火力發(fā)電廠空冷系統(tǒng)的優(yōu)選分析研究

1、火力發(fā)電廠空冷系統(tǒng)的優(yōu)選分析研究【能源與環(huán)境】 2010 3劉啟偉【摘要】：敘述了提高火電廠間接空冷系統(tǒng)優(yōu)選條件,從火電廠間接空冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行及設(shè)備組成等方面,并結(jié)合實(shí)際工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),提出,提高火電廠間接空冷系統(tǒng)度夏能力的幾種方案及措施。1. 空冷系統(tǒng)概述電廠空冷系統(tǒng)有三種：（1）直接空冷系統(tǒng)（2）采用表面式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)（3）采用混合式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)直接空冷系統(tǒng)具有投資省、占地面積小、防凍效果較好等優(yōu)點(diǎn)，雖然煤耗和運(yùn)行費(fèi)用較高，但年費(fèi)用較低，從經(jīng)濟(jì)角度看一般較合理。與直接空冷系統(tǒng)相比，間接空冷系統(tǒng)的缺點(diǎn)是投資和年費(fèi)用較高、換熱效率較低、散熱器面積較大、冷卻系統(tǒng)龐大、廠

2、區(qū)占地面積較大。由于我國空冷機(jī)組多建在北方缺水地區(qū)，冬季寒冷對(duì)防凍要求較高，凝結(jié)水溫和背壓不能過低；夏季高溫天氣歷時(shí)較短，因此在新建工程中，大多數(shù)采用了直接空冷系統(tǒng)。直接空冷系統(tǒng)對(duì)環(huán)境氣象條件較敏感，受環(huán)境氣象條件影響變化較大，特別是風(fēng)從鍋爐房后吹向主廠房前的空冷平臺(tái)，達(dá)到一定風(fēng)速時(shí)會(huì)在空冷凝汽器處形成熱回流，對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行和運(yùn)行效率產(chǎn)生較大影響。氣溫變化直接影響空冷機(jī)組的背壓。根據(jù)國內(nèi)外直接空冷機(jī)組運(yùn)行的實(shí)際情況可知，氣溫較高時(shí)，熱回流可能會(huì)造成機(jī)組停機(jī)。當(dāng)夏季高溫時(shí)，汽輪機(jī)背壓升高，影響機(jī)組安全運(yùn)行，目前個(gè)別空冷機(jī)組在夏季運(yùn)行以降出力方式，保持相對(duì)較低背壓，以保證機(jī)組安全運(yùn)行。直接空冷系統(tǒng)

3、受環(huán)境風(fēng)的風(fēng)向及風(fēng)速等氣象因素的影響也較明顯。國內(nèi)已發(fā)生過因強(qiáng)對(duì)流氣象條件導(dǎo)致汽輪機(jī)跳閘的事故。不利風(fēng)向?qū)⒂绊戇M(jìn)風(fēng)、排風(fēng)條件，產(chǎn)生熱回流，直接影響機(jī)組效率。間接空冷系統(tǒng)對(duì)環(huán)境氣象條件的敏感性和受環(huán)境氣象條件影響變化較小。2. 空冷系統(tǒng)技術(shù)比較表1 2×330MW機(jī)組的配置方案序號(hào) 項(xiàng) 目 直接空冷系統(tǒng) 表面式間接空冷系統(tǒng) 混合式間接空冷系統(tǒng) 1 設(shè)計(jì)氣溫 13.74 13.74 13.74 2 設(shè)計(jì)背壓 15 kPa 11 kPa 10 kPa 3 夏季氣溫 32.2 32.2 32.2 4 夏季背壓 33 kPa 28 kPa 27 kPa 5 散熱器總散熱面積 840000 m2

4、 870000 m2 870000 m2 6 風(fēng)機(jī)功率 132 KW 無 無 7 冷卻塔底部直徑（m）/高度(m) 無 105/140 115/140 8 凝汽器型式/面積 散熱器 表面式凝汽器 噴射式凝汽器 表面式間接空冷系統(tǒng)按對(duì)環(huán)境風(fēng)敏感程度較低的散熱器在塔內(nèi)水平布置方案考慮，如采用立式布置散熱器，冷卻塔尺寸與混合式間接空冷系統(tǒng)基本相當(dāng)。散熱器立式布置系統(tǒng)的冷卻塔內(nèi)部為空塔，在國內(nèi)已有將脫硫裝置及煙囪布置在冷卻塔內(nèi)的煙塔合一設(shè)計(jì)方案。3. 空冷系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)比較3.1 投資費(fèi)用比較序號(hào) 項(xiàng) 目 直接空冷方案 (萬元) 表面式間冷方案 (萬元) 混合式間冷方案 (萬元) 1 空冷系統(tǒng)（主冷卻系統(tǒng)）

5、 26600 29000 29500 2 循環(huán)水管道 0 814 814 4 電氣接線方式及升壓站 0 -514 -514 5 除灰系統(tǒng) 0 970 970 6 凝結(jié)水精處理系統(tǒng) 0 -100 150 7 總投資 26600 30170 30920 8 總投資差 0（基準(zhǔn)） 3570 4320 9 投資變化引起每年還貸費(fèi)用變化（按20年運(yùn)行期考慮） 0 453 548 3.2 耗水量運(yùn)行費(fèi)用比較序號(hào) 項(xiàng)目 直接空冷方案 表面式間冷方案 混合式間冷方案 1 耗水指標(biāo)(m3/s.GW) 0 0.12 0.12 2 小時(shí)耗水量（m3/h） 0285 285 3 年耗水量（萬m3） 0200 200

6、4 年耗水量差值（萬m3） 02002005 按水價(jià)4元/m3，水差值(萬元) 08008003.3 耗電量運(yùn)行費(fèi)用比較序號(hào) 項(xiàng)目 直接空冷方案 表面式間冷方案 混合式間冷方案 1 主要耗電項(xiàng)目 每臺(tái)機(jī)組配30個(gè)冷卻段，每個(gè)冷卻段配1臺(tái)軸流風(fēng)機(jī) 每臺(tái)機(jī)組配2臺(tái) 循環(huán)水泵 每臺(tái)機(jī)組配2臺(tái)循環(huán)水泵、2臺(tái)能量回收水輪機(jī) 2 數(shù)量（臺(tái)） 60 4 4 3 每臺(tái)電機(jī)功率（kW） 132 1600 1600 4 軸功率(kW) 98 1400 1400 5 軸功率總計(jì)(kW) 5880 5600 5600 6 軸功率差值比較(kW) 280 0 0 7 按成本電價(jià)0.14元/kWh,年利用 小時(shí)為5500

7、h，年耗電差(萬元) 21.6 00 3.4 年總費(fèi)用差比較序號(hào) 項(xiàng) 目 直接空冷方案 表面式間冷方案 混合式間冷方案 1 煤耗 0 -228 -314 2 水耗 0 -79.2 -79.2 3 電耗 0 -21.6 -21.6 4 投資引起成本費(fèi)用 0 +453 +548 5 總計(jì) 0 +124.2 +133.2 4. 結(jié)論年運(yùn)行費(fèi)用主要由可變費(fèi)用即煤耗、水耗、電耗等費(fèi)用組成，固定費(fèi)用主要是投資費(fèi)用，可變費(fèi)用受年運(yùn)行小時(shí)數(shù)影響。根據(jù)目前的價(jià)格水平，直接空冷方案年費(fèi)用最低。由于近年煤、水、電價(jià)格均有上漲的趨勢(shì)，間接空冷方案有控制運(yùn)行成本的優(yōu)勢(shì)，對(duì)價(jià)格上漲有較強(qiáng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。從工藝布置上看，直接空冷方案的布置同已有機(jī)組格局相同，但夏季爐后來風(fēng)影響較大，間接空冷方案可以避免夏季爐后來風(fēng)的影響，間接空冷系統(tǒng)對(duì)環(huán)境氣象條件的敏感性和受環(huán)境氣象條件影響變化較小。間接空冷方案較直接空冷方案更有優(yōu)勢(shì)。表面式間冷方案和混合式間冷方案投資和年費(fèi)用相當(dāng)，鑒于混合式間接空冷系統(tǒng)存在循環(huán)水和凝結(jié)水