火電廠間接空冷機組背壓選擇分析_陳琳

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1、DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2013.s1.163火電廠間接空冷機組背壓選擇分析陳琳１２郭彥（１中國核電工程有限公司總體所，北京１００８４０；２國家知識產(chǎn)權(quán)局專利復(fù)審委員會，北京１００１４２）摘要空冷機組背壓是空冷機組設(shè)計的關(guān)鍵問題之一，合理選擇設(shè)計背壓能夠正確指導(dǎo)汽輪機選型，并給電廠帶來效益最大化，介紹了１０００ＭＷ火電機組表凝式間接空冷機組的冷端設(shè)計，并進行了優(yōu)化分析，可為合理確定１０００ＭＷ機組間接空冷系統(tǒng)的設(shè)計背壓提供依據(jù)。關(guān)鍵詞火電廠表凝式間接空冷機組汽輪機背壓優(yōu)化設(shè)計０引言典型年的小時氣溫統(tǒng)

2、計數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上從５℃開始直水資源的日益匱乏，使得空冷機組在世界各國到最高值取其加權(quán)平均值為設(shè)計氣溫（５℃以下以及我國西北、華北和東北缺水地區(qū)的火力發(fā)電廠按５℃計）。該方法是比較接近機組實際運行情得到了廣泛應(yīng)用，并取得了良好的節(jié)水效果。本文況的，表１是某工程的典型年逐時干球溫度累積對１０００ＭＷ火電機組表凝式間接空冷機組在我國頻率統(tǒng)計情況，采用５℃加權(quán)平均氣溫法計算，煤炭儲存量大但水資源相對匱乏地區(qū)的設(shè)計進行了同時考慮適當裕度后將設(shè)計氣溫最終確定為探討。１３．２℃。間接空冷機組是由表面式凝汽器與空冷塔構(gòu)表１典型年逐時干球溫度累積頻率統(tǒng)

3、計成，該系統(tǒng)與常規(guī)的濕冷系統(tǒng)基本相仿，不同之處是出現(xiàn)累積累積出現(xiàn)累積累積用空冷塔代替濕冷塔、不銹鋼管凝汽器代替銅管凝氣溫分級時數(shù)時數(shù)頻率氣溫分級時數(shù)時數(shù)頻率／ｈ／ｈ／％／ｈ／ｈ／％汽器、除鹽水代替循環(huán)水，以及用密閉式循環(huán)冷卻水３６．９～３６．０２２０．０２５．９～５．０１４８５３９４６１．５８系統(tǒng)代替敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。３５．９～３５．０６８０．０９４．９～４．０１６６５５６０６３．４７冷端系統(tǒng)設(shè)計、運行的好壞，是通過汽輪機背壓…………………………………………直接反映的，而汽輪機背壓不僅是冷端系統(tǒng)的綜合－２２．１～指標，也是整個

4、空冷裝置運行優(yōu)劣的集中體現(xiàn)，更是８．９～８．０１２０４９２２５６．１９２８７５９９９．９９－２３．０保證機組安全高效運行的關(guān)鍵所在，因此汽輪機背－２３．１～７．９～７．０１７４５０９６５８．１７１８７６０１００壓的選擇對火電廠的安全性和經(jīng)濟性具有至關(guān)重要－２４．０的意義。６．９～６．０１５０５２４６５９．８９１間接空冷機組設(shè)計背壓的確定原則１．２初始溫差的確定間接空冷機組的排汽溫度等于設(shè)計氣溫、空１．２．１選擇初始溫差的原則冷塔的初始溫差和凝汽器端溫差之和，有的文獻本文所述對間接空冷系統(tǒng)初始溫差（Ｉｎｉｔｉａｌ中為方便與直接空冷系

5、統(tǒng)比較，將空冷塔的初始ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅ，ＩＴＤ）的定義是汽輪機排汽溫差ＩＴＤｔ和凝汽器端溫差之和統(tǒng)稱為間冷系統(tǒng)溫度與大氣環(huán)境溫度的差值，ＩＴＤ值反映了間冷系的初始溫差，在飽和狀態(tài)下，排汽溫度與排汽壓統(tǒng)的散熱能力和冷卻系統(tǒng)的規(guī)模，表凝式間冷系統(tǒng)力（即機組背壓）存在一一對應(yīng)關(guān)系，因此要確包括空冷塔、表面式凝汽器、循環(huán)水泵及管道等。影定機組背壓就要逐一確定設(shè)計氣溫和間冷系統(tǒng)響ＩＴＤ值的因素主要有環(huán)境氣溫、汽輪機低壓缸選的初始溫差。擇（主要是末級葉片長度）、冷卻系統(tǒng)總投資、汽輪機１．１設(shè)計氣溫的確定組投資差、運行

6、費用、燃料價格和電價等。在設(shè)計條國內(nèi)設(shè)計氣溫采用５℃加權(quán)平均氣溫法，即在件下，對ＩＴＤ值的優(yōu)化，既要考慮技術(shù)經(jīng)濟的合理給水排水Ｖｏｌ．３９增刊２０１３３１３性，還要考慮實際情況。若單純考慮降低冷卻系統(tǒng)投資，選取較大ＩＴＤ值，從而提高汽輪機背壓，將使發(fā)電煤耗增加，降低電廠熱效率，還可能存在機爐不匹配的問題，如選擇較高背壓則汽輪機末級葉片長度不宜過長；反之，若單純考慮提高電廠熱效率，取較小ＩＴＤ值，降低排汽壓力，將會增加冷卻系統(tǒng)造價，增大電廠初始投資，如選擇較低背壓則汽輪機末級葉片長度不宜過短。因此ＩＴＤ值應(yīng)根據(jù)整個冷端優(yōu)化計算結(jié)果和

7、圖１兩種未級葉片方案背壓與機組熱耗關(guān)系曲線工程實際情況選取一個最佳值，對ＩＴＤ進行優(yōu)化以達到解決合理調(diào)配投資和運行經(jīng)濟性的矛盾，使綜合經(jīng)濟效益最優(yōu)。１．２．２ＩＴＤ值的優(yōu)化方法國內(nèi)外ＩＴＤ優(yōu)化多采用年費用最小法和年發(fā)電費最小法，而在電力設(shè)計行業(yè)通常選用年費用最小法作為工程項目經(jīng)濟評價法，冷卻系統(tǒng)的投資費用主要包括間冷塔土建費、間冷散熱器、凝汽器、管C道、循環(huán)水泵等設(shè)備及施工安裝費，根據(jù)汽機廠回復(fù)圖２兩種末級葉片方案ＩＴＤ值與機組熱耗關(guān)系曲線意見：“不同低壓缸末級葉片方案投資費用差別不低，雖然排熱量仍在減少，但減少幅度已經(jīng)變小，而大

8、”，因此本優(yōu)化暫不考慮此項投資差別，優(yōu)化計算低背壓時低壓缸排汽容積流量將增加、排汽流速增中將冷卻系統(tǒng)總投資費按國家規(guī)定的投資回收率折高、導(dǎo)致排汽損失相應(yīng)增加，排汽損失的增幅卻在加算成年度費用；運行費主要由不同方案機組的凈發(fā)大，當背壓降到一定數(shù)值時，