电厂循环水优化专题研究

中华民居2012年1月电厂循环水优化专题研究付智刚(贵州电力设计研究院)擴要:本文通过西北电力设计研究院开发的“循环水系统优化CWO)程序对电「式冷却系统进行优化输入内容有气象条件冷却水量、冷却温差,及有关冷却塔经济指标输出内容包括各种冷却塔面积凝汽器面积等方案组合的年费用值背压值及出塔水温等通过对各个方案的比较选出最合适的方案组合,关输词:双曲线自然通风冷却塔:10%气象条件:年费用最小法:恒倍率:变倍率电厂供水系统中,增大凝汽器的冷却水量或降低水温,可以降低汽爱3逆流式自然通风冷却塔主要技术参数轮机的背压提高发电量但是需增大循环水泵功率成增加冷却塔的面序号主要特教一酥面和w[350400[40500150积,从而增大工程的造价,反之亦然,因此,本次可行性研究阶段结合工程具体条件对循环水系统进钉综合优化计算.即通过对冷却塔面积冷塔总高度(m屠零米处直径(m)94968却倍率、凝汽器冷却面积、循环水泵及循环水管(干管)等的组合方案进填料处直仔m68713[乃56798「8行综合技术经济比较优化循环水系统选取最经济合理的配置进风口高度6468727680l工程概述5塔筒有效抽风高度m834194%410l41104级金电化体化热电歌产动力车间新建工程位于费州省毕节5风口高处配m)0可x地纵金基八步镇循环经济工业园区内,电建设规模为4NW机进风口部624n1as0组,电厂除灰系统采用灰渣分除于灰干排方式,根据水源条件及气象条8塔而积顶积2525252525件,循环水系统采用带逆流式双曲线自然通风冷却塔的循环供水系统11.0103120125补给水水源为洪家渡水库。根据水源条件及本工程具体情况,电厂采用扩大单元制循环供水系干球温度239℃统,每两台机循环水管在循环水泵房出水侧逦过联络蝶阀连通,每台湿球温度212℃50MW机组配两台循环水泵、座逆流式自然通风冷却搭、根循环水相对湿度80%进捧水铜管(干管)和一条双孔矩形锎筋混凝土自流沟,冷却塔出水通过人气压力861.7hPa钢筋混凝土双孔沟自流至循环水泵房进水间,由循环水泵升压经循环水平均风速0.9/6进水管送至凝汽器及辅助设备,凝汽器摔水由循环水排水管送至冷却塔|25经济播标冷却,轴机设备排水由辅机回水管送至循环水泵房进水问冷却冷却后优化计算中所采用的主婆经济指标见表4循环使用,每两台机合建一座循环水泵房,循环水泵房布置在两座冷却4主要经济塔之间2基础资料及设备参数工程主要技术经济指标2汽轮机技术参数发电成本元度020凝汽式汽轮机组主要技不参数见表2故年利用小时数机主要技术参数3燃料费占发电成本的比率a优化计算中经济评价参数发电机功率3000投资利率(投资回收率凝汽量(uh688824工程经济使用年限固定费用率22凝汽器方案资料人修费率25%拟定凝汽器面积为1700m18000m2、19000m2共3种方案,凝汽器水费材质按不锈钢管考虑其特性参数详见表2阳环水泵效率衰2凝汽方案特性参数7电机棕合效率8汽机微增功率的电价折减系数17000不锈钢设备材料羊价、构筑物造价凝汽器综合造价190不锈铜2冷郑塔综合造价元423323冷却塔方案资料麵环水管单价m4×0元m8含施工安装费用根据工程条件和设计经验,拟定了5种淋水面积分别为3500m2D2220元№70含施工安装费用4000m2,4500m25000m25500m2的逆流式双曲线自然通风冷却塔方案D]820×10含盖工安装费用其主要技术参败见表33优化计算及结果冷却塔的淋水填料参散哲按斜折波P”填料数据填料高度为31计算方法及主要设计原则Om(二层),片问距为其特性数据如下热力特性:N=1.844A0629利用计算机应用技术,根据最优化理论,结合本工程的具体技术条件并参照实际工程的设计经验初步拟定可能的若干方案组合,按照计阻力特性;A=000611620.0342q+0.76算方法Ml000|4535g2+0.00835560+206中国煤化工24气象条件按织金气象站气象资料进行计算)水系统优化计算程序进行计算冷却塔频率为10%的气象特征值如CNMHG中华民居2012年1月循环水系统优化计算上要采用如下计算方法:(1)方案经济分析采用年总费甩最小法(动态),并采用年固定费用冷却倍数水管年总面用\优劣名次求年费用最小法。O元固定年总费用:NF=Zx(AFCR)+U40180)45024998式中:Z—冷端设备总投资一年运行费用:401900024189270AFCR—一年固定分摊费率;700450024189270MR大修费率40180_4500221.973CR资金回收系数。变倍率,微增费用=04倍发电成本45190004500241.89389(1+i)-1419004902218972式中:m工程的经济使用年限一投资利润率180004500241.897845(2)冷却塔的热力计算采用冷却数法19005002418998(3)凝汽器冷凝管采用不锈铜管恒倍率微增责用=08倍发电成本(4)不问方案组合的汽轮机背压的不同所引起的热耗或出力的不同190500241310%底2对经济效果的影响,以其相对应的背压与微增功率的修正曲线来橛括248109850将得出的微增功率以电费形式(燃煤价格)参与经济计算19000550024.81m265312主要设计原财9000根据工程条件和有关规定,优化计算中尚拟定了下列设计原则:218105.00(1)方案约束限制条件变率微增费用=8倍发也成丰①在夏季最炎热三个月球温度统计频率P=0%气象条件下的运19005024L811591t行背压应能满足机组满发的最高允许背压要求,即小于118kPa(.12ata),冷却水温裕度为39005002418[1i762②凝汽器端差不应小于28℃(指设计值),小于28℃取28℃19005002413「11kBs③凝汽器冷却水管内的流速:V=2Cm190502181252(2)汽轮机设计背压采用相应方案年逐月运行背压的平均值,另外从计算结果看出:对于相同方案组合,夏季冷却倍率相同的情(3两台机组配网台循环水泵环水系统的运行考虑全年恒倍率况下变倍率运行工况的方式较恒倍率运行工况方式为优和报郭季节气象情况变倍二种运行方式后者热季运行四台泵冷季42推神方某则只运行三台泵。其三台泵运行的循环水量按四台运行总水量的85%根据循环水系统初步优化计算结果及上述分析,参照其它同类型电(4)设计方案组合厂的运行实际情况,冷却塔出水水温留有一定的裕度,对于织金“煤电化凝汽器方案冷却面积为170010003组其主要体化热电联产动力车间新建工程的环水系统推荐方案组合为参数见表2冷却塔方案:淋水面积为35005500m3,共5组,其主要参数见表3循环水钢管(干管)DN2400冷却倍率方案:m=40-60倍共5组,采用冷、热季变倍率运行时,其凝汽器冷却面积1900m2净李运行俗事技015B计12312月作为净,热季运季果用使率运行方式时却倍本为m1390倍,即冷季3i行倍率按10(4060倍)计4、56、789、10月作为热季循环水钢管(f管)方案:D2440×10、D2220x9共2组12月份两台机共开三台泵m=425倍,热季4、56、789、10月份两台机上述碳汽器净却塔、冷却倍率、循环水管四个方案因素组合起来/共开四台泵m0倍其汽轮机年平均背压为68LP冷却塔年平均由水温度2178℃;在P=10%气象条件下,机组在校核工况下运行,冷却水构成3×552个方案组合此外考比恒倍率和变倍率二种运行方式因瘦满足不小于3的要求,此时冷却塔出水温度为286汽轮机此优化计算中的方案组合总数为150×2=300个背压侦为910kPa32优化计算结果颜汽器冷却水进水设计温度推荐采用22℃汽轮机额定工况下的背教上述原始数和拟定的计算方案及其技术参数进行计算(微增功压推存值为6从P率收益采用燃料费计算其单价占发电成本的400%),计算结果经整理分全年恒倍率和冷热季变倍率二种运行方式进行列表,另外,考虑计算的经济指标随市场的变化影响,对优化计算的微增功率收益进行单价变化的敏感性分析,即将微增功率收益单价增加到占发电成本的80%,其余经济指标不变化,见表5(鉴于篇幅限制优劣顺序索引表列出前5位的计算结果)4推荐方案41优化计算结果分析由计算结果可知微增功率收益采用燃料费计算(约占发电成本的40%),对相同的方案组合冷却塔面积较小冷却倍率较低,则年费用越低,这是由于在优化计算中微增出力计费所用的燃煤价格较为低廉(仅为发电成本的40%,即008元Wh,因此微增功率对年费用的影响很小本工程对其它经济指标不变时微增计费所采用的燃料费用增加至中国煤化工发电成本的08倍年费用转序发生较大变化结果表明微增出力的取值提高对大冷却塔面积、大凝汽器面积、大循环倍本有利CNMHG方数据