直接空冷凝汽器的设计优化研究

发布时间：2017-04-26 00:04

  本文关键词：直接空冷凝汽器的设计优化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 目前在我国富煤缺水的中西部投运了多台能大量节约水资源的直接空冷机组,本文针对该种机组初投资大,煤耗高等劣势进行了设计优化研究。从三方面入手,首先是单目标的设计优化,鉴于空冷机组固定投资和运行费用两方面的因素,根据热力学和热经济学原理建立了以年度费用最小为目标的目标函数,除综合了年运行费用和投资费用,还考虑了残值、贴现率、工程经济服务年限和设备折旧率,对每项分别推导出了求解的公式。由于初始温差和空气侧流速的大小关系到空冷系统的造价和系统的运行费用,所以把这两者做为设计变量,得到的优化结果合理。随后对两设计变量和电价、煤价、设计气温五个参数进行了敏感性分析,研究它们对换热面积年折算费用、风机年折算费用、风机群年耗电费用、年煤耗费用和年度费用的影响程度,分析图显示选择的两个设计变量是合理的,两个经济性参数中电价的变化对优化结果影响很大,同时年度费用对设计气温变化反映灵敏,因此对电价和设计气温的估计要准确。另外还分析了环境温度变化对机组经济性的影响,结果显示环境温度变化对机组背压影响较大,温度升高背压也升高,又导致了热耗值增大,从而供电煤耗增加,增加了运行费用,这就需要合理的定出机组运行的最佳真空,通过调节风机运行来使其维持在最佳真空附近。 其次对空冷凝汽器进行了多目标设计优化,重量是结构和几何尺寸的直接函数,而具体结构和尺寸的确定又与装置别的因素有关,凝汽器的有用功损失是由传热温差和压差引起的,这可以用单位传热量的总有用功损失费用来衡量,因此选取了最小重量和最小损失费用两个目标。选取翅片管间距、每排管子数、翅片距、每米翅片数、迎面风速和排汽压力为设计变量,将制造和运行的要求做为约束条件,用改进的非劣分类遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行了优化求解,优化结果真实可信,为以后建立更为复杂的多目标优化模型提供依据。 真空是机组经济性的一个重要指标。研究机组运行时的真空变化情况可同时为运行优化和设计优化提供依据。由于空冷凝汽器真空体庞大,不可避免要漏入空气,本文分析了在漏空气情况下热负荷、管外污垢热阻、环境温度和空气流速等运行参数对真空变化速度的影响程度,结果显示在漏入空气量一定的情况下,前三者对真空的影响较大。最后对设计好的机组进行了变工况研究,研究运行热负荷,空气流速,环境温度和管外污垢变化对机组真空的影响。
【关键词】：空冷凝汽器 优化设计 单目标 多目标 真空
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TK264.11
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 课题背景8-9
• 1.2 空冷技术发展现状9-16
• 1.2.1 空冷技术分类及发展9-13
• 1.2.2 直接空冷技术优化研究现状13-15
• 1.2.3 直接空冷存在问题及解决办法15-16
• 1.3 本文主要工作16-18
• 2 直接空冷凝汽器的单目标设计优化18-37
• 2.1 引言18
• 2.2 优化准备18-21
• 2.2.1 直接空冷系统设计气温的选择18-19
• 2.2.2 空冷汽轮机特性数据的处理19-21
• 2.3 目标函数和设计变量21-22
• 2.4 求解目标函数22-24
• 2.4.1 换热面积费用T_c22-23
• 2.4.2 风机费用T_f23
• 2.4.3 风机群年耗电费用Y_f23
• 2.4.4 年煤耗费用Y_m23-24
• 2.5 优化过程24-25
• 2.6 优化结果及分析25-26
• 2.7 满发温度及满发背压的确定26
• 2.8 敏感性分析26-32
• 2.8.1 ITD 变化的影响27-28
• 2.8.2 V_F 变化的影响28-29
• 2.8.3 电价Pe 的影响29-30
• 2.8.4 煤价Pc 的影响30
• 2.8.5 设计气温的影响30-32
• 2.9 环境温度变化的经济性影响分析32-35
• 2.10 本章小结35-37
• 3 直接空冷凝汽器的多目标设计优化37-51
• 3.1 引言37
• 3.2 优化准备37-40
• 3.2.1 饱和压力向饱和温度的换算37-38
• 3.2.2 传热系数和阻力压降的计算38-40
• 3.3 多目标设计优化模型40-44
• 3.3.1 最小重量目标函数40-42
• 3.3.2 最小总损失费用目标函数42-43
• 3.3.3 约束条件43-44
• 3.4 优化算法44-47
• 3.4.1 NSGA 算法44-46
• 3.4.2 NSGA-Ⅱ算法46-47
• 3.5 优化过程47-48
• 3.6 优化结果及分析48
• 3.7 本章小结48-51
• 4 空冷凝汽器真空的研究分析51-60
• 4.1 引言51
• 4.2 考虑漏空气因素的空冷凝汽器真空分析51-56
• 4.2.1 空冷凝汽器压力变化速度的数学模型51-53
• 4.2.2 仿真试验结果及分析53-56
• 4.3 直接空冷系统变工况特性研究56-59
• 4.4 本章小结59-60
• 结论及展望60-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-67
• 附录 作者在攻读学位期间发表的文章67-68

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 杨锋;路远明;刘百强;贾长青;杨博;冯志力;陈良才;;组合式空冷器热负荷分配的优化分析[J];石油化工设备;2012年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 谢静岚;直接空冷机组凝汽器最佳真空的研究[D];华北电力大学（北京）;2011年

2 胡乔良;火电厂直接空冷系统设计优化研究[D];东北电力大学;2010年

  本文关键词：直接空冷凝汽器的设计优化研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：327325