工况下蒸汽冷却段传热方程：其中：下标“SC”表示是蒸汽冷却段，为基准工况下蒸汽冷却段传热系数K与传热面积F的乘积，单位为kJ/(m²·℃·h)·m²；为基准工况下蒸汽冷却段给水流量D_w与给水的定压比热容C_p的乘积，单位为kg/h·kJ/(kg·℃)；基准工况下蒸汽冷却段传热温差得到基准工况下蒸汽冷却段的传热特征系数步骤3：计算实际工况下加热器的出水温度t_wj和疏水温度t_dj：步骤3.1：在火电厂厂级监控信息系统SIS或分散控制系统DCS的数据库中读取实际工况下的壳侧压力p_nj、抽汽温度t_j、第j级加热器进水温度t_w(j+1)和机组功率P_e，若在火电厂厂级监控信息系统SIS或分散控制系统DCS的数据库中没有读取到实际工况下的壳侧压力p_nj，则通过计算得到实际工况下的壳侧压力p_nj，再根据IAPWS-IF97工业用水和水蒸汽热力性质模型计算出实际工况下的壳侧压力p_nj对应的实际工况下的饱和温度t_sj、饱和气焓h_ssj以及饱和水焓h_swj，若在火电厂厂级监控信息系统SIS或分散控制系统DCS的数据库中没有读取到实际工况下的抽汽温度t_j，则通过计算得到实际工况下的抽汽温度t_j，若在火电厂厂级监控信息系统SIS或分散控制系统DCS的数据库中没有读取到实际工况下的第j级加热器进水温度t_w(j+1)，则通过计算得到实际工况下的第j级加热器进水温度t_w(j+1)，所述的计算实际工况下的壳侧压力p_nj的方法是：在火电厂厂级监控信息系统SIS或分散控制系统DCS的数据库中读取实际工况下的抽汽压力p_j，计算实际工况下的壳侧压力p_nj＝p_j·(1-δp_j)，δp_j为管道压损率，δp_j＝3％～5％；所述的计算实际工况下的抽汽温度的t_j的方法是：令实际工况下壳侧抽汽焓值h_nj取为基准工况下的壳侧抽汽焓值变工况下壳侧抽汽焓值与基准工况下的壳侧抽汽焓值基本相等，再根据IAPWS-IF97工业用水和水蒸汽热力性质模型，由壳侧抽汽焓值h_nj和实际工况下的壳侧压力p_nj可计算出实际工况下的抽汽温度t_j；所述的计算实际工况下的第j级加热器进水温度t_w(j+1)的方法是：在火电厂厂级监控信息系统SIS或分散控制系统DCS的数据库中读取实际工况下的第j+1级加热器壳侧压力p_n(j+1)，若在火电厂厂级监控信息系统SIS或分散控制系统DCS的数据库中没有读取到实际工况下的第j+1级加热器壳侧压力p_n(j+1)，则在火电厂厂级监控信息系统SIS或分散控制系统DCS的数据库中读取实际工况下的第j+1级加热器抽汽压力p_j+1，计算实际工况下的第j+1级加热器壳侧压力p_n(j+1)＝p_j+1·(1-δp_j+1)，δp_j+1为实际工况下的第j+1级加热器的管道压损率，δp_j+1＝3％～5％；然后根据IAPWS-IF97工业用水和水蒸汽热力性质模型计算实际工况下的第j+1级加热器壳侧压力p_n(j+1)对应的饱和温度t_s(j+1)，并用饱和温度减去第j+1级加热器在设计工况下的端差θ_j+1，并以此差值为实际工况下的第j级加热器进水温度t_w(j+1)，即t_w(j+1)＝t_s(j+1)-θ_j+1，步骤3.2：出水温度的迭代计算及其步骤：设置实际工况下的出水温度t_wj的迭代初值，取实际工况下的加热器进水温度t_w(j+1)+15作为迭代初始值(t_wj)_k＝0，其中下标k为迭代次数；由出水温度t_wj计算蒸汽冷却段与纯凝结段中间过渡温度：${\left(t_{\mathrm{wsj}}\right)}_k=\frac{{\left(t_{\mathrm{wj}}\right)}_k+t_{w(j+1)}·(h_{\mathrm{nj}}-h_{\mathrm{ssj}})/(h_{\mathrm{ssj}}-h_{\mathrm{swj}})}{(h_{\mathrm{nj}}-h_{\mathrm{ssj}})/(h_{\mathrm{ssj}}-h_{\mathrm{swj}})+1}---\left(1\right)$计算出中间过渡温度(t_wsj)_l，然后根据蒸汽冷却段传热规律、数值试验和基于样本的模型参数辨识算法，由基准工况相应加热器蒸汽冷却段传热特征系数以及实际工况的机组功率计算得到实际工况下的加热器传热特征系数，最终根据此传热特征系数和中间过渡温度计算实际工况下的出水温度：${\left(t_{\mathrm{wj}}\right)}_{k+1}=\frac{t_j-t_{\mathrm{sj}}}{\ln \frac{t_j-{\left(t_{\mathrm{wj}}\right)}_k}{t_{\mathrm{sj}}-t_{\mathrm{wsj}}}/[{\left(\frac{\mathrm{KF}}{D_w{C}_p}\right)}_{\mathrm{SC}}^o·{\left(\frac{P_e}{P_e^o}\right)}^m]+1}+{\left(t_{\mathrm{wsj}}\right)}_k---\left(2\right)$其中：m为实际工况下的机组功率P_e与基准工况下的机组功率比值的指数，对于高压加热器m＝0.6，对于低压加热器m＝0.3，若当前出水温度(t_wj)_k不符合收敛条件则将出水温度新值代入式(1)继续迭代，所述迭代收敛条件为：Δt_wj＝|(t_wj)_k+1-(t_wj)_k|≤0.01，满足迭代计算收敛条件的当前出水温度(t_wj)_k+1作为加热器的出水温度t_wj最终值，步骤3.3：疏水温度的计算：由加热器纯凝结段相变传热机理，抽汽在凝结传热过程中保持温度为壳侧压力下的饱和温度，得出疏水温度t_dj等于壳侧压力下的饱和温度t_sj。