空冷系統選擇

空冷系統選擇申小強李力娟陜西省電力設計院陜西西安710054【摘要】:本文根據國內某2×350Ⅷ電廠(chǎng)空冷系統選型的經(jīng)濟性數據進(jìn)行對比,分析對于特定地點(diǎn)電廠(chǎng)采用直接空冷或間接空冷系統的必要性?！娟P(guān)鍵詞】:直接空冷間接空冷初期投資年總費用中圖分類(lèi)號:TM6文獻標識碼:A文章編號1前言當前,用于發(fā)電廠(chǎng)的空冷系統主要有三種,即直接空冷、表凝式間接空冷系統和混凝式間接空冷系統。直接空冷系統多采用機械通風(fēng)方式,兩種間接空冷多采用自然通風(fēng)方式。以上三種空冷系統均在實(shí)際發(fā)電廠(chǎng)得以應用,三種系統各有優(yōu)缺點(diǎn)。直接空冷系統:特點(diǎn)有冷卻效率高,占地面積小,初投資少,系統簡(jiǎn)單、調節靈活,空冷凝汽器及其平臺建設周期短。但受環(huán)境風(fēng)的影響較大,空冷機組主廠(chǎng)房的布置方位受風(fēng)向的影響大,年平均運行背壓相對間冷較高,故運行煤耗較大間接空冷系統:特點(diǎn)有運行背壓較低,所以煤耗較低,受自然界大風(fēng)影響較直接空冷較小,空冷機組主廠(chǎng)房的布置方位不受風(fēng)向的影響,循環(huán)水泵揚程低,能耗少。但是循環(huán)水量大,凝結水精處理系統復雜;系統設備較多,控制復雜,采用全鋁散熱器,冬季抗凍性能差,使用有色金屬鋁量大,初投資增加,空冷塔占地面積大,冷卻塔建設周期長(cháng)。本文根據國內某2×350歴電廠(chǎng)直接空冷和間接空冷的技術(shù)經(jīng)濟比較選型分析,對同規模電丿的空冷系統選型進(jìn)行探討。2空冷技術(shù)分析1)直接空冷系統直接空冷系統亦稱(chēng)為ACC系統,它是指汽輪機的排汽引入室外空冷凝汽器內直接用空氣來(lái)冷凝。其工藝流程為汽輪機排汽通過(guò)大直徑的排氣管道引至室外的空冷凝汽器內,布置在空冷凝汽器下方的軸流冷卻風(fēng)機驅動(dòng)空氣流過(guò)冷卻器外表面,將排汽冷凝為凝結水,凝結水再經(jīng)泵送回汽輪機的回熱系統。2)混合式凝汽器間接空冷系統(海勒式Helr)混合式凝汽器間接空冷系統(海勒式)主要由混合式(噴射式)凝汽器和裝有福哥型散熱器的空冷塔構成。循環(huán)冷卻水在凝汽器內與汽輪機排汽直接接觸混合進(jìn)行熱交換,將其冷凝:受熱的循環(huán)冷卻水大部分在空冷塔散熱器(冷卻三角)內與空氣進(jìn)行熱交換,將冷卻水冷卻以使其重新循環(huán)利用,極少部分進(jìn)入汽輪機回熱系統。該系統發(fā)生兩次熱交換,其中一次為混合式,另一次為表面3)表面式凝汽器間接空冷系統(哈蒙式)表面式凝汽器間接空冷系統(哈蒙式)是在海勒式間接空冷系統的運行實(shí)踐基礎上發(fā)展起來(lái)的哈蒙式間接空冷系統由表面式凝汽器與空冷塔構成。冷卻循環(huán)水通過(guò)表面式凝汽器表面,將凝汽器內部的汽輪機排汽熱量帶走,將其冷凝;受熱的循環(huán)冷卻水全部進(jìn)入空冷塔翅片管束空冷散熱器冷卻。該系統亦發(fā)生兩次換熱均屬表面式該系統與常規的濕冷系統相似,但有著(zhù)本質(zhì)的不同。不同之處是用表面式對流換熱的空冷塔代替混合式蒸發(fā)冷卻換熱的濕冷塔,用堿性除鹽水代替循環(huán)水,用密閉式循環(huán)冷卻水系統代替開(kāi)敞式循環(huán)冷卻水系統。3空冷設計方案比較國內某2×350MW電廠(chǎng)空冷系統選型結果對技術(shù)參數進(jìn)行分析3.1間接空冷系統技術(shù)參數上述兩種間接空冷系統在實(shí)際工程中都有應用,結合兩種空冷系統的特點(diǎn)、本工程實(shí)際情況以及已經(jīng)投運機組的運行經(jīng)驗,綜合分析考慮確定:冷卻系統擬采用表面式凝汽器、塔外垂直布置形式的間接空冷系統?？绽渌M采用三塔合一(即空冷、脫硫、排煙合用一塔)的自然通風(fēng)冷卻塔。間接空冷系統優(yōu)化方法與直接空冷系統基本相同,也是利用年總費用最小法。經(jīng)過(guò)初步優(yōu)化計算確定本工程間接空冷系統主要技術(shù)參數、設備配置如下:表3-1間接空冷系統主要參數表(兩機一塔)單位表面式凝汽器間接空冷設計氣溫℃|18.52設計背壓kPa113冷卻倍率50冷卻三角個(gè)數個(gè)194(含2個(gè)短三角5冷卻三角形式福哥型鋁制芯管、翅片6冷卻三角布置形式塔外垂直布置7凝汽器面積34000t/h9塔形式鋼筋混凝土自然通風(fēng)冷卻塔10冷卻塔高17911令卻塔底部直徑14812散熱器外緣直徑15613冷卻塔進(jìn)風(fēng)口高度14循環(huán)水泵數量套2×215循環(huán)水泵揚程1916循環(huán)水泵電機功率kW2×2×160032直接空冷系統技術(shù)參數根據本工程現有資料借鑒以往工程設計經(jīng)驗,參考不同汽輪機背壓、不同管束迎面風(fēng)速等參數組合后確定的直接空冷系統方案主要技術(shù)參數、設備配置等表3-2系統主要參數(單臺機組)環(huán)境設計風(fēng)速設計氣溫18.5(對應THA)設計背壓滿(mǎn)發(fā)背壓:滿(mǎn)發(fā)氣溫34.2散熱器面積:869632迎面風(fēng)速m/s2.15風(fēng)機臺數臺30(順流24+逆流6)冷卻單元尺寸11.95m×11.725單片管束長(cháng)寬:10.50×2.3454空冷系統技術(shù)比較表4-1直接空冷系統和間接空冷系統( Heller)技術(shù)比較表序號比較項目方案1—直接空冷系統方案2——間接空冷系統1散熱器及空冷散熱器即為凝汽器。根據國采用福哥式散熱器,由16-18mm凝汽器內經(jīng)驗,ACC系統可以采用單排圓形鋁管套以600×150mm的大管或多排管。單排管為覆鋁鋼管片鋁翅片,片距288m,垂直釬焊鋁翅片結構,單排扁平管規|布置在自然通風(fēng)冷卻塔進(jìn)風(fēng)口外格為219×19mm,壁厚為側15mm;翅片規格為190×凝汽器采用噴射式混合凝汽器。19mm,壁厚為0.25mm,翅片間距2.3mm2防凍控制通過(guò)控制風(fēng)機轉速和開(kāi)啟臺數。切斷部分冷卻單元和控制百葉窗及運行容易控制。開(kāi)啟度調節進(jìn)風(fēng)量進(jìn)行防凍控冬季過(guò)冷度大,最低運行背壓在制。比較容易控制8~9kPa,影響運行經(jīng)濟性。冬季運行端差在0.8~1℃,最低運行背壓在55-65kPa,可以利用低溫環(huán)境獲得經(jīng)濟性3環(huán)境條件影受大氣溫度變化影響大,尤其受受大氣溫度變化影響比較大:對環(huán)境風(fēng)影響大(影響進(jìn)風(fēng)排風(fēng)條環(huán)境風(fēng)的敏感程度低于A(yíng)CC系件,不利風(fēng)向會(huì )出現大幅熱回流,統,基本不存在熱風(fēng)回流問(wèn)題。高溫時(shí)影響機組安全)4|噪聲基本無(wú)噪聲5散熱器臟污「臟物影響程度一般,容易清洗,臟物影響程度較ACC稍大,比較影響和清洗AcC布置在45m高的平臺上,沉容易清洗。散熱器在塔外從距地性能積在散熱器表面的臟污主要來(lái)自面15m高度垂直布置,臟污來(lái)源空氣中的粉塵和少量飛揚絮狀除了空氣中粉塵和少量飛揚絮狀物、還會(huì )截留少量地面雜質(zhì)。6抽真空系統系統規模大系統規模小通過(guò)上表技術(shù)分析比較,說(shuō)明這兩種空冷系統在電廠(chǎng)中均可采用,且各有特點(diǎn)。其中間接空冷系統除占地面積較大,防凍困難等不足外,從運行穩定性及經(jīng)濟性方面凸顯出它的特點(diǎn)。5空冷系統經(jīng)濟比較采用年總費用法來(lái)分析比較兩種空冷系統方案的經(jīng)濟性,即將總投資動(dòng)態(tài)分攤到經(jīng)濟運行年限內的每年,與年運行費用相加,得到年總費用,年總費用最小為最經(jīng)濟方案。運行費用計算及基礎數據機組利用小時(shí)數5500h經(jīng)濟運行年限20a標煤價(jià)(不含稅):430元/噸成本電價(jià)(優(yōu)化用)0.192元/kWh上網(wǎng)電價(jià)(優(yōu)化用)0.342元/kWh地價(jià):15萬(wàn)元/畝表5-1直接空冷系統和間接空冷系統( Heller)經(jīng)濟比較表序號項目單位間接空冷直接空冷|備注1.系統靜態(tài)投資2486421151萬(wàn)元671412設備、安裝萬(wàn)元1632516319序號項目單位間接空冷直接空冷備注1.3電氣萬(wàn)元61137814熱控萬(wàn)元4281381.5地價(jià)(差值)萬(wàn)元7860折合年固定費用萬(wàn)元|292324872.年固定費用(差值)萬(wàn)元4360年運行費用(差值31煤耗(差值)萬(wàn)元410煤價(jià)430元/噸32電耗(差值)萬(wàn)元|-36電價(jià)0.192元kWh3其它運行費用(差值)萬(wàn)元230年總費用(差值)萬(wàn)元13注:表中數據為參考國內同機組類(lèi)似工程數據根據以上經(jīng)濟性比較表分析,間接空冷系統方案比直接空冷系統初期投資增加約5500多萬(wàn)元按成本電價(jià)0.192元kW.h,煤價(jià)按430元/噸計算,年運行總費用間接空冷比直接空冷多約13萬(wàn)建議根據以上綜合技術(shù)經(jīng)濟比較分析,直接空冷系統與間接空冷系統兩種方案各有特點(diǎn),考慮到盡量減少廠(chǎng)區占地,便于總平面布置,并根據國內技術(shù)應用成熟度(ACC系統國內以廣泛應用,在設計、制造、調試、運行等方面己積累了豐富的經(jīng)驗),本工程推薦采用機械通風(fēng)直接空冷方案。7結語(yǔ)根據我們的工程設計經(jīng)驗,對于電廠(chǎng)空冷系統的選型提出了自己的想法和觀(guān)點(diǎn),文中有考慮不足的地方,懇請各位同行及專(zhuān)家提出寶貴意見(jiàn)。參考文獻1溫高《發(fā)電廠(chǎng)空冷技術(shù)》中國電力出版社20082荊云濤《空冷技術(shù)研究(2011年度)》北京理工大學(xué)出版社2012。3邱麗霞郝艷紅《直接空冷汽輪機及其熱力系統》中國電力出版社2006。