生物质能发电厂循环水系统冷却塔的选择

生物质能发电厂循环水系统冷却塔的选择韩强'徐薇?徐士倩'(1山东电力工程咨询院有限公司,济南250014; 2济南市市政工程设计研究院有限责任公司,济南250101)摘要以工程实践为基础,从技术、 经济、发电成本和水量损失几个方面,对采用机械通风冷却塔与逆流式自然通风冷却塔的生物质能发电厂循环水冷却系统进行了比较,分析结果表明机械通风冷却塔与自然通风冷却塔相比具有占地面积小、运行灵活、适应能力强等特点,更适合在生物质能发电厂中采用。关键词机械通风冷却塔自然通风冷却塔生物质能发电 循环水冷却 系统生物质能发电厂,俗称秸秆电厂,是利用麦秆、泵,循环水冷却凝汽器后，温排水经1条DN1 200玉米秆、棉花杆、树枝等可再生物质作为能源的一种钢管送至冷却塔。在冷却塔附近的回水沟上设平板新型电厂。我国有丰富的秸秆资源,但是每年只有滤网及闸板。循环水系统流程为:循环水泵-→电动一小部分得到利用,大部分被直接烧掉,秸秆电厂蝶阀→凝汽器-→循环水管+自然通风冷却塔→回水不仅可以将多余的秸秆资源转化为清洁的电能，沟→循环水泵吸水池→循环水泵。而且可以减轻燃烧多余秸秆而产生的空气污染。A厂本期工程装机容量为1X 25 MW,纯凝工由于受燃料来源的限制,秸秆电厂的规模不能太大，况下的额定凝汽量为80 t/h,选取夏季冷却倍率为笔者所在单位设计的秸秆电厂主要为1X25 MW60,2台循环水泵运行,冬季冷却倍率为36,单台循机组。考虑到装机容量较小，减小占地面积及降低环水泵运行。循环水量夏季为5 282 m*/h,冬季为运行费用成为设计中应该着重考虑的问题。电厂水3 362 m*/h.循环水量计算见表1。根据循环水系工设计的核心部分是循环水冷却系统,采用二次循统布置,其水力计算见表2。环的水冷发电厂主要有两种冷却方式,一是采用传表1 A厂循环水量 计算结果统的逆流式自然通风冷却塔(简称自然塔),二是机组冷却倍数|凝光器用水量T辅机k总计/m2/h采用机械通风冷却塔(简称机力塔)。下面就以2容量凝汽量/m/h用水个秸秆电厂A厂和B厂为例来比较两种冷却塔的/MW/h夏季| 冬季|夏季|冬季/m2/h夏季|冬季_优劣。2580| 60| 36 48002880 482 5282|33621循环水 系统设计比较表2 A厂循环供水系统水力计算结果1.1采用自然塔的循环水系统项目双泵运行单泵运行_A厂位于鲁西南的南部，机组容量为1X 25 MW。循环水量/m2/h5 2823 362厂址所在地的全年平均气象条件为:累年平均气温水塔出口滤网允许水位差/m0. 300.3014.1 C,累年平均相对湿度72%,累年平均气压循环水自流沟道水头损失/m0. 031 012. 0 hPa,累年年平均降水量670. 2 mm,累年平循环水压力管道水头损失/m0.740.71均蒸发量1 926. 8 mm。夏季频率为10%的气象条凝汽器水头损失/m4.02.4件为:气压992. 0 hPa,干球温度31.9 C,湿球温度胶球清洗水头损失/m1.026. 9 C ,相对湿度66%。供水高度/m.7循环水冷却采用自然塔,选用1座淋水面积富余水头/m.01200m2的冷却塔,靠近汽机房布置。经冷却塔冷中国煤化工5.8115. 14却后的循环水经1条1mX1.8m钢筋混凝土暗沟YHCNMHG损失为16.81m,流至循环水泵吸水井,选用2台50%流量的循环水冬季水力损失为15. 14 m。故选取循环水泵的主要参给水排水Vol.36 Na.8 2010 65W数为:流量2 641~3 362 m2/h,扬程16. 9~15.2 m,通过热力计算,额定工况下,夏季10%气象条件下，功率185 kW.采用2座单塔处理水量为3 000 m3 /h的机力塔或11.2采用机力塔 的循环水系统座淋水面积为1200m?的自然塔均可满足凝汽器B厂地处河南省东部平原，机组容量也为1X进水温度不高于33 C的要求，因此在技术上都是可25 MW。厂址所在地的全年平均气象条件为:累年行的。平均气温14. 5 C,累年平均相对湿度74%,累年平此外,两种系统的工艺流程也基本一致,只是由均气压1011.7 hPa,累年年平均降水量747. 1 mm,于机力塔的供水高度略低,循环水泵的扬程也略低累年平均蒸发量1 758. 6 mm。.于自然塔。夏季最热时期频率P= 10%的日平均干球温度2技术经济比较为29. 8 C ,湿球温度为27. 3 C ,相对湿度为68%，机力塔与自然塔的技术经济比较见表4.表4机力塔与自然塔的技术经济比较大气压力为1 005. 7 hPa.循环水冷却采用机力塔。选用2座单塔处理水项目机力塔自然塔量为3000 m'/h的机力塔,每座塔选用1台直径为单位塔断面的过单位塔断 面的过8 000 mm的风机,风机功率为132 kW,其他循环水冷却效率风量大,冷却效率|风量大,冷却效率高系统的布置与A厂基本一致。塔出口位置较靠出风口较高而影B厂本期工程装机容量1X 25 MW,纯凝工况回流影响近地面，有一定响较小回流.下的额定凝汽量为80t/h,选取夏季冷却倍率为温差较大,冷幅温差小,冷幅大，60,2台循环水泵运行,冬季冷却倍率为36,单台循对气候适应能力小,适应能力强适应能力一般环水泵运行。循环水量计算与A厂完全一致。循环水量夏季为5 282 m2/h,冬季为3 362 m2/h。循占地面积477 m2座，总占地约约1 482 m2环水系统水力计算见表3。施工周期短长表3 B厂循环供水系统水力计算结果运行灵活,但设|设备维护 量较运行维护备维护量较大小,但可调性差双泵运行|单泵运行重量轻、高度低，重 量大.高度大，循环水量/m2/h5 2823 362地基要求对地基承载力要对地基承载力要水塔出口滤网允许水位差/m0. 30求小求大循环水自流沟道水头损失/m0.070.03设备运行噪声淋水噪声和风机淋水噪声高且噪噪卢均较低声污染较难控制循环水压力管道水头损失/m0.740.71凝光器水头损失/m4.0.4总投资/万元80胶球清洗水头损失/m1.0.0固定费用/万元/a17.237.2供水高度/m7.4折旧费用/万元.620.7富余水头/m循环泵和冷却塔99.270.9运行费用/万元/a水力损失合计/m14. 5112. 84总运行费用/万元/a108.8通过计算,由于供水高度低于自然塔,B厂夏季总费用/万元/a26128. 8循环水系统的水力损失为14. 51 m,冬季的水力损注:①机力塔以混凝 土框架、玻璃钢维护板和风筒的混合结构测失为12. 84 m。故选取循环水泵的主要参数为:流算。②经济分析中不包括征地费用、地基处理费用。③电价按发电量2641~3 362 m'/h,扬程14. 6~12.9 m,功率成本价0.50元/(kW●h) ,机组运行6 000 b/a计.④投资利润率为6.4% ,使用年限为20 a185 kW。中国煤化工1下几个方面存在1.3 比较分析差异YHCNMHG经过上述比较,根据厂址气象条件和冷却水量，(1)在冷却效率方面,虽然机力塔的通风面积66给水排水 VlL36 Na8 2010要小于自然塔,但由于采用机械通风,单位塔断面的4水量损失比较过风量大,因此冷却效率也较高。两种冷却塔的水量损失比较详见表5。从表5(2)机力塔的塔身较低,塔出口高度为12 m,可以看出,两种塔的水损相差不大,机力塔的风吹距塔的吸风口较近,有- -定回流。根据美国冷却塔损失稍大一些,而自然塔的排污损失稍大一些,因协会CTI标准APT- 105,冷却塔进风口湿球温度此从节水的角度来说,两种塔的效果是基本一的增加与湿热空气回流是成正比的，即Ar=致的。0.015r ,其中△t为湿球温度增加值,r为湿热空气曳5 两种冷却塔水损失比较回流率(%),一般为10%~25%,由于只有2座塔，类型风吹损失|蒸发损失排污损失总损失因此按综合回流率为10%考虑,即Or=0. 015r=/m2/h| /m2/h /m2/h| /m/h0.015X 10=0.15,也就是冷却塔进风口湿球温度的机械通风冷却塔159103增加0.15 C,这就造成了机力塔的设计湿球温度由自然通风冷却塔2910127. 3 C增加到27. 45 C ,增加了冷却的难度。而自5结论然塔塔身较高,塔全高60. 06 m,进风口高5.6 m,回.通过以上分析比较可以看出,在秸秆电厂的循流影响较小,基本可以忽略不计。环水系统中采用机力塔是可行的。与传统的自然塔(3)对气候的适应能力机力塔要强于自然塔。相比,机力塔不仅冷却效率和运行成本基本持平,还(4)占地面积机力塔要明显少于自然塔。具有占地面积小、运行灵活、适应能力强等特点,比(5)机力塔的施工周期比自然塔短,地基处理较适合在秸秆电厂中采用。比自然塔简单。参考文献(6)机力塔的运行比较灵活,淋水噪声和风机噪声均较低,但设备维护量较大，而自然塔设备维护1赵振国.冷却塔.北京:中国水利水电出版社,1997量较小,但可调性差,且淋水噪声高且噪声污染较难2西北电力设计院.电力工程水务设计手册.北京中国电力出版社,2005控制。(7)经济性方面，自然塔的建设投资较高而机3 DL/T 5339 -2006火力发电厂水工设计规范力塔的运行费用较高,综合起来两种塔的年总费用相差不大,并且主要受发电成本的影响。★E-mail: hanqiang@sdepci. com3发 电成本的影响收稿日期:2010-04- 19由于发电成本对年总费用影响较大,为此针对修回日期:2010- 06 - 03发电成本进行了敏感性分析(见图1)。从图1可看出，当发电成本低于0. 48元/