電廠(chǎng)循環(huán)水優(yōu)化專(zhuān)題研究

中華民居2012年1月電廠(chǎng)循環(huán)水優(yōu)化專(zhuān)題研究付智剛(貴州電力設計研究院)擴要:本文通過(guò)西北電力設計研究院開(kāi)發(fā)的“循環(huán)水系統優(yōu)化CWO)程序對電「式冷卻系統進(jìn)行優(yōu)化輸入內容有氣象條件冷卻水量、冷卻溫差,及有關(guān)冷卻塔經(jīng)濟指標輸出內容包括各種冷卻塔面積凝汽器面積等方案組合的年費用值背壓值及出塔水溫等通過(guò)對各個(gè)方案的比較選出最合適的方案組合,關(guān)輸詞:雙曲線(xiàn)自然通風(fēng)冷卻塔:10%氣象條件:年費用最小法:恒倍率:變倍率電廠(chǎng)供水系統中,增大凝汽器的冷卻水量或降低水溫,可以降低汽愛(ài)3逆流式自然通風(fēng)冷卻塔主要技術(shù)參數輪機的背壓提高發(fā)電量但是需增大循環(huán)水泵功率成增加冷卻塔的面序號主要特教一酥面和w[350400[40500150積,從而增大工程的造價(jià),反之亦然,因此,本次可行性研究階段結合工程具體條件對循環(huán)水系統進(jìn)釘綜合優(yōu)化計算.即通過(guò)對冷卻塔面積冷塔總高度(m屠零米處直徑(m)94968卻倍率、凝汽器冷卻面積、循環(huán)水泵及循環(huán)水管(干管)等的組合方案進(jìn)填料處直仔m68713[乃56798「8行綜合技術(shù)經(jīng)濟比較優(yōu)化循環(huán)水系統選取最經(jīng)濟合理的配置進(jìn)風(fēng)口高度6468727680l工程概述5塔筒有效抽風(fēng)高度m834194%410l41104級金電化體化熱電歌產(chǎn)動(dòng)力車(chē)間新建工程位于費州省畢節5風(fēng)口高處配m)0可x地縱金基八步鎮循環(huán)經(jīng)濟工業(yè)園區內,電建設規模為4NW機進(jìn)風(fēng)口部624n1as0組,電廠(chǎng)除灰系統采用灰渣分除于灰干排方式,根據水源條件及氣象條8塔而積頂積2525252525件,循環(huán)水系統采用帶逆流式雙曲線(xiàn)自然通風(fēng)冷卻塔的循環(huán)供水系統11.0103120125補給水水源為洪家渡水庫。根據水源條件及本工程具體情況,電廠(chǎng)采用擴大單元制循環(huán)供水系干球溫度239℃統,每?jì)膳_機循環(huán)水管在循環(huán)水泵房出水側邐過(guò)聯(lián)絡(luò )蝶閥連通,每臺濕球溫度212℃50MW機組配兩臺循環(huán)水泵、座逆流式自然通風(fēng)冷卻搭、根循環(huán)水相對濕度80%進(jìn)捧水銅管(干管)和一條雙孔矩形锎筋混凝土自流溝,冷卻塔出水通過(guò)人氣壓力861.7hPa鋼筋混凝土雙孔溝自流至循環(huán)水泵房進(jìn)水間,由循環(huán)水泵升壓經(jīng)循環(huán)水平均風(fēng)速0.9/6進(jìn)水管送至凝汽器及輔助設備,凝汽器摔水由循環(huán)水排水管送至冷卻塔|25經(jīng)濟播標冷卻,軸機設備排水由輔機回水管送至循環(huán)水泵房進(jìn)水問(wèn)冷卻冷卻后優(yōu)化計算中所采用的主婆經(jīng)濟指標見(jiàn)表4循環(huán)使用,每?jì)膳_機合建一座循環(huán)水泵房,循環(huán)水泵房布置在兩座冷卻4主要經(jīng)濟塔之間2基礎資料及設備參數工程主要技術(shù)經(jīng)濟指標2汽輪機技術(shù)參數發(fā)電成本元度020凝汽式汽輪機組主要技不參數見(jiàn)表2故年利用小時(shí)數機主要技術(shù)參數3燃料費占發(fā)電成本的比率a優(yōu)化計算中經(jīng)濟評價(jià)參數發(fā)電機功率3000投資利率(投資回收率凝汽量(uh688824工程經(jīng)濟使用年限固定費用率22凝汽器方案資料人修費率25%擬定凝汽器面積為1700m18000m2、19000m2共3種方案,凝汽器水費材質(zhì)按不銹鋼管考慮其特性參數詳見(jiàn)表2陽(yáng)環(huán)水泵效率衰2凝汽方案特性參數7電機棕合效率8汽機微增功率的電價(jià)折減系數17000不銹鋼設備材料羊價(jià)、構筑物造價(jià)凝汽器綜合造價(jià)190不銹銅2冷鄭塔綜合造價(jià)元423323冷卻塔方案資料麵環(huán)水管單價(jià)m4×0元m8含施工安裝費用根據工程條件和設計經(jīng)驗,擬定了5種淋水面積分別為3500m2D2220元№70含施工安裝費用4000m2,4500m25000m25500m2的逆流式雙曲線(xiàn)自然通風(fēng)冷卻塔方案D]820×10含蓋工安裝費用其主要技術(shù)參敗見(jiàn)表33優(yōu)化計算及結果冷卻塔的淋水填料參散哲按斜折波P”填料數據填料高度為31計算方法及主要設計原則Om(二層),片問(wèn)距為其特性數據如下熱力特性:N=1.844A0629利用計算機應用技術(shù),根據最優(yōu)化理論,結合本工程的具體技術(shù)條件并參照實(shí)際工程的設計經(jīng)驗初步擬定可能的若干方案組合,按照計阻力特性;A=000611620.0342q+0.76算方法Ml000|4535g2+0.00835560+206中國煤化工24氣象條件按織金氣象站氣象資料進(jìn)行計算)水系統優(yōu)化計算程序進(jìn)行計算冷卻塔頻率為10%的氣象特征值如CNMHG中華民居2012年1月循環(huán)水系統優(yōu)化計算上要采用如下計算方法:(1)方案經(jīng)濟分析采用年總費甩最小法(動(dòng)態(tài)),并采用年固定費用冷卻倍數水管年總面用\優(yōu)劣名次求年費用最小法。O元固定年總費用:NF=Zx(AFCR)+U40180)45024998式中:Z—冷端設備總投資一年運行費用:401900024189270AFCR—一年固定分攤費率;700450024189270MR大修費率40180_4500221.973CR資金回收系數。變倍率,微增費用=04倍發(fā)電成本45190004500241.89389(1+i)-1419004902218972式中:m工程的經(jīng)濟使用年限一投資利潤率180004500241.897845(2)冷卻塔的熱力計算采用冷卻數法19005002418998(3)凝汽器冷凝管采用不銹銅管恒倍率微增責用=08倍發(fā)電成本(4)不問(wèn)方案組合的汽輪機背壓的不同所引起的熱耗或出力的不同190500241310%底2對經(jīng)濟效果的影響,以其相對應的背壓與微增功率的修正曲線(xiàn)來(lái)橛括248109850將得出的微增功率以電費形式(燃煤價(jià)格)參與經(jīng)濟計算19000550024.81m265312主要設計原財9000根據工程條件和有關(guān)規定,優(yōu)化計算中尚擬定了下列設計原則:218105.00(1)方案約束限制條件變率微增費用=8倍發(fā)也成豐①在夏季最炎熱三個(gè)月球溫度統計頻率P=0%氣象條件下的運19005024L811591t行背壓應能滿(mǎn)足機組滿(mǎn)發(fā)的最高允許背壓要求,即小于118kPa(.12ata),冷卻水溫裕度為39005002418[1i762②凝汽器端差不應小于28℃(指設計值),小于28℃取28℃19005002413「11kBs③凝汽器冷卻水管內的流速:V=2Cm190502181252(2)汽輪機設計背壓采用相應方案年逐月運行背壓的平均值,另外從計算結果看出:對于相同方案組合,夏季冷卻倍率相同的情(3兩臺機組配網(wǎng)臺循環(huán)水泵環(huán)水系統的運行考慮全年恒倍率況下變倍率運行工況的方式較恒倍率運行工況方式為優(yōu)和報郭季節氣象情況變倍二種運行方式后者熱季運行四臺泵冷季42推神方某則只運行三臺泵。其三臺泵運行的循環(huán)水量按四臺運行總水量的85%根據循環(huán)水系統初步優(yōu)化計算結果及上述分析,參照其它同類(lèi)型電(4)設計方案組合廠(chǎng)的運行實(shí)際情況,冷卻塔出水水溫留有一定的裕度,對于織金“煤電化凝汽器方案冷卻面積為170010003組其主要體化熱電聯(lián)產(chǎn)動(dòng)力車(chē)間新建工程的環(huán)水系統推薦方案組合為參數見(jiàn)表2冷卻塔方案:淋水面積為35005500m3,共5組,其主要參數見(jiàn)表3循環(huán)水鋼管(干管)DN2400冷卻倍率方案:m=40-60倍共5組,采用冷、熱季變倍率運行時(shí),其凝汽器冷卻面積1900m2凈李運行俗事技015B計12312月作為凈,熱季運季果用使率運行方式時(shí)卻倍本為m1390倍,即冷季3i行倍率按10(4060倍)計4、56、789、10月作為熱季循環(huán)水鋼管(f管)方案:D2440×10、D2220x9共2組12月份兩臺機共開(kāi)三臺泵m=425倍,熱季4、56、789、10月份兩臺機上述碳汽器凈卻塔、冷卻倍率、循環(huán)水管四個(gè)方案因素組合起來(lái)/共開(kāi)四臺泵m0倍其汽輪機年平均背壓為68LP冷卻塔年平均由水溫度2178℃;在P=10%氣象條件下,機組在校核工況下運行,冷卻水構成3×552個(gè)方案組合此外考比恒倍率和變倍率二種運行方式因瘦滿(mǎn)足不小于3的要求,此時(shí)冷卻塔出水溫度為286汽輪機此優(yōu)化計算中的方案組合總數為150×2=300個(gè)背壓偵為910kPa32優(yōu)化計算結果顏汽器冷卻水進(jìn)水設計溫度推薦采用22℃汽輪機額定工況下的背教上述原始數和擬定的計算方案及其技術(shù)參數進(jìn)行計算(微增功壓推存值為6從P率收益采用燃料費計算其單價(jià)占發(fā)電成本的400%),計算結果經(jīng)整理分全年恒倍率和冷熱季變倍率二種運行方式進(jìn)行列表,另外,考慮計算的經(jīng)濟指標隨市場(chǎng)的變化影響,對優(yōu)化計算的微增功率收益進(jìn)行單價(jià)變化的敏感性分析,即將微增功率收益單價(jià)增加到占發(fā)電成本的80%,其余經(jīng)濟指標不變化,見(jiàn)表5(鑒于篇幅限制優(yōu)劣順序索引表列出前5位的計算結果)4推薦方案41優(yōu)化計算結果分析由計算結果可知微增功率收益采用燃料費計算(約占發(fā)電成本的40%),對相同的方案組合冷卻塔面積較小冷卻倍率較低,則年費用越低,這是由于在優(yōu)化計算中微增出力計費所用的燃煤價(jià)格較為低廉(僅為發(fā)電成本的40%,即008元Wh,因此微增功率對年費用的影響很小本工程對其它經(jīng)濟指標不變時(shí)微增計費所采用的燃料費用增加至中國煤化工發(fā)電成本的08倍年費用轉序發(fā)生較大變化結果表明微增出力的取值提高對大冷卻塔面積、大凝汽器面積、大循環(huán)倍本有利CNMHG方數據