空冷系统选择

空冷系统选择申小强李力娟陕西省电力设计院陕西西安710054【摘要】:本文根据国内某2×350Ⅷ电厂空冷系统选型的经济性数据进行对比,分析对于特定地点电厂采用直接空冷或间接空冷系统的必要性。【关键词】:直接空冷间接空冷初期投资年总费用中图分类号:TM6文献标识码:A文章编号1前言当前,用于发电厂的空冷系统主要有三种,即直接空冷、表凝式间接空冷系统和混凝式间接空冷系统。直接空冷系统多采用机械通风方式,两种间接空冷多采用自然通风方式。以上三种空冷系统均在实际发电厂得以应用,三种系统各有优缺点。直接空冷系统:特点有冷却效率高,占地面积小,初投资少,系统简单、调节灵活,空冷凝汽器及其平台建设周期短。但受环境风的影响较大,空冷机组主厂房的布置方位受风向的影响大,年平均运行背压相对间冷较高,故运行煤耗较大间接空冷系统:特点有运行背压较低,所以煤耗较低,受自然界大风影响较直接空冷较小,空冷机组主厂房的布置方位不受风向的影响,循环水泵扬程低,能耗少。但是循环水量大,凝结水精处理系统复杂;系统设备较多,控制复杂,采用全铝散热器,冬季抗冻性能差,使用有色金属铝量大,初投资增加,空冷塔占地面积大,冷却塔建设周期长。本文根据国内某2×350歴电厂直接空冷和间接空冷的技术经济比较选型分析,对同规模电丿的空冷系统选型进行探讨。2空冷技术分析1)直接空冷系统直接空冷系统亦称为ACC系统,它是指汽轮机的排汽引入室外空冷凝汽器内直接用空气来冷凝。其工艺流程为汽轮机排汽通过大直径的排气管道引至室外的空冷凝汽器内,布置在空冷凝汽器下方的轴流冷却风机驱动空气流过冷却器外表面,将排汽冷凝为凝结水,凝结水再经泵送回汽轮机的回热系统。2)混合式凝汽器间接空冷系统(海勒式Helr)混合式凝汽器间接空冷系统(海勒式)主要由混合式(喷射式)凝汽器和装有福哥型散热器的空冷塔构成。循环冷却水在凝汽器内与汽轮机排汽直接接触混合进行热交换,将其冷凝:受热的循环冷却水大部分在空冷塔散热器(冷却三角)内与空气进行热交换,将冷却水冷却以使其重新循环利用,极少部分进入汽轮机回热系统。该系统发生两次热交换,其中一次为混合式,另一次为表面3)表面式凝汽器间接空冷系统(哈蒙式)表面式凝汽器间接空冷系统(哈蒙式)是在海勒式间接空冷系统的运行实践基础上发展起来的哈蒙式间接空冷系统由表面式凝汽器与空冷塔构成。冷却循环水通过表面式凝汽器表面,将凝汽器内部的汽轮机排汽热量带走,将其冷凝;受热的循环冷却水全部进入空冷塔翅片管束空冷散热器冷却。该系统亦发生两次换热均属表面式该系统与常规的湿冷系统相似,但有着本质的不同。不同之处是用表面式对流换热的空冷塔代替混合式蒸发冷却换热的湿冷塔,用碱性除盐水代替循环水,用密閉式循环冷却水系统代替开敞式循环冷却水系统。3空冷设计方案比较国内某2×350MW电厂空冷系统选型结果对技术参数进行分析3.1间接空冷系统技术参数上述两种间接空冷系统在实际工程中都有应用,结合两种空冷系统的特点、本工程实际情况以及已经投运机组的运行经验,综合分析考虑确定:冷却系统拟采用表面式凝汽器、塔外垂直布置形式的间接空冷系统。空冷塔拟采用三塔合一(即空冷、脱硫、排烟合用一塔)的自然通风冷却塔。间接空冷系统优化方法与直接空冷系统基本相同,也是利用年总费用最小法。经过初步优化计算确定本工程间接空冷系统主要技术参数、设备配置如下:表3-1间接空冷系统主要参数表(两机一塔)单位表面式凝汽器间接空冷设计气温℃|18.52设计背压kPa113冷却倍率50冷却三角个数个194(含2个短三角5冷却三角形式福哥型铝制芯管、翅片6冷却三角布置形式塔外垂直布置7凝汽器面积34000t/h9塔形式钢筋混凝土自然通风冷却塔10冷却塔高17911令却塔底部直径14812散热器外缘直径15613冷却塔进风口高度14循环水泵数量套2×215循环水泵扬程1916循环水泵电机功率kW2×2×160032直接空冷系统技术参数根据本工程现有资料借鉴以往工程设计经验,参考不同汽轮机背压、不同管束迎面风速等参数组合后确定的直接空冷系统方案主要技术参数、设备配置等表3-2系统主要参数(单台机组)环境设计风速设计气温18.5(对应THA)设计背压满发背压:满发气温34.2散热器面积:869632迎面风速m/s2.15风机台数台30(顺流24+逆流6)冷却单元尺寸11.95m×11.725单片管束长宽:10.50×2.3454空冷系统技术比较表4-1直接空冷系统和间接空冷系统( Heller)技术比较表序号比较项目方案1—直接空冷系统方案2——间接空冷系统1散热器及空冷散热器即为凝汽器。根据国采用福哥式散热器,由16-18mm凝汽器内经验,ACC系统可以采用单排圆形铝管套以600×150mm的大管或多排管。单排管为覆铝钢管片铝翅片,片距288m,垂直钎焊铝翅片结构,单排扁平管规|布置在自然通风冷却塔进风口外格为219×19mm,壁厚为侧15mm;翅片规格为190×凝汽器采用喷射式混合凝汽器。19mm,壁厚为0.25mm,翅片间距2.3mm2防冻控制通过控制风机转速和开启台数。切断部分冷却单元和控制百叶窗及运行容易控制。开启度调节进风量进行防冻控冬季过冷度大,最低运行背压在制。比较容易控制8~9kPa,影响运行经济性。冬季运行端差在0.8~1℃,最低运行背压在55-65kPa,可以利用低温环境获得经济性3环境条件影受大气温度变化影响大,尤其受受大气温度变化影响比较大:对环境风影响大(影响进风排风条环境风的敏感程度低于ACC系件,不利风向会出现大幅热回流,统,基本不存在热风回流问题。高温时影响机组安全)4|噪声基本无噪声5散热器脏污「脏物影响程度一般,容易清洗,脏物影响程度较ACC稍大,比较影响和清洗AcC布置在45m高的平台上,沉容易清洗。散热器在塔外从距地性能积在散热器表面的脏污主要来自面15m高度垂直布置,脏污来源空气中的粉尘和少量飞扬絮状除了空气中粉尘和少量飞扬絮状物、还会截留少量地面杂质。6抽真空系统系统规模大系统规模小通过上表技术分析比较,说明这两种空冷系统在电厂中均可采用,且各有特点。其中间接空冷系统除占地面积较大,防冻困难等不足外,从运行稳定性及经济性方面凸显出它的特点。5空冷系统经济比较采用年总费用法来分析比较两种空冷系统方案的经济性,即将总投资动态分摊到经济运行年限内的每年,与年运行费用相加,得到年总费用,年总费用最小为最经济方案。运行费用计算及基础数据机组利用小时数5500h经济运行年限20a标煤价(不含税):430元/吨成本电价(优化用)0.192元/kWh上网电价(优化用)0.342元/kWh地价:15万元/亩表5-1直接空冷系统和间接空冷系统( Heller)经济比较表序号项目单位间接空冷直接空冷|备注1.系统静态投资2486421151万元671412设备、安装万元1632516319序号项目单位间接空冷直接空冷备注1.3电气万元61137814热控万元4281381.5地价(差值)万元7860折合年固定费用万元|292324872.年固定费用(差值)万元4360年运行费用(差值31煤耗(差值)万元410煤价430元/吨32电耗(差值)万元|-36电价0.192元kWh3其它运行费用(差值)万元230年总费用(差值)万元13注:表中数据为参考国内同机组类似工程数据根据以上经济性比较表分析,间接空冷系统方案比直接空冷系统初期投资增加约5500多万元按成本电价0.192元kW.h,煤价按430元/吨计算,年运行总费用间接空冷比直接空冷多约13万建议根据以上综合技术经济比较分析,直接空冷系统与间接空冷系统两种方案各有特点,考虑到尽量减少厂区占地,便于总平面布置,并根据国内技术应用成熟度(ACC系统国内以广泛应用,在设计、制造、调试、运行等方面己积累了丰富的经验),本工程推荐采用机械通风直接空冷方案。7结语根据我们的工程设计经验,对于电厂空冷系统的选型提出了自己的想法和观点,文中有考虑不足的地方,恳请各位同行及专家提出宝贵意见。参考文献1温高《发电厂空冷技术》中国电力出版社20082荆云涛《空冷技术研究(2011年度)》北京理工大学出版社2012。3邱丽霞郝艳红《直接空冷汽轮机及其热力系统》中国电力出版社2006。