循環(huán)水系統冷端優(yōu)化計算探討

2009年第2期廣西電力71循環(huán)水系統冷端優(yōu)化計算探討Discussion on Optimal Calculationof Cold End of Circulation Water System.揚明YANG Ming(廣西電力工業(yè)勘察設計研究院,廣西南寧53023)摘要:以某海邊電廠(chǎng)2x660 MW機組為例,采用一種更為全面的優(yōu)化思路,剖析循環(huán)環(huán)水系統冷端優(yōu)化，分析優(yōu)化中背壓的重要性,取舍循環(huán)水管(溝)斷面尺寸和循環(huán)水泵臺數等變量,合理的簡(jiǎn)化商化優(yōu)化計算,得出更符合電廠(chǎng)實(shí)際的冷端配置。關(guān)鍵詞:冷端優(yōu)化;背壓;熱耗;煤耗法;微增功率法中國分類(lèi)號:TK212.*2文獻標識碼:B文章編號:1671- 80200902 -0071-030引言循環(huán)水泵電機設備費用和運行費用變化,不同循環(huán)火力發(fā)電廠(chǎng)的循環(huán)水系統冷端優(yōu)化計算是可研水管、溝斷面尺寸進(jìn)行比較,年費用最少者為優(yōu)。循設計深度規定中必須編寫(xiě)的專(zhuān)題報告,中華人民共環(huán)水管溝的斷面尺寸比較其重要的前提條件是假和國電力行業(yè)標準DLT 5339 - -2006<火力 發(fā)電廠(chǎng)定循環(huán)水量不變,其優(yōu)化對于汽輪機背壓、冷卻倍水工設計規范》中對于循環(huán)水系統冷端的優(yōu)化計算數、凝汽器面積和冷卻塔的優(yōu)化結果來(lái)說(shuō),年費用會(huì )也作出了許多原則性和硬性的規定。對于優(yōu)化計算產(chǎn)生變化,但此變化為共同誤差對汽輪機背壓、冷思路和優(yōu)化結果的選取各個(gè)設計院均不盡相同。以卻倍數.凝汽器面積和冷卻塔的優(yōu)化趨勢和結論不下是筆者對優(yōu)化計算的理解,與各位同行探討,希望產(chǎn)生影響,故可以先不參與到汽輪機背壓、凝汽量、形成-一個(gè)統-合理的優(yōu)化計算思路。冷卻倍數和凝汽器面積優(yōu)化中。對于循環(huán)水泵臺1優(yōu)化的目 的和可變參數的選擇數,凝汽器冷卻水管的材質(zhì)、管徑和壁厚的優(yōu)化同火力發(fā)電廠(chǎng)水工設計規范建議冷端優(yōu)化采用年理,也可先獨立出來(lái)進(jìn)行優(yōu)化比選。費用最小法。冷端優(yōu)化的目的是優(yōu)化選擇循環(huán)水系對于多背壓凝汽器,許多文獻均有研究。對于統的設備(包括有凝汽器、循環(huán)水泵、循環(huán)水管、循環(huán)大型機組采用三背壓凝汽器 與雙背壓凝汽器相比，水溝冷卻塔),使電廠(chǎng)的年費用最低。沒(méi)有明顯差異。雙背壓與單背壓凝汽器相比，機組，根據DL/T 5339- -2006(火力發(fā)電廠(chǎng) 水工設計運行背壓低0.2~0.3 kPa,運行經(jīng)濟效益好,特別規范>的要求,優(yōu)化計算時(shí)考慮的主要可變參數有:是長(cháng)年運行冷卻水溫較高時(shí)運行經(jīng)濟性更加明顯。汽輪機背壓、冷卻水量即冷卻倍數;凝汽器的換熱面大型汽輪機發(fā)電機組宜優(yōu)先選用雙背壓凝汽器。積、流程數殼體與背壓個(gè)數;凝汽器冷卻水管材質(zhì)、根據對以上各可變參數的分析,影響冷卻端優(yōu)管徑、壁厚、根數和長(cháng)度;循環(huán)水泵臺數;循環(huán)水管、化的參數只剩汽輪機背壓 、冷卻倍數、凝汽器面積和溝的斷面尺寸;冷卻塔的參數等。對于這些參數如冷卻塔淋水面積,這些可變參數就是冷端優(yōu)化的核果全部組合在一起,可變量太多,冷端優(yōu)化將非常復心參數,冷端優(yōu)化計算時(shí)可簡(jiǎn)化為汽輪機背壓、冷卻雜,計算工作量非常龐大。倍數、凝汽器面積和冷卻塔的優(yōu)化。對于循環(huán)水管溝斷面尺寸的優(yōu)化主要體現在2優(yōu)化計算的思路和步驟-方面循環(huán)水管溝的斷面尺寸改變后引起循環(huán)水冷端優(yōu)化的核心參數中最重要的是汽輪機背管、溝土建及安裝費用的變化，另一方面循環(huán)水管、壓,為中國煤化工的選擇直接關(guān)系溝的斷面尺寸引起循環(huán)水泵揚程變化,進(jìn)而引起的到整:YHCNMHG和優(yōu)化結果。收稿日期:2008-11 -09;修回日期:2009-02 -04.72廣西電力2009年第2期循環(huán)冷卻水進(jìn)人凝汽器,使得汽輪機末端排汽壓的選取至關(guān)重要,在給定額定背壓值(或給定額定冷凝成凝結水,以建立和維持汽輪機末端的真空,從凝汽量)的前提下進(jìn)行的冷端優(yōu)化計算,不能算是真而穩定汽輪機的運轉來(lái)帶動(dòng)發(fā)電機發(fā)電。對于1臺正意義的冷端優(yōu)化,其結果也是有限的優(yōu)化。機組,汽輪機的每一個(gè)額定設計背壓值都對應一個(gè)下面以某沿海電廠(chǎng)2x 660 MW機組工程為.額定出力的額定熱耗和額定排汽量(額定汽耗),也例,試析冷端優(yōu)化。該電廠(chǎng)循環(huán)水以海水為冷卻水就是說(shuō)，額定設計背壓值確定后,額定出力時(shí)的額定源,采用直流供水系統。該電廠(chǎng)采用國內成熟的熱耗和額定排汽量(額定汽耗)是一個(gè)定值(對每個(gè)660MW機組,通過(guò)與汽機廠(chǎng)的溝通，確定了雙背汽輪機廠(chǎng)家而言)。當額定設計背壓改變時(shí)，額定出壓?jiǎn)瘟鞒棠綑C組和凝汽器的管材和管徑,再力時(shí)的額定熱耗和額定排汽量(額定汽耗)將改變,根據溫排水數模計算結果確定取水口年均水溫同時(shí)為了維持額定背壓的冷端(如循環(huán)水量凝汽器25.4 C。根據場(chǎng)地條件,確定了循環(huán)水系統的布置面積和冷卻塔等)都將發(fā)生改變。當額定熱耗和額后,首先對循環(huán)水管、溝斷面優(yōu)化確定采用DN3200定汽耗改變時(shí),煤耗也將改變,相應的鍋爐本體及配循環(huán)水管和3.0 mX3.0 m的循環(huán)水溝，對循環(huán)水套設備、汽輪機本體及配套設備、上煤除灰及除鹽水泵臺數進(jìn)行了比較,選用1機3泵,接著(zhù)展開(kāi)了核心均會(huì )發(fā)生變化。所以說(shuō)汽輪機設計的年均額定背壓參數的優(yōu)化計算。是冷端優(yōu)化參數中核心的核心。①首先根據汽輪機提供的多組額定背壓、額定現在一般工程的燃料費用約占發(fā)電成本的凝汽量和額定熱耗的數據,選取了額定背壓為5.960%左右,選取合理的額定煤耗是電廠(chǎng)經(jīng)濟運行的kPa,6.0 kPa,6.1 kPa,6.2 kPa 4組數據如表1。重要因素,而額定煤耗由額定背壓決定,所以額定背表1不同額定背 壓、THA工況下的汽輪機熱力數據表背壓值/主機排汽量/小機排汽量/合計排汽量/高壓排汽焙/低壓排汽館/機組發(fā)電熱耗/凝結水溫/凝結水熔kPa .(t"h '(t+h~(kkg")(kJ.kg'[kJ-(kW.h) -1(kJ'.kg~ ')5.91 081.60101.741 183.342 330.92468.235.9150.26.1 082.812332.42470.97592.20151.S1 084.02102.522 334.04_6.1 085.26102.921 188.182 335.62472.2 .7604.2036.8154.0②以表1額定背壓分別作為設計的年均背壓,③上述每種配置方案在每月不同的水文條件下通過(guò)可變參數凝汽器面積和冷卻倍率確定多種配置計算得到每月不同的背壓,再根據背壓對微增功率方案,在每個(gè)假定的年均背壓下配置方案如表2。曲線(xiàn)或背壓對熱耗曲線(xiàn)得到每月不同的微增功率或熱耗,從而得到該配置方案下月運行費用,加上循環(huán)表2不同年均背壓下冷端參數配置表凝汽器凝汽器進(jìn)水水泵月運行費用后匯總得年運行費用，再與循環(huán)水.背壓值APa冷卻倍率面積/m2溫度心管、溝和凝汽器的年固定分攤費用相加得到該配置5841 00025.4方案的年費用。對各配置方案的年費用排序,每種7140 000背壓下的配置取前3名,如表3。7439 0005441000304000025. .4表3不同年均背壓下年費 用表6.038 000優(yōu)劣名次值hPa冷卻倍率凝汽器.年費用/萬(wàn)元37 000102 909.910112 948.035212.93900002997 .506.141 002814.52 .38 000..092839.385中國煤化工6.2MYHCNMHG.2666.702602 664.746.2_622 668.642009年第2期廣西電力73④上述是在假定年均額定背壓情況下計算的結再通過(guò)對煤價(jià)進(jìn)行敏感性分析可知,當煤價(jià)上升時(shí),果,但假定的年均額定背壓不同,其額定功率的熱耗煤的年費用上升,年運行費用占主要因素,優(yōu)化結果值不同,其額定的煤耗也不同,主機及輔機的選型和向低背壓傾斜;當煤價(jià)下價(jià)時(shí)，煤的年費用降低,設運行費用也有差異,需要進(jìn)一步修正。 當年均額定備的投資費用占主要因素,優(yōu)化結果向高背壓傾斜。背壓值設定為5.9 kPa或6.2 kPa時(shí),發(fā)電機本體、⑦最后對最優(yōu)冷端設備配置方案進(jìn)行核算,以鍋爐本體、鍋爐配套輔機(磨煤機各種風(fēng)機)、汽輪保證汽輪機組的最大出力,即在最高的冷卻水溫條機本體凝結水泵、除塵器、精處理的選型均不受影件下,保證汽輪機的背壓不超過(guò)滿(mǎn)負荷運行時(shí)的最響,但鍋爐、汽機和上煤除灰設備的運行費用略有差高允許值。異。額定背壓不同,額定煤耗和輔機設備年運行費3微增功率法和煤耗法用的差異見(jiàn)表4。根據以上優(yōu)化計算的思路,其微增功率法與煤耗法的不同之處在于第3步,在計算月運行費用時(shí),若采表4不同額定背壓時(shí)額定煤耗和輔機用背壓對微增功率曲線(xiàn),則表示在進(jìn)汽量不變的情況設備年運行費用的差異表下,背壓引起微增功率的變化，是通過(guò)發(fā)電量的變化來(lái)機組額年均額定輔機設備定發(fā)電煤耗費年費用差體現每月運行費用的差異。若采用背壓對熱耗的曲背壓/kPa熱耗/用差異/費用差異/[kJ.(kWh)-1]萬(wàn)元萬(wàn)元線(xiàn),則表示在發(fā)電量不變的情況下,背壓引進(jìn)熱耗不同7 586.400即進(jìn)汽量不同,最終體現在燃煤量不同來(lái)體現每月運6.07592.20 83.843.5687.40行費用的差異。這兩種方法是從不同方面來(lái)體現每月6.17 597.51160.617.68168.29運行費用的差異,兩種方法的月運行費用的結果不同,7604.20 257.3212.57269.89但變化趨勢是相同的,不會(huì )影響優(yōu)化計算的結論。⑤將年均額定煤耗和輔機設備年運行費用的差4結束語(yǔ)異代人第3步每種配置方案的年費用中,得到修正循環(huán)水系統冷端優(yōu)化思路總結如下:后的年費用如表5。①優(yōu)化比選出凝汽器的背壓個(gè)數,凝汽器冷卻表5不同年均背壓下修正后年費用表水管材質(zhì)、管徑和壁厚。②確定循環(huán)水系統布置,比選循環(huán)水泵臺數、循優(yōu)劣背壓值/冷卻毅汽器面年費煤耗和輔機設備作修正后的環(huán)水管、溝的斷面尺寸。名次kPa 倍率積/m2用萬(wàn)元運行費用萬(wàn)元③收集汽輪機熱力數據、微增功率曲線(xiàn)或熱耗差異費曲線(xiàn),對不同假定背壓的各種配置方案進(jìn)行年費用5.68 41 000 2909.912 909.91排序。171 40 000 2 948.032 948.03④對各配置方案的年費用進(jìn)行額定煤耗和輔機5.974 39 000 2 997.502997.50設備年運行費用的修正并進(jìn)行排序。6.54 41000 2814.52 87.40 2901.9266 40000 2824.2187.40 2911.61⑤對固定投資或年運行費用影響較大的參數$8 39000 2839.38 87.40 2926.78(如冷卻塔淋水面積、煤價(jià)、凝汽器面積)進(jìn)行敏感性50 41 000 2735.37 168.29 2 903.66分析,得出結論。52 40000 2736.52 168.29 2 904.8164 39000 2743.29 168.29 2911.586.2s8 4000 2666.70 269.89 2936.59參考文獻:50 39000 2664.74 269.89 2934.63[1] DL/T 5339- -2006,火力發(fā)電廠(chǎng)“水工設計規范[S]._1062 38000 2668.64 269.89_ 2938.53[2] 楊平正.大型機組多背壓凝汽器的研究[R].西安:西北電力設計院,2006.⑥從上面計算可知,在沒(méi)有對年費用進(jìn)行修正[3]徐傳海 .多背壓凝汽器選型計算及建議[R].武漢:中前,背壓6.2kPa的組合最優(yōu),設備投資分攤的費用占主要因素,運行費用占次要因素,優(yōu)化結果向高背[4中國煤化工上海:上海動(dòng)力設備壓方向傾斜。對年費用進(jìn)行修正后,增加了額定煤HCNMHG耗的影響,煤的年費用起了作用，修正后的結果向低[5]龍國慶.冷卻端優(yōu)化專(zhuān)題報告[R].廣州:廣東省電力背壓方向移動(dòng),最后以背壓6.0 kPa的組合最優(yōu)。設計院,2006.