第30卷第3期電力建設(shè)Vol 30 No. 32009年3月Electric Power ConstructionMar.2009燃機(jī)單循環(huán)電廠循環(huán)水冷卻方式的選擇李欣(中南電力設(shè)計(jì)院,武漢市,430071)[擴(kuò)要]文章介紹了燃機(jī)單循環(huán)電廠循環(huán)冷卻水溫對(duì)機(jī)組出力的影響結(jié)合尼日利亞某燃機(jī)工程實(shí)例,對(duì)機(jī)械通風(fēng)冷卻塔、閉式冷卻塔海勒型輔助冷卻器3種循環(huán)冷卻水系統(tǒng)方案進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析,并說(shuō)明了各系統(tǒng)的適用環(huán)境條件。關(guān)鍵詞]燃機(jī);循環(huán)水;機(jī)械通風(fēng)冷卻塔;閉式冷卻塔;海勒型輔助冷卻器中圖分類號(hào):TM621文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B文章編號(hào):1000-7229(2009)03-0067-031工程概況1發(fā)電機(jī)損耗隨大氣溫度的變化尼日利亞某工程擬新建8臺(tái)PC6581B單循環(huán)燃大氣溫度氣輪機(jī),單臺(tái)機(jī)組容量為42MW,水源為地表水。廠101520253035址所在地分雨季和早季,早季基本不降雨電廠水源溫度51015202303可能斷流,地質(zhì)勘測(cè)已排除補(bǔ)給水采用地下水的方機(jī)組出案。根據(jù)水源情況,電廠擬采用雨季時(shí)直接從河道取MW44434241398388376水,向蓄水池貯水;旱季從蓄水池取水的供水方式發(fā)電機(jī)損耗W9392686900287947851658282379869氣象條件:當(dāng)?shù)貙儆诟邷馗邼穸鹊貐^(qū),平均最高氣溫35.5℃,平均氣溫257℃,平均相對(duì)濕度74%。以19992003年實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)得最熱季(24月)頻率P10%的日平均濕球溫度為263℃,干球溫度為309℃,相對(duì)濕度為70%。主母丑2機(jī)組參數(shù)及冷卻水溫的確定該工程合同要求的機(jī)組整體性能為:在ISO工冷卻水進(jìn)水溫度C況下,大氣溫度為15℃,8臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)每臺(tái)出力為圖1發(fā)電機(jī)輸出功率與冷卻器進(jìn)水溫度關(guān)系示意田42.10MW,總出力3368MW。低于33℃,可保證組出力為37-38MW。當(dāng)冷卻水發(fā)電機(jī)性能保證為:(1)大氣溫度為15℃,大氣溫超過(guò)33℃,運(yùn)行工況滑出曲線外,發(fā)電機(jī)降負(fù)荷壓力為1013×105Pa,相對(duì)濕度60%;(2)壓氣機(jī)進(jìn)運(yùn)行。如果水溫長(zhǎng)期超過(guò)33℃,將制約發(fā)電機(jī)出力,口法蘭前進(jìn)氣壓損為9898Pa,透平排氣法蘭后壓使得發(fā)電機(jī)的出力與燃機(jī)的出力不能夠很好地匹損為6223Pa,機(jī)組處于全新?tīng)顟B(tài),使用的燃料符合配,不能滿足機(jī)組的發(fā)電要求。水溫50℃是機(jī)組連CE公司規(guī)范。機(jī)組在ISO工況下,發(fā)電機(jī)輸出功率續(xù)運(yùn)行的極限溫度,如果水溫超過(guò)極限溫度,潤(rùn)滑油的保證值為415MW。當(dāng)環(huán)境溫度及冷卻水溫發(fā)生溫會(huì)過(guò)高,有可能導(dǎo)致機(jī)組跳機(jī)變化時(shí),發(fā)電機(jī)損耗的變化如表1:因此,冷卻水溫的設(shè)計(jì)原則為冷卻水溫設(shè)計(jì)值不同冷卻水溫條件下,發(fā)電機(jī)輸出功率的變化應(yīng)使發(fā)電機(jī)在大部分環(huán)境條件下的輸出功率在“發(fā)如圖1(電機(jī)功率因數(shù)cosφ=0.8)。由圖1,在ISO工電機(jī)輸出功率與冷卻器進(jìn)水溫度曲線”上所示的功況下.環(huán)境溫度為15℃冷卻水溫應(yīng)低于10℃,可率范中國(guó)煤化工冷卻設(shè)計(jì)溫度為保證機(jī)組出力為421MW。環(huán)境溫度升高冷卻水溫33℃HCNMHG收稿日期:200809-19作者簡(jiǎn)介:李欣(1976—)女,碩士,工程師,主要從事發(fā)電廠供水設(shè)計(jì)工作電力建設(shè)第30卷3循環(huán)水供水系統(tǒng)方案選擇到冷卻塔進(jìn)出水溫、空氣流量以及起噴點(diǎn)等因素的影響,存在優(yōu)化設(shè)計(jì)的問(wèn)題。起噴點(diǎn)溫度的設(shè)定對(duì)輔31方案1助冷卻器選型有直接影響,關(guān)系到設(shè)備冷卻面積的循環(huán)水系統(tǒng)采用閉式+開(kāi)式系統(tǒng),設(shè)置2x100%大小。起噴點(diǎn)溫度設(shè)定高,設(shè)備耗水量小,但會(huì)引起水-水熱交換器與閉冷循環(huán)水泵(閉式)和3×50%循設(shè)備冷卻面積的增加。冷卻器在起噴溫度以下運(yùn)行,環(huán)水泵與機(jī)械通風(fēng)冷卻塔(開(kāi)式)。冷卻水量:每臺(tái)燃耗水量為0;在起噴溫度以上運(yùn)行,消耗噴水蒸發(fā)機(jī)的閉式冷卻水量為295m沿,水水熱交換器采用量。表4為不同設(shè)計(jì)工況下冷卻塔的選型參數(shù)。管式結(jié)構(gòu),開(kāi)式冷卻水量為閉式的12倍,全廠開(kāi)式4不同設(shè)計(jì)工況下設(shè)計(jì)選型參數(shù)循環(huán)冷卻水總量為2832mh。最熱季(2、34月)頻參數(shù)名稱工況1工況2工況3率為10%的氣象條件下,冷卻塔選型參數(shù)如表2。總處理水量/(m3h")2360衰2冷卻塔選型參數(shù)冷卻塔單元數(shù)冶臺(tái)26(無(wú)備用)32臺(tái)(無(wú)備用)48臺(tái)(無(wú)備用)參數(shù)名稱參數(shù)值進(jìn)塔水溫廣C56總處理水量/(m3h4500出塔水溫℃單塔處理水量/(m3h-)冷卻塔占地m冷卻塔單元數(shù)/臺(tái)單臺(tái)風(fēng)機(jī)功率/kW301030/10設(shè)備總價(jià)格歷元進(jìn)塔水溫代I1702400出塔水溫冷卻塔占地/m40×5工況1:設(shè)計(jì)氣溫為41℃,起噴溫度設(shè)定為30單臺(tái)風(fēng)機(jī)功率W℃。在環(huán)境溫度為41℃時(shí),每臺(tái)冷卻器的噴水量為耗水量/(m3h+)20-30h,總噴水量為520~780th,蒸發(fā)損失為12%(62.4-93.6th)。該選型方案起噴點(diǎn)溫度定得較開(kāi)式冷卻水溫(出塔水溫)為30℃時(shí)閉式冷卻低,根據(jù)目前掌握的氣象資料,熱季氣溫位于30-44水可被冷卻到33℃,基本能夠滿足機(jī)組出力要求?！娴念l率較高,因此噴水運(yùn)行的時(shí)間長(zhǎng),除鹽水的總考慮旱季3個(gè)半月的斷流時(shí)間,按日發(fā)電22h計(jì)消耗量較大,但可獲得較低的進(jìn)出塔水溫。算,并考慮水面自然蒸發(fā)的因素本方案蓄水池的容工況2:設(shè)計(jì)環(huán)境溫度45℃,進(jìn)、出塔水溫分別積約為23×10m3為56℃和48℃,起噴點(diǎn)定為40℃。該方案配置323.2方案2臺(tái)冷卻器,共分8組,每組4臺(tái)。在假設(shè)的極端環(huán)境循環(huán)水系統(tǒng)采用閉式系統(tǒng),配備8臺(tái)閉式冷卻溫度48℃時(shí),每組冷卻器3~4臺(tái)同時(shí)噴淋,噴淋水塔和3x×50%的循環(huán)水泵。冷卻水量:每臺(tái)燃機(jī)的閉量為90-120h,蒸發(fā)水量為135-18h,8組冷卻式冷卻水量為295m}h,采用單元制供水。最熱季頻器的總補(bǔ)給水量108-144th,約為機(jī)械通風(fēng)冷卻塔率為10%的氣象條件下,閉式冷卻塔參數(shù)如表3。本熱季補(bǔ)給水量(70h)的2倍。在環(huán)境溫度為45℃方案蓄水池容積約為145×105m3。左右時(shí),每組冷卻器2-3臺(tái)同時(shí)噴淋,8組冷卻器的衰3閉式冷卻塔參數(shù)總補(bǔ)給水量72-108th。該選型方案起噴點(diǎn)和進(jìn)出參數(shù)名稱參數(shù)值水溫高均較高,可在大部分的環(huán)境溫度下實(shí)現(xiàn)干式總處理水量/(m3h)運(yùn)行,但是高環(huán)境溫度時(shí)的耗水量大。單塔處理水量/(m3h")工況3:設(shè)計(jì)環(huán)境溫度為45℃,進(jìn)、出塔水溫分冷卻塔單元數(shù)/臺(tái)8(無(wú)備用)別為56℃和48℃起噴點(diǎn)定為45℃。該方案配置進(jìn)塔水溫48臺(tái)冷卻器,共分8組,每組6臺(tái)。從現(xiàn)有的氣象資出塔水溫爬℃冷卻塔占地/m料看,該方案基本可滿足在大多數(shù)氣象條件下冷卻2975單臺(tái)設(shè)備功率/kW器零補(bǔ)水的要求,但占地面積過(guò)大。耗水量/(m3h)343種方案技術(shù)性比較34.1中國(guó)煤化工下海勒型輔助冷33方案3卻器CNMHG式冷卻塔相同的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)為閉式系統(tǒng),冷卻設(shè)備為海勒冷卻效果,改備時(shí)占地面積相一次性投資要大得多。型輔助冷卻器。選型如下:在設(shè)計(jì)水量、設(shè)計(jì)環(huán)境溫342在相同的進(jìn)、出水溫度的條件下,海勒型輔助度一定的條件下,海勒型輔助冷卻器設(shè)備的選型受冷卻器的耗電量較機(jī)械通風(fēng)冷卻塔和閉式冷卻塔的第3期燃機(jī)單循環(huán)電廠循環(huán)水冷卻方式的選擇耗電量大幅提高雖然可以減少總耗水量,但除鹽水衰5固定費(fèi)用比較萬(wàn)元的瞬時(shí)消耗量大。34.3海勒型輔助冷卻器在干球溫度與水溫的溫差項(xiàng)目名稱方案1方案221?越大濕度越小的情況下,冷卻效果越好。機(jī)械通風(fēng)循環(huán)水蒹房及設(shè)備差價(jià)冷卻塔或閉式冷卻塔的出塔水溫均與濕球溫度有換熱站及換熱器差價(jià)關(guān),在濕熱型環(huán)境條件下,要達(dá)到33℃的冷卻目標(biāo),循環(huán)水管差價(jià)濕式冷卻塔顯然比干式冷卻塔更具優(yōu)勢(shì),且對(duì)溫度蓄水池變化的適應(yīng)性更強(qiáng),可保證燃機(jī)在較高出力下穩(wěn)定合計(jì)1973運(yùn)行。環(huán)境溫度越高,要求的出塔水溫越低時(shí)濕式表6年費(fèi)用比較冷卻塔體現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)將會(huì)越明顯。而輔助冷卻器出水項(xiàng)目名稱方案2溫度受環(huán)境溫度的影響大機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定。如采用循環(huán)水泵總功率W輔助冷卻器方案,為避免過(guò)大的一次性投資,必須提冷卻塔總功率W高燃機(jī)冷卻水溫度最終將以犧牲燃機(jī)出力為代價(jià),循環(huán)水系統(tǒng)總功率W或選擇出力更大的發(fā)年運(yùn)行費(fèi)用萬(wàn)元因此,在本工程的環(huán)境條件下,難以體現(xiàn)海勒型年水費(fèi)歷萬(wàn)元47.52276.22輔助冷卻器的優(yōu)越性,而且發(fā)電機(jī)需要根據(jù)冷卻水年固定費(fèi)用差價(jià)歷萬(wàn)元費(fèi)用差價(jià)歷萬(wàn)元溫重新選型,故排除方案3。注:按照當(dāng)?shù)仉妰r(jià)0.25元(kW·h),水價(jià)2元/,年運(yùn)行小時(shí)數(shù)4經(jīng)濟(jì)性比較7200h,固定資產(chǎn)折算系數(shù)0l4計(jì)算。方案1循環(huán)水泵總功率包括閉冷水循環(huán)水泵功率電廠的用地范圍均能滿足方案1、2(方案3已水熱交換器相結(jié)合的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是目前燃機(jī)冷排除,本文不予討論)的用地要求。由于該電廠土地卻水系統(tǒng)的常規(guī)選擇,尤其在高溫、高濕度地區(qū)。費(fèi)用不計(jì),故經(jīng)濟(jì)性比較中不涉及地價(jià)的比較。52閉式冷卻塔是機(jī)械通風(fēng)冷卻塔很好的替代品。4.1固定費(fèi)用比較達(dá)到機(jī)械通風(fēng)冷卻塔系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)時(shí),采用閉式表5為固定費(fèi)用比較表。在設(shè)備價(jià)格均為出廠冷卻塔能使簡(jiǎn)化系統(tǒng)減少系統(tǒng)整體運(yùn)行費(fèi)用等。價(jià)的情況下綜合蓄水池與循環(huán)水系統(tǒng)的造價(jià),方案53在極度缺水地區(qū)海勒型輔助冷卻器是燃機(jī)單1比方案2高出約23萬(wàn)元。實(shí)際應(yīng)按照設(shè)備到岸價(jià)循環(huán)電廠的唯一選擇。在高溫、高濕地區(qū),采用此設(shè)格計(jì)算,方案I則較方案2便宜。備不僅會(huì)增加冷卻面積,占地面積,耗電耗水量,還4.2年費(fèi)用的比較可能會(huì)影響發(fā)電機(jī)的選型。要達(dá)到相同的冷卻效果表6為年費(fèi)用比較表。由表6可見(jiàn)方案2的年空氣冷卻的設(shè)備價(jià)格也遠(yuǎn)高于機(jī)械通風(fēng)冷卻塔。費(fèi)用較方案1高,但由于本工程為總承包形式,蓄水此,在水資源條件尚可時(shí),應(yīng)不優(yōu)先考慮該設(shè)備池的費(fèi)用并不在總承包范圍內(nèi),總承包商最終選擇6參考文獻(xiàn)方案1實(shí)施。]劉乃玲封閉式冷卻塔用于免費(fèi)供冷的經(jīng)濟(jì)性分析[D上海5結(jié)論51在水資源豐富的地區(qū),機(jī)械通風(fēng)冷卻塔與水-團(tuán)2焦樹(shù)建燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)M北京機(jī)頓工業(yè)出版社200Selection of Circulating Water Cooling Mode for Power Plants with Single Cycle Gas-Turbines( Central Southem China Electric Power Design Institute, Wuhan 430071, China)[Abstract] The effects of circulating cooling water temperature of single cycle gas中國(guó)煤化工 Nigeria proiect as anCNMHGand Heller auxiliary cooler, are performed Applicable environment conditions for eacha[Keywords] gaw-turbine; circulating water, mechanical draft cooling tower, closed cooling tower, Heller auxiliary cooler(責(zé)任編輯:何鵬)