汽轮机轴封加热器换热性能计算

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.23028

发电技术 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (6): 817-823.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.23028

汽轮机轴封加热器换热性能计算

梁岩芳¹^,², 彭姝璇¹, 崔永军³, 罗建超³, 何垚年³, 白林超¹, 付经伦¹^,⁴^,⁵

^1.中科南京未来能源系统研究院，江苏省南京市 210000
^2.南京师范大学能源与机械工程学院，江苏省南京市 210023
^3.华能北京热电有限责任公司，北京市朝阳区100023
^4.中国科学院工程热物理研究所，北京市海淀区100190
^5.中国科学院大学，北京市海淀区100000

收稿日期:2023-03-09 出版日期:2023-12-31 发布日期:2023-12-28
通讯作者: 付经伦
作者简介:梁岩芳(2000)，女，硕士研究生，研究方向为传热与流体网络，221912015@njnu.edu.cn；
彭姝璇(1995)，女，硕士，研究方向为叶轮机械优化设计与流动分析，pengshuxuan@njiet.cn；
崔永军(1977)，男，高级工程师，研究方向为燃气-蒸汽联合循环机组运维技术，3862986@qq.com；
付经伦(1979)，女，博士，研究员，研究方向为叶轮机械透平强耦合研究及燃机数字化，本文通信作者，fujl@iet.cn。
基金资助:
国家自然科学基金项目(51776201);江苏省碳达峰碳中和科技创新专项资金(重大科技示范)(BE2022614)

Calculation of Heat Transfer Performance of Steam Turbine Shaft Sealing Heater

Yanfang LIANG¹^,², Shuxuan PENG¹, Yongjun CUI³, Jianchao LUO³, Yaonian HE³, Linchao BAI¹, Jinglun FU¹^,⁴^,⁵

^1.Nanjing Institute of Future Energy System, Nanjing 210000, Jiangsu Province, China
^2.School of Energy and Mechanical Engineering, Nanjing Normal University, Nanjing 210023, Jiangsu Province, China
^3.Huaneng Beijing Thermal Power Co. , Ltd. , Chaoyang District, Beijing 100023, China
^4.Institute of Engineering Thermophysics, Chinese Academy of Sciences, Haidian District, Beijing 100190, China
^5.University of Chinese Academy of Sciences, Haidian District, Beijing 100000, China

Received:2023-03-09 Published:2023-12-31 Online:2023-12-28
Contact: Jinglun FU
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(51776201);Special Funds for Science and Technology Innovation of Carbon Peaking and Carbon Neutrality in Jiangsu Province (Major S&T Demonstration)(BE2022614)

摘要/Abstract

摘要：

轴封加热器是汽轮机机组中的换热装置，对轴封系统的工作性能有重要的影响。提出一种在已知参数较少的情况下，通过迭代计算得出轴封加热器相关参数的计算方法，并与Aspen Plus软件计算得到的轴封加热器基本换热参数进行对比验证，误差在0.4%以内，表明所提出的计算方法可靠性较高。以华能北京热电有限责任公司联合循环汽轮机组实际应用为例，使用该计算方法计算进口参数改变时的壳程出口液相、气相流量并建立进口参数波动与加热器换热参数间的关联模型，验证了该方法的有效性。

关键词: 汽轮机, 轴封加热器, 进口参数, 迭代计算, 关联模型

Abstract:

The shaft seal heater is a heat exchange device in a steam turbine, which plays an important role to the performance of the shaft seal system. Based on limited data, a method for calculating the relevant parameters of the shaft seal heater was proposed by using an iterative algorithm. The algorithm was validated by comparing the calculated basic heat transfer parameters of the shaft seal heater with the results from Aspen Plus software. The discrepancy is within 0.4%, which validates the iterative algorithm presented in this paper. Taking the practical application of the combined cycle steam turbine unit of Huaneng Beijing Thermal Power Co., Ltd. as an example, the liquid phase and gas phase flow at the outlet of the shell side, under the condtion of inlet parameter change, were calculated by using this method. Moreover, the correlation model between the fluctuation of import parameters and the heat transfer parameters of the heater was established to verify the effectiveness of the method.

Key words: steam turbine, sealing heater, import parameters, iterative calculation, correlation model

中图分类号:

TK 26

梁岩芳, 彭姝璇, 崔永军, 罗建超, 何垚年, 白林超, 付经伦. 汽轮机轴封加热器换热性能计算[J]. 发电技术, 2023, 44(6): 817-823.

Yanfang LIANG, Shuxuan PENG, Yongjun CUI, Jianchao LUO, Yaonian HE, Linchao BAI, Jinglun FU. Calculation of Heat Transfer Performance of Steam Turbine Shaft Sealing Heater[J]. Power Generation Technology, 2023, 44(6): 817-823.

图/表 7

图1 管壳式换热器结构示意图

Fig. 1 Structure diagram of shell and tube heat exchanger

图2 进口参数改变后的轴加计算流程图

Fig. 2 Flow chart of shaft addition calculation after the change of inlet parameters

图3 总换热量一定，壳程进口蒸汽质量分数不同时壳程流量变化

Fig. 3 Variation of shell process flow rate for different mass fractions of steam inlet to the shell process for a given total heat exchange

图4 轴封系统与轴封结构示意图

Fig. 4 Schematic diagram of shaft seal system and shaft seal structure

图5 轴封溢流改造示意图

Fig. 5 Diagram of shaft seal overflow transformation

图6 进口参数改变，壳程进口蒸汽质量分数与壳程出口液相流量变化

Fig. 6 When the inlet parameters change, the mass fraction of inlet steam on the shell side and the liquid phase flow rate at the outlet of the shell side change

图7 进口参数改变，壳程进口蒸汽质量分数与壳程出口气相流量变化

Fig. 7 When the inlet parameters change, the mass fraction of inlet steam on the shell side and the gas phase flow rate at the outlet of the shell side change

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汽轮机轴封加热器换热性能计算

Calculation of Heat Transfer Performance of Steam Turbine Shaft Sealing Heater

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