生物質(zhì)能發(fā)電廠循環(huán)水系統(tǒng)冷卻塔的選擇韓強(qiáng)'徐薇?徐士倩'(1山東電力工程咨詢?cè)河邢薰?濟(jì)南250014; 2濟(jì)南市市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,濟(jì)南250101)摘要以工程實(shí)踐為基礎(chǔ),從技術(shù)、 經(jīng)濟(jì)、發(fā)電成本和水量損失幾個(gè)方面,對(duì)采用機(jī)械通風(fēng)冷卻塔與逆流式自然通風(fēng)冷卻塔的生物質(zhì)能發(fā)電廠循環(huán)水冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了比較,分析結(jié)果表明機(jī)械通風(fēng)冷卻塔與自然通風(fēng)冷卻塔相比具有占地面積小、運(yùn)行靈活、適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn),更適合在生物質(zhì)能發(fā)電廠中采用。關(guān)鍵詞機(jī)械通風(fēng)冷卻塔自然通風(fēng)冷卻塔生物質(zhì)能發(fā)電 循環(huán)水冷卻 系統(tǒng)生物質(zhì)能發(fā)電廠,俗稱秸稈電廠,是利用麥稈、泵,循環(huán)水冷卻凝汽器后，溫排水經(jīng)1條DN1 200玉米稈、棉花桿、樹枝等可再生物質(zhì)作為能源的一種鋼管送至冷卻塔。在冷卻塔附近的回水溝上設(shè)平板新型電廠。我國(guó)有豐富的秸稈資源,但是每年只有濾網(wǎng)及閘板。循環(huán)水系統(tǒng)流程為:循環(huán)水泵-→電動(dòng)一小部分得到利用,大部分被直接燒掉,秸稈電廠蝶閥→凝汽器-→循環(huán)水管+自然通風(fēng)冷卻塔→回水不僅可以將多余的秸稈資源轉(zhuǎn)化為清潔的電能，溝→循環(huán)水泵吸水池→循環(huán)水泵。而且可以減輕燃燒多余秸稈而產(chǎn)生的空氣污染。A廠本期工程裝機(jī)容量為1X 25 MW,純凝工由于受燃料來源的限制,秸稈電廠的規(guī)模不能太大，況下的額定凝汽量為80 t/h,選取夏季冷卻倍率為筆者所在單位設(shè)計(jì)的秸稈電廠主要為1X25 MW60,2臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行,冬季冷卻倍率為36,單臺(tái)循機(jī)組?？紤]到裝機(jī)容量較小，減小占地面積及降低環(huán)水泵運(yùn)行。循環(huán)水量夏季為5 282 m*/h,冬季為運(yùn)行費(fèi)用成為設(shè)計(jì)中應(yīng)該著重考慮的問題。電廠水3 362 m*/h.循環(huán)水量計(jì)算見表1。根據(jù)循環(huán)水系工設(shè)計(jì)的核心部分是循環(huán)水冷卻系統(tǒng),采用二次循統(tǒng)布置,其水力計(jì)算見表2。環(huán)的水冷發(fā)電廠主要有兩種冷卻方式,一是采用傳表1 A廠循環(huán)水量 計(jì)算結(jié)果統(tǒng)的逆流式自然通風(fēng)冷卻塔(簡(jiǎn)稱自然塔),二是機(jī)組冷卻倍數(shù)|凝光器用水量T輔機(jī)k總計(jì)/m2/h采用機(jī)械通風(fēng)冷卻塔(簡(jiǎn)稱機(jī)力塔)。下面就以2容量凝汽量/m/h用水個(gè)秸稈電廠A廠和B廠為例來比較兩種冷卻塔的/MW/h夏季| 冬季|夏季|冬季/m2/h夏季|冬季_優(yōu)劣。2580| 60| 36 48002880 482 5282|33621循環(huán)水 系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較表2 A廠循環(huán)供水系統(tǒng)水力計(jì)算結(jié)果1.1采用自然塔的循環(huán)水系統(tǒng)項(xiàng)目雙泵運(yùn)行單泵運(yùn)行_A廠位于魯西南的南部，機(jī)組容量為1X 25 MW。循環(huán)水量/m2/h5 2823 362廠址所在地的全年平均氣象條件為:累年平均氣溫水塔出口濾網(wǎng)允許水位差/m0. 300.3014.1 C,累年平均相對(duì)濕度72%,累年平均氣壓循環(huán)水自流溝道水頭損失/m0. 031 012. 0 hPa,累年年平均降水量670. 2 mm,累年平循環(huán)水壓力管道水頭損失/m0.740.71均蒸發(fā)量1 926. 8 mm。夏季頻率為10%的氣象條凝汽器水頭損失/m4.02.4件為:氣壓992. 0 hPa,干球溫度31.9 C,濕球溫度膠球清洗水頭損失/m1.026. 9 C ,相對(duì)濕度66%。供水高度/m.7循環(huán)水冷卻采用自然塔,選用1座淋水面積富余水頭/m.01200m2的冷卻塔,靠近汽機(jī)房布置。經(jīng)冷卻塔冷中國(guó)煤化工5.8115. 14卻后的循環(huán)水經(jīng)1條1mX1.8m鋼筋混凝土暗溝YHCNMHG損失為16.81m,流至循環(huán)水泵吸水井,選用2臺(tái)50%流量的循環(huán)水冬季水力損失為15. 14 m。故選取循環(huán)水泵的主要參給水排水Vol.36 Na.8 2010 65W數(shù)為:流量2 641~3 362 m2/h,揚(yáng)程16. 9~15.2 m,通過熱力計(jì)算,額定工況下,夏季10%氣象條件下，功率185 kW.采用2座單塔處理水量為3 000 m3 /h的機(jī)力塔或11.2采用機(jī)力塔 的循環(huán)水系統(tǒng)座淋水面積為1200m?的自然塔均可滿足凝汽器B廠地處河南省東部平原，機(jī)組容量也為1X進(jìn)水溫度不高于33 C的要求，因此在技術(shù)上都是可25 MW。廠址所在地的全年平均氣象條件為:累年行的。平均氣溫14. 5 C,累年平均相對(duì)濕度74%,累年平此外,兩種系統(tǒng)的工藝流程也基本一致,只是由均氣壓1011.7 hPa,累年年平均降水量747. 1 mm,于機(jī)力塔的供水高度略低,循環(huán)水泵的揚(yáng)程也略低累年平均蒸發(fā)量1 758. 6 mm。.于自然塔。夏季最熱時(shí)期頻率P= 10%的日平均干球溫度2技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較為29. 8 C ,濕球溫度為27. 3 C ,相對(duì)濕度為68%，機(jī)力塔與自然塔的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較見表4.表4機(jī)力塔與自然塔的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較大氣壓力為1 005. 7 hPa.循環(huán)水冷卻采用機(jī)力塔。選用2座單塔處理水項(xiàng)目機(jī)力塔自然塔量為3000 m'/h的機(jī)力塔,每座塔選用1臺(tái)直徑為單位塔斷面的過單位塔斷 面的過8 000 mm的風(fēng)機(jī),風(fēng)機(jī)功率為132 kW,其他循環(huán)水冷卻效率風(fēng)量大,冷卻效率|風(fēng)量大,冷卻效率高系統(tǒng)的布置與A廠基本一致。塔出口位置較靠出風(fēng)口較高而影B廠本期工程裝機(jī)容量1X 25 MW,純凝工況回流影響近地面，有一定響較小回流.下的額定凝汽量為80t/h,選取夏季冷卻倍率為溫差較大,冷幅溫差小,冷幅大，60,2臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行,冬季冷卻倍率為36,單臺(tái)循對(duì)氣候適應(yīng)能力小,適應(yīng)能力強(qiáng)適應(yīng)能力一般環(huán)水泵運(yùn)行。循環(huán)水量計(jì)算與A廠完全一致。循環(huán)水量夏季為5 282 m2/h,冬季為3 362 m2/h。循占地面積477 m2座，總占地約約1 482 m2環(huán)水系統(tǒng)水力計(jì)算見表3。施工周期短長(zhǎng)表3 B廠循環(huán)供水系統(tǒng)水力計(jì)算結(jié)果運(yùn)行靈活,但設(shè)|設(shè)備維護(hù) 量較運(yùn)行維護(hù)備維護(hù)量較大小,但可調(diào)性差雙泵運(yùn)行|單泵運(yùn)行重量輕、高度低，重 量大.高度大，循環(huán)水量/m2/h5 2823 362地基要求對(duì)地基承載力要對(duì)地基承載力要水塔出口濾網(wǎng)允許水位差/m0. 30求小求大循環(huán)水自流溝道水頭損失/m0.070.03設(shè)備運(yùn)行噪聲淋水噪聲和風(fēng)機(jī)淋水噪聲高且噪噪盧均較低聲污染較難控制循環(huán)水壓力管道水頭損失/m0.740.71凝光器水頭損失/m4.0.4總投資/萬元80膠球清洗水頭損失/m1.0.0固定費(fèi)用/萬元/a17.237.2供水高度/m7.4折舊費(fèi)用/萬元.620.7富余水頭/m循環(huán)泵和冷卻塔99.270.9運(yùn)行費(fèi)用/萬元/a水力損失合計(jì)/m14. 5112. 84總運(yùn)行費(fèi)用/萬元/a108.8通過計(jì)算,由于供水高度低于自然塔,B廠夏季總費(fèi)用/萬元/a26128. 8循環(huán)水系統(tǒng)的水力損失為14. 51 m,冬季的水力損注:①機(jī)力塔以混凝 土框架、玻璃鋼維護(hù)板和風(fēng)筒的混合結(jié)構(gòu)測(cè)失為12. 84 m。故選取循環(huán)水泵的主要參數(shù)為:流算。②經(jīng)濟(jì)分析中不包括征地費(fèi)用、地基處理費(fèi)用。③電價(jià)按發(fā)電量2641~3 362 m'/h,揚(yáng)程14. 6~12.9 m,功率成本價(jià)0.50元/(kW●h) ,機(jī)組運(yùn)行6 000 b/a計(jì).④投資利潤(rùn)率為6.4% ,使用年限為20 a185 kW。中國(guó)煤化工1下幾個(gè)方面存在1.3 比較分析差異YHCNMHG經(jīng)過上述比較,根據(jù)廠址氣象條件和冷卻水量，(1)在冷卻效率方面,雖然機(jī)力塔的通風(fēng)面積66給水排水 VlL36 Na8 2010要小于自然塔,但由于采用機(jī)械通風(fēng),單位塔斷面的4水量損失比較過風(fēng)量大,因此冷卻效率也較高。兩種冷卻塔的水量損失比較詳見表5。從表5(2)機(jī)力塔的塔身較低,塔出口高度為12 m,可以看出,兩種塔的水損相差不大,機(jī)力塔的風(fēng)吹距塔的吸風(fēng)口較近,有- -定回流。根據(jù)美國(guó)冷卻塔損失稍大一些,而自然塔的排污損失稍大一些,因協(xié)會(huì)CTI標(biāo)準(zhǔn)APT- 105,冷卻塔進(jìn)風(fēng)口濕球溫度此從節(jié)水的角度來說,兩種塔的效果是基本一的增加與濕熱空氣回流是成正比的，即Ar=致的。0.015r ,其中△t為濕球溫度增加值,r為濕熱空氣曳5 兩種冷卻塔水損失比較回流率(%),一般為10%~25%,由于只有2座塔，類型風(fēng)吹損失|蒸發(fā)損失排污損失總損失因此按綜合回流率為10%考慮,即Or=0. 015r=/m2/h| /m2/h /m2/h| /m/h0.015X 10=0.15,也就是冷卻塔進(jìn)風(fēng)口濕球溫度的機(jī)械通風(fēng)冷卻塔159103增加0.15 C,這就造成了機(jī)力塔的設(shè)計(jì)濕球溫度由自然通風(fēng)冷卻塔2910127. 3 C增加到27. 45 C ,增加了冷卻的難度。而自5結(jié)論然塔塔身較高,塔全高60. 06 m,進(jìn)風(fēng)口高5.6 m,回.通過以上分析比較可以看出,在秸稈電廠的循流影響較小,基本可以忽略不計(jì)。環(huán)水系統(tǒng)中采用機(jī)力塔是可行的。與傳統(tǒng)的自然塔(3)對(duì)氣候的適應(yīng)能力機(jī)力塔要強(qiáng)于自然塔。相比,機(jī)力塔不僅冷卻效率和運(yùn)行成本基本持平,還(4)占地面積機(jī)力塔要明顯少于自然塔。具有占地面積小、運(yùn)行靈活、適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn),比(5)機(jī)力塔的施工周期比自然塔短,地基處理較適合在秸稈電廠中采用。比自然塔簡(jiǎn)單。參考文獻(xiàn)(6)機(jī)力塔的運(yùn)行比較靈活,淋水噪聲和風(fēng)機(jī)噪聲均較低,但設(shè)備維護(hù)量較大，而自然塔設(shè)備維護(hù)1趙振國(guó).冷卻塔.北京:中國(guó)水利水電出版社,1997量較小,但可調(diào)性差,且淋水噪聲高且噪聲污染較難2西北電力設(shè)計(jì)院.電力工程水務(wù)設(shè)計(jì)手冊(cè).北京中國(guó)電力出版社,2005控制。(7)經(jīng)濟(jì)性方面，自然塔的建設(shè)投資較高而機(jī)3 DL/T 5339 -2006火力發(fā)電廠水工設(shè)計(jì)規(guī)范力塔的運(yùn)行費(fèi)用較高,綜合起來兩種塔的年總費(fèi)用相差不大,并且主要受發(fā)電成本的影響。★E-mail: hanqiang@sdepci. com3發(fā) 電成本的影響收稿日期:2010-04- 19由于發(fā)電成本對(duì)年總費(fèi)用影響較大,為此針對(duì)修回日期:2010- 06 - 03發(fā)電成本進(jìn)行了敏感性分析(見圖1)。從圖1可看出，當(dāng)發(fā)電成本低于0. 48元/