循环水系统冷端优化计算探讨

2009年第2期广西电力71循环水系统冷端优化计算探讨Discussion on Optimal Calculationof Cold End of Circulation Water System.扬明YANG Ming(广西电力工业勘察设计研究院,广西南宁53023)摘要:以某海边电厂2x660 MW机组为例,采用一种更为全面的优化思路,剖析循环环水系统冷端优化，分析优化中背压的重要性,取舍循环水管(沟)断面尺寸和循环水泵台数等变量,合理的简化商化优化计算,得出更符合电厂实际的冷端配置。关键词:冷端优化;背压;热耗;煤耗法;微增功率法中国分类号:TK212.*2文献标识码:B文章编号:1671- 80200902 -0071-030引言循环水泵电机设备费用和运行费用变化,不同循环火力发电厂的循环水系统冷端优化计算是可研水管、沟断面尺寸进行比较,年费用最少者为优。循设计深度规定中必须编写的专題报告,中华人民共环水管沟的断面尺寸比较其重要的前提条件是假和国电力行业标准DLT 5339 - -2006<火力 发电厂定循环水量不变,其优化对于汽轮机背压、冷却倍水工设计规范》中对于循环水系统冷端的优化计算数、凝汽器面积和冷却塔的优化结果来说,年费用会也作出了许多原则性和硬性的规定。对于优化计算产生变化,但此变化为共同误差对汽轮机背压、冷思路和优化结果的选取各个设计院均不尽相同。以却倍数.凝汽器面积和冷却塔的优化趋势和结论不下是笔者对优化计算的理解,与各位同行探讨,希望产生影响,故可以先不参与到汽轮机背压、凝汽量、形成-一个统-合理的优化计算思路。冷却倍数和凝汽器面积优化中。对于循环水泵台1优化的目 的和可变参数的选择数,凝汽器冷却水管的材质、管径和壁厚的优化同火力发电厂水工设计规范建议冷端优化采用年理,也可先独立出来进行优化比选。费用最小法。冷端优化的目的是优化选择循环水系对于多背压凝汽器,许多文献均有研究。对于统的设备(包括有凝汽器、循环水泵、循环水管、循环大型机组采用三背压凝汽器 与双背压凝汽器相比，水沟冷却塔),使电厂的年费用最低。没有明显差异。双背压与单背压凝汽器相比，机组，根据DL/T 5339- -2006(火力发电厂 水工设计运行背压低0.2~0.3 kPa,运行经济效益好,特别规范>的要求,优化计算时考虑的主要可变参数有:是长年运行冷却水温较高时运行经济性更加明显。汽轮机背压、冷却水量即冷却倍数;凝汽器的换热面大型汽轮机发电机组宜优先选用双背压凝汽器。积、流程数壳体与背压个数;凝汽器冷却水管材质、根据对以上各可变参数的分析,影响冷却端优管径、壁厚、根数和长度;循环水泵台数;循环水管、化的参数只剩汽轮机背压 、冷却倍数、凝汽器面积和沟的断面尺寸;冷却塔的参数等。对于这些参数如冷却塔淋水面积,这些可变参数就是冷端优化的核果全部组合在一起,可变量太多,冷端优化将非常复心参数,冷端优化计算时可简化为汽轮机背压、冷却杂,计算工作量非常庞大。倍数、凝汽器面积和冷却塔的优化。对于循环水管沟断面尺寸的优化主要体现在2优化计算的思路和步骤-方面循环水管沟的断面尺寸改变后引起循环水冷端优化的核心参数中最重要的是汽轮机背管、沟土建及安装费用的变化，另一方面循环水管、压,为中国煤化工的选择直接关系沟的断面尺寸引起循环水泵扬程变化,进而引起的到整:YHCNMHG和优化结果。收稿日期:2008-11 -09;修回日期:2009-02 -04.72广西电力2009年第2期循环冷却水进人凝汽器,使得汽轮机末端排汽压的选取至关重要,在给定额定背压值(或给定额定冷凝成凝结水,以建立和维持汽轮机末端的真空,从凝汽量)的前提下进行的冷端优化计算,不能算是真而稳定汽轮机的运转来带动发电机发电。对于1台正意义的冷端优化,其结果也是有限的优化。机组,汽轮机的每一个额定设计背压值都对应一个下面以某沿海电厂2x 660 MW机组工程为.额定出力的额定热耗和额定排汽量(额定汽耗),也例,试析冷端优化。该电厂循环水以海水为冷却水就是说，额定设计背压值确定后,额定出力时的额定源,采用直流供水系统。该电厂采用国内成熟的热耗和额定排汽量(额定汽耗)是一个定值(对每个660MW机组,通过与汽机厂的沟通，确定了双背汽轮机厂家而言)。当额定设计背压改变时，额定出压单流程凝汽式机组和凝汽器的管材和管径,再力时的额定热耗和额定排汽量(额定汽耗)将改变,根据温排水数模计算结果确定取水口年均水温同时为了维持额定背压的冷端(如循环水量凝汽器25.4 C。根据场地条件,确定了循环水系统的布置面积和冷却塔等)都将发生改变。当额定热耗和额后,首先对循环水管、沟断面优化确定采用DN3200定汽耗改变时,煤耗也将改变,相应的锅炉本体及配循环水管和3.0 mX3.0 m的循环水沟，对循环水套设备、汽轮机本体及配套设备、上煤除灰及除盐水泵台数进行了比较,选用1机3泵,接着展开了核心均会发生变化。所以说汽轮机设计的年均额定背压参数的优化计算。是冷端优化参数中核心的核心。①首先根据汽轮机提供的多组额定背压、额定现在一般工程的燃料费用约占发电成本的凝汽量和额定热耗的数据,选取了额定背压为5.960%左右,选取合理的额定煤耗是电厂经济运行的kPa,6.0 kPa,6.1 kPa,6.2 kPa 4组数据如表1。重要因素,而额定煤耗由额定背压决定,所以额定背表1不同额定背 压、THA工况下的汽轮机热力数据表背压值/主机排汽量/小机排汽量/合计排汽量/高压排汽焙/低压排汽馆/机组发电热耗/凝结水温/凝结水熔kPa .(t"h '(t+h~(kkg")(kJ.kg'[kJ-(kW.h) -1(kJ'.kg~ ')5.91 081.60101.741 183.342 330.92468.235.9150.26.1 082.812332.42470.97592.20151.S1 084.02102.522 334.04_6.1 085.26102.921 188.182 335.62472.2 .7604.2036.8154.0②以表1额定背压分别作为设计的年均背压,③上述每种配置方案在每月不同的水文条件下通过可变参数凝汽器面积和冷却倍率确定多种配置计算得到每月不同的背压,再根据背压对微增功率方案,在每个假定的年均背压下配置方案如表2。曲线或背压对热耗曲线得到每月不同的微增功率或热耗,从而得到该配置方案下月运行费用,加上循环表2不同年均背压下冷端参数配置表凝汽器凝汽器进水水泵月运行费用后汇总得年运行费用，再与循环水.背压值APa冷却倍率面积/m2温度心管、沟和凝汽器的年固定分摊费用相加得到该配置5841 00025.4方案的年费用。对各配置方案的年费用排序,每种7140 000背压下的配置取前3名,如表3。7439 0005441000304000025. .4表3不同年均背压下年费 用表6.038 000优劣名次值hPa冷却倍率凝汽器.年费用/万元37 000102 909.910112 948.035212.93900002997 .506.141 002814.52 .38 000..092839.385中国煤化工6.2MYHCNMHG.2666.702602 664.746.2_622 668.642009年第2期广西电力73④上述是在假定年均额定背压情况下计算的结再通过对煤价进行敏感性分析可知,当煤价上升时,果,但假定的年均额定背压不同,其额定功率的热耗煤的年费用上升,年运行费用占主要因素,优化结果值不同,其额定的煤耗也不同,主机及辅机的选型和向低背压倾斜;当煤价下价时，煤的年费用降低,设运行费用也有差异,需要进一步修正。 当年均额定备的投资费用占主要因素,优化结果向高背压倾斜。背压值设定为5.9 kPa或6.2 kPa时,发电机本体、⑦最后对最优冷端设备配置方案进行核算,以锅炉本体、锅炉配套辅机(磨煤机各种风机)、汽轮保证汽轮机组的最大出力,即在最高的冷却水温条机本体凝结水泵、除尘器、精处理的选型均不受影件下,保证汽轮机的背压不超过满负荷运行时的最响,但锅炉、汽机和上煤除灰设备的运行费用略有差高允许值。异。额定背压不同,额定煤耗和辅机设备年运行费3微增功率法和煤耗法用的差异见表4。根据以上优化计算的思路,其微增功率法与煤耗法的不同之处在于第3步,在计算月运行费用时,若采表4不同额定背压时额定煤耗和辅机用背压对微增功率曲线,则表示在进汽量不变的情况设备年运行费用的差异表下,背压引起微增功率的变化，是通过发电量的变化来机组额年均额定辅机设备定发电煤耗费年费用差体现每月运行费用的差异。若采用背压对热耗的曲背压/kPa热耗/用差异/费用差异/[kJ.(kWh)-1]万元万元线,则表示在发电量不变的情况下,背压引进热耗不同7 586.400即进汽量不同,最终体现在燃煤量不同来体现每月运6.07592.20 83.843.5687.40行费用的差异。这两种方法是从不同方面来体现每月6.17 597.51160.617.68168.29运行费用的差异,两种方法的月运行费用的结果不同,7604.20 257.3212.57269.89但变化趋势是相同的,不会影响优化计算的结论。⑤将年均额定煤耗和辅机设备年运行费用的差4结束语异代人第3步每种配置方案的年费用中,得到修正循环水系统冷端优化思路总结如下:后的年费用如表5。①优化比选出凝汽器的背压个数,凝汽器冷却表5不同年均背压下修正后年费用表水管材质、管径和壁厚。②确定循环水系统布置,比选循环水泵台数、循优劣背压值/冷却毅汽器面年费煤耗和辅机设备作修正后的环水管、沟的断面尺寸。名次kPa 倍率积/m2用万元运行费用万元③收集汽轮机热力数据、微增功率曲线或热耗差异费曲线,对不同假定背压的各种配置方案进行年费用5.68 41 000 2909.912 909.91排序。171 40 000 2 948.032 948.03④对各配置方案的年费用进行额定煤耗和辅机5.974 39 000 2 997.502997.50设备年运行费用的修正并进行排序。6.54 41000 2814.52 87.40 2901.9266 40000 2824.2187.40 2911.61⑤对固定投资或年运行费用影响较大的参数$8 39000 2839.38 87.40 2926.78(如冷却塔淋水面积、煤价、凝汽器面积)进行敏感性50 41 000 2735.37 168.29 2 903.66分析,得出结论。52 40000 2736.52 168.29 2 904.8164 39000 2743.29 168.29 2911.586.2s8 4000 2666.70 269.89 2936.59参考文献:50 39000 2664.74 269.89 2934.63[1] DL/T 5339- -2006,火力发电厂“水工设计规范[S]._1062 38000 2668.64 269.89_ 2938.53[2] 杨平正.大型机组多背压凝汽器的研究[R].西安:西北电力设计院,2006.⑥从上面计算可知,在没有对年费用进行修正[3]徐传海 .多背压凝汽器选型计算及建议[R].武汉:中前,背压6.2kPa的组合最优,设备投资分摊的费用占主要因素,运行费用占次要因素,优化结果向高背[4中国煤化工上海:上海动力设备压方向倾斜。对年费用进行修正后,增加了额定煤HCNMHG耗的影响,煤的年费用起了作用，修正后的结果向低[5]龙国庆.冷却端优化专题报告[R].广州:广东省电力背压方向移动,最后以背压6.0 kPa的组合最优。设计院,2006.