汽轮机设计水温与设计背压的确定
汽轮机设计水温与设计背压的确定
一、循环冷却水系统
循环冷却水系统是电厂中非常重要的辅助生产系统，它的主要作用是让汽轮
机发电做功后的乏汽在凝汽器中冷凝成水，冷却作用直接影响机组的运行经济性。
1、循环冷却水系统的组成
系统主要包括冷却塔、循环水泵、凝汽器水侧及相应的连接管道。
（附图）
2、主要工作循环流程
循环水在凝汽器内冷却乏汽---冷却塔蒸发降温---循环水泵---凝汽器
二、凝汽器内热交换原理
1、管侧循环水温升：Δt=q/C*m
q---乏汽的汽化潜热
C---水的比热
m---冷却水循环倍率（单位质量的乏汽所需冷却水质量的倍数）常规电厂中乏汽的汽化潜热差别很小，水的比热是定值，循环水温升由循环倍
率决定。一般来讲，循环水温升8~12℃，所对应的循环倍率为70~45倍。
2、汽侧乏汽凝结水温：ts=t进+Δt+δt
t进---循环冷却水进口水温
Δt---循环水温升
δt---凝汽器端差（HEI标准规定不应低于2.8℃，一般取3~4℃），
端差越小，凝汽器面积越大。
三、冷却塔内热交换
冷却塔内水与空气通过接触传热和蒸发传热使水温降低。接触传热就
是指水与空气温差传热；蒸发传热就是热水吸热蒸发，使水温降低。
循环冷却水出塔水温t出塔=t 湿球+δ
逼
近
値
t
湿球---大气湿球温度，同等焓値空气状态下，空气中水蒸气达到饱和时的空气温度。
δ逼近値---大气湿球温度与出塔水温之间的温度差，一般自然冷却塔取
4~8℃。与凝汽器端差概念相似，逼近値越小，冷却塔的面积越大。
四、国内规范对设计循环冷却水温和设计背压的取值
1、气候特点和冷却水温
国内大部分地区处于亚热带大陆性气候，四季分明，年温差在40~50℃
之间，电厂冷却水温变化幅度也较大。
2、冷却水设计水温和冷却倍率
为保证工程的技术经济合理性，《水工设计规范》DL/T5339-2006中规
定冷却水设计水温按照国内设计规范宜取用年平均水温并予以化整，
在实际工程设计中水工工艺专业根据建厂地点多年气象数据，得出年
平均湿球温度，经冷端优化程序，求得冷却水设计水温和相应的冷却
倍率，此过程通常应在项目可研阶段完成，以便于汽轮机主设备招标，
在此阶段，汽机专业应先提出同类工程的TMCR工况凝汽量资料。
国内工程设计
2、汽机设计背压的确定
根据供水专业提出的冷却水设计水温，考虑凝汽器循环水温升和端差
及余量后，汽机专业可初定汽机设计背压，并在主机规范书中体现，
同时也提出凝汽器冷却倍率的要求，最终在主机技术协议中确定。
根据优化经验，汽机设计背压对应的排汽温度与冷却水设计水温温差
在11~15℃之间，一般可取13℃，即10℃循环水温升加上3℃端差。
3、循环冷却水最高计算温度
在主机厂提供热平衡图后，初设阶段热机专业提出夏季工况TRL、最大连续出力工况TMCR的凝汽量资料，供水专业再进行详细优化核算冷却塔面积。
在此过程中，为保证机组在全年最热时期的满发，还有一个冷却水最高计算温度
的概念（一般为33℃），该値用于校核在汽机最高满发背压TRL工况（一般为
11.8kPa）下冷却水系统的能力，也就是说供水专业要按多年夏季3个月内的日
平均气温下计算出塔水温不高于汽机最高满发背压时对应的冷却水温进行校核。五、国外工程设计背压探讨
国外工程因地域气候、设计体系等差异，在工程实践中对有些概念的理解
是不一致的，如果直接按翻译成中文名词，按国内规范的解释可能会造成
误解。
1、循环水出塔设计温度与凝汽器设计冷却水温
按照国内规范，循环水出塔设计温度与凝汽器设计冷却水温是同一概
念。但国外如印度、印尼工程中，循环水出塔设计温度是针对冷却塔
设计的，而凝汽器设计冷却水温则是针对汽轮机设计的，前者往往比
凝汽器设计冷却水温略高。
例1:W工程合同在冷却塔章节描述：设计环境湿球温度28℃，逼近
値5℃，那么循环水出塔设计温度为33℃。
合同在汽机章节中对凝汽器冷却水设计温度规定为32℃，按此与汽机厂确定汽机背压为9kPa。
例2：苏门达腊工程合同规定机力塔进口空气设计温度为29℃，逼近値5℃，循环水出塔设计温度为34℃。
合同汽机章节中原文规定背压为9kPa，并指出与规定背压相对应的冷却水设计水温为32℃。
2、国外工程设计背压的确定
通常国际工程招标文件应明确汽机设计背压以作为机组考核的重要
依据，但近来国外某些工程也出现了需要投标方自行确定设计背压的情况应该给
予高度重视，在设计中严格按照合同或招标文件中的气象数据及边界条件合理确定循环水出塔设计温度，根据要求的循环水冷却倍率和规定端差求出排汽汽温和
相应的背压，满足合同要求。
2、两个常用的工程数据
1）冷却倍率增加或减少5倍，汽轮机排汽温度约相应降低或提高1℃
2）冷却塔面积增加或减少10%，汽轮机排汽温度约相应降低或提高0.5℃
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