直接空冷凝汽器的設計優(yōu)化研究.pdf

1、目前在我國富煤缺水的中西部投運了多臺能大量節(jié)約水資源的直接空冷機組，本文針對該種機組初投資大，煤耗高等劣勢進行了設計優(yōu)化研究。從三方面入手，首先是單目標的設計優(yōu)化，鑒于空冷機組固定投資和運行費用兩方面的因素，根據(jù)熱力學和熱經濟學原理建立了以年度費用最小為目標的目標函數(shù)，除綜合了年運行費用和投資費用，還考慮了殘值、貼現(xiàn)率、工程經濟服務年限和設備折舊率，對每項分別推導出了求解的公式。由于初始溫差和空氣側流速的大小關系到空冷系統(tǒng)的造價和系統(tǒng)的

2、運行費用，所以把這兩者做為設計變量，得到的優(yōu)化結果合理。隨后對兩設計變量和電價、煤價、設計氣溫五個參數(shù)進行了敏感性分析，研究它們對換熱面積年折算費用、風機年折算費用、風機群年耗電費用、年煤耗費用和年度費用的影響程度，分析圖顯示選擇的兩個設計變量是合理的，兩個經濟性參數(shù)中電價的變化對優(yōu)化結果影響很大，同時年度費用對設計氣溫變化反映靈敏，因此對電價和設計氣溫的估計要準確。另外還分析了環(huán)境溫度變化對機組經濟性的影響，結果顯示環(huán)境溫度變化對機組

3、背壓影響較大，溫度升高背壓也升高，又導致了熱耗值增大，從而供電煤耗增加，增加了運行費用，這就需要合理的定出機組運行的最佳真空，通過調節(jié)風機運行來使其維持在最佳真空附近。 其次對空冷凝汽器進行了多目標設計優(yōu)化，重量是結構和幾何尺寸的直接函數(shù)，而具體結構和尺寸的確定又與裝置別的因素有關，凝汽器的有用功損失是由傳熱溫差和壓差引起的，這可以用單位傳熱量的總有用功損失費用來衡量，因此選取了最小重量和最小損失費用兩個目標。選取翅片管間距、每

4、排管子數(shù)、翅片距、每米翅片數(shù)、迎面風速和排汽壓力為設計變量，將制造和運行的要求做為約束條件，用改進的非劣分類遺傳算法(NSGA-Ⅱ)進行了優(yōu)化求解，優(yōu)化結果真實可信，為以后建立更為復雜的多目標優(yōu)化模型提供依據(jù)。 真空是機組經濟性的一個重要指標。研究機組運行時的真空變化情況可同時為運行優(yōu)化和設計優(yōu)化提供依據(jù)。由于空冷凝汽器真空體龐大，不可避免要漏入空氣，本文分析了在漏空氣情況下熱負荷、管外污垢熱阻、環(huán)境溫度和空氣流速等運行參數(shù)對真