空冷系統(tǒng)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電廠空冷系統(tǒng)選型的經濟性數據進行對比,分析對于特定地點電廠采用直接空冷或間接空冷系統(tǒng)的必要性。【關鍵詞】:直接空冷間接空冷初期投資年總費用中圖分類號:TM6文獻標識碼:A文章編號1前言當前,用于發(fā)電廠的空冷系統(tǒng)主要有三種,即直接空冷、表凝式間接空冷系統(tǒng)和混凝式間接空冷系統(tǒng)。直接空冷系統(tǒng)多采用機械通風方式,兩種間接空冷多采用自然通風方式。以上三種空冷系統(tǒng)均在實際發(fā)電廠得以應用,三種系統(tǒng)各有優(yōu)缺點。直接空冷系統(tǒng):特點有冷卻效率高,占地面積小,初投資少,系統(tǒng)簡單、調節(jié)靈活,空冷凝汽器及其平臺建設周期短。但受環(huán)境風的影響較大,空冷機組主廠房的布置方位受風向的影響大,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(tǒng):特點有運行背壓較低,所以煤耗較低,受自然界大風影響較直接空冷較小,空冷機組主廠房的布置方位不受風向的影響,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(tǒng)復雜;系統(tǒng)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。本文根據國內某2×350歴電廠直接空冷和間接空冷的技術經濟比較選型分析,對同規(guī)模電丿的空冷系統(tǒng)選型進行探討。2空冷技術分析1)直接空冷系統(tǒng)直接空冷系統(tǒng)亦稱為ACC系統(tǒng),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冷凝。其工藝流程為汽輪機排汽通過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機驅動空氣流過冷卻器外表面,將排汽冷凝為凝結水,凝結水再經泵送回汽輪機的回熱系統(tǒng)。2)混合式凝汽器間接空冷系統(tǒng)(海勒式Helr)混合式凝汽器間接空冷系統(tǒng)(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,極少部分進入汽輪機回熱系統(tǒng)。該系統(tǒng)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(tǒng)(哈蒙式)表面式凝汽器間接空冷系統(tǒng)(哈蒙式)是在海勒式間接空冷系統(tǒng)的運行實踐基礎上發(fā)展起來的哈蒙式間接空冷系統(tǒng)由表面式凝汽器與空冷塔構成。冷卻循環(huán)水通過表面式凝汽器表面,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)冷卻水全部進入空冷塔翅片管束空冷散熱器冷卻。該系統(tǒng)亦發(fā)生兩次換熱均屬表面式該系統(tǒng)與常規(guī)的濕冷系統(tǒng)相似,但有著本質的不同。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(tǒng)代替開敞式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。3空冷設計方案比較國內某2×350MW電廠空冷系統(tǒng)選型結果對技術參數進行分析3.1間接空冷系統(tǒng)技術參數上述兩種間接空冷系統(tǒng)在實際工程中都有應用,結合兩種空冷系統(tǒng)的特點、本工程實際情況以及已經投運機組的運行經驗,綜合分析考慮確定:冷卻系統(tǒng)擬采用表面式凝汽器、塔外垂直布置形式的間接空冷系統(tǒng)?？绽渌M采用三塔合一(即空冷、脫硫、排煙合用一塔)的自然通風冷卻塔。間接空冷系統(tǒng)優(yōu)化方法與直接空冷系統(tǒng)基本相同,也是利用年總費用最小法。經過初步優(yōu)化計算確定本工程間接空冷系統(tǒng)主要技術參數、設備配置如下:表3-1間接空冷系統(tǒng)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冷卻三角個數個194(含2個短三角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冷卻塔進風口高度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(tǒng)技術參數根據本工程現有資料借鑒以往工程設計經驗,參考不同汽輪機背壓、不同管束迎面風速等參數組合后確定的直接空冷系統(tǒng)方案主要技術參數、設備配置等表3-2系統(tǒng)主要參數(單臺機組)環(huán)境設計風速設計氣溫18.5(對應THA)設計背壓滿發(fā)背壓:滿發(fā)氣溫34.2散熱器面積:869632迎面風速m/s2.15風機臺數臺30(順流24+逆流6)冷卻單元尺寸11.95m×11.725單片管束長寬:10.50×2.3454空冷系統(tǒng)技術比較表4-1直接空冷系統(tǒng)和間接空冷系統(tǒng)( Heller)技術比較表序號比較項目方案1—直接空冷系統(tǒng)方案2——間接空冷系統(tǒng)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凝汽器內經驗,ACC系統(tǒng)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(guī)|布置在自然通風冷卻塔進風口外格為219×19mm,壁厚為側15mm;翅片規(guī)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防凍控制通過控制風機轉速和開啟臺數。切斷部分冷卻單元和控制百葉窗及運行容易控制。開啟度調節(jié)進風量進行防凍控冬季過冷度大,最低運行背壓在制。比較容易控制8~9kPa,影響運行經濟性。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)境風影響大(影響進風排風條環(huán)境風的敏感程度低于ACC系件,不利風向會出現大幅熱回流,統(tǒng),基本不存在熱風回流問題。高溫時影響機組安全)4|噪聲基本無噪聲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自面15m高度垂直布置,臟污來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、還會截留少量地面雜質。6抽真空系統(tǒng)系統(tǒng)規(guī)模大系統(tǒng)規(guī)模小通過上表技術分析比較,說明這兩種空冷系統(tǒng)在電廠中均可采用,且各有特點。其中間接空冷系統(tǒng)除占地面積較大,防凍困難等不足外,從運行穩(wěn)定性及經濟性方面凸顯出它的特點。5空冷系統(tǒng)經濟比較采用年總費用法來分析比較兩種空冷系統(tǒng)方案的經濟性,即將總投資動態(tài)分攤到經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濟方案。運行費用計算及基礎數據機組利用小時數5500h經濟運行年限20a標煤價(不含稅):430元/噸成本電價(優(yōu)化用)0.192元/kWh上網電價(優(yōu)化用)0.342元/kWh地價:15萬元/畝表5-1直接空冷系統(tǒng)和間接空冷系統(tǒng)( Heller)經濟比較表序號項目單位間接空冷直接空冷|備注1.系統(tǒng)靜態(tài)投資2486421151萬元671412設備、安裝萬元1632516319序號項目單位間接空冷直接空冷備注1.3電氣萬元61137814熱控萬元4281381.5地價(差值)萬元7860折合年固定費用萬元|292324872.年固定費用(差值)萬元4360年運行費用(差值31煤耗(差值)萬元410煤價430元/噸32電耗(差值)萬元|-36電價0.192元kWh3其它運行費用(差值)萬元230年總費用(差值)萬元13注:表中數據為參考國內同機組類似工程數據根據以上經濟性比較表分析,間接空冷系統(tǒng)方案比直接空冷系統(tǒng)初期投資增加約5500多萬元按成本電價0.192元kW.h,煤價按430元/噸計算,年運行總費用間接空冷比直接空冷多約13萬建議根據以上綜合技術經濟比較分析,直接空冷系統(tǒng)與間接空冷系統(tǒng)兩種方案各有特點,考慮到盡量減少廠區(qū)占地,便于總平面布置,并根據國內技術應用成熟度(ACC系統(tǒng)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驗),本工程推薦采用機械通風直接空冷方案。7結語根據我們的工程設計經驗,對于電廠空冷系統(tǒng)的選型提出了自己的想法和觀點,文中有考慮不足的地方,懇請各位同行及專家提出寶貴意見。參考文獻1溫高《發(fā)電廠空冷技術》中國電力出版社20082荊云濤《空冷技術研究(2011年度)》北京理工大學出版社2012。3邱麗霞郝艷紅《直接空冷汽輪機及其熱力系統(tǒng)》中國電力出版社2006。