空冷系統(tǒng)優(yōu)化專題報(bào)告

【內(nèi)容摘要】主機(jī)排汽冷卻系統(tǒng)是火力發(fā)電廠較為重要的系統(tǒng)之一，其投資較大，主機(jī)排氣冷卻系統(tǒng)關(guān)系到電廠的安全滿發(fā)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，本專題報(bào)告從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和保證主機(jī)安全滿發(fā)等方面對(duì)空冷系統(tǒng)的配置進(jìn)行優(yōu)化，提出適合于本工程的空冷系統(tǒng)的配置方案，經(jīng)優(yōu)化，本工程空冷系統(tǒng)采用表面式間接空冷系統(tǒng)(兩機(jī)一塔)，配置如下：空冷散熱器翅片管總面積為180.34萬m2，冷卻三角數(shù)為185個(gè)，空冷塔底部直徑為143m，散熱器外緣直徑為151m，塔高為165m，空冷塔出口直徑為92m，空冷塔喉部直徑為90m。1工程概況 庫車縣油氣資源豐富,是塔里木石油天然氣開發(fā)的主戰(zhàn)場(chǎng),國家“西氣東輸”工程的主氣源地。新疆維吾爾自治區(qū)將庫車作為全疆四大石化基地的南疆石化基地的重要組成部分，是自治區(qū)未來石化戰(zhàn)略的重要支點(diǎn)。庫車經(jīng)濟(jì)發(fā)展空間廣闊，潛力巨大。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，該地區(qū)電力和熱力需求必將保持較高的增長速度。國電庫車發(fā)電有限公司一期工程建設(shè)2×135MW燃煤濕冷純凝機(jī)組，已于2006年投產(chǎn)。電廠位于新疆庫車縣城西北約7km處，廠區(qū)中心坐標(biāo)為中心坐標(biāo)為東經(jīng)82°53.50'，北緯41°44.84'。庫車至獨(dú)山子的217國道與烏魯木齊至喀什的314國道分別沿南北和東西方向交匯于廠區(qū)東北約1.5km處。南疆鐵路平行于314國道從廠區(qū)南部3km處穿過。庫車電廠目前是南疆220kV主網(wǎng)架上的一座重要支撐電源。隨著南疆經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，庫車發(fā)電有限公司二期(2×330MW)擴(kuò)建工程的建設(shè)已是迫在眉睫。本期工程在一期工程擴(kuò)建端預(yù)留場(chǎng)地建設(shè)2×330MW亞臨界燃煤供熱空冷機(jī)組，計(jì)劃于2012年建成投產(chǎn)。項(xiàng)目于2010年1月19日獲得國家能源局同意開展前期工作的復(fù)函（國能電力【2010】18號(hào)）。本期工程的建設(shè)可充分利用電廠現(xiàn)有資源和技術(shù)力量，具有投資省、見效快的優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，本工程為熱電聯(lián)產(chǎn)，可實(shí)現(xiàn)城市集中供熱，本期工程建成后，其供熱范圍內(nèi)近期(2010年)供熱面積將達(dá)到884×104m2，遠(yuǎn)期(2020年)供熱面積將達(dá)到1528×104m2。不僅能夠滿足庫車縣城區(qū)近、遠(yuǎn)期采暖熱負(fù)荷增長的需要，提高能源綜合利用率，而且有利于改善城區(qū)生態(tài)環(huán)境和地區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，符合國家能源產(chǎn)業(yè)政策及環(huán)保政策。本期工程計(jì)劃于2010年8月開工建設(shè)，2012年6月第一臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)，2012年10月第二臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)。2區(qū)域自然條件2.1自然地理?xiàng)l件廠址位于庫車縣城西北約7km，中心坐標(biāo)為E：82°53.50'，N：41°44.84'，庫車至獨(dú)山子的217國道與烏魯木齊至喀什的314國道分別沿南北和東西方向交匯于廠區(qū)東北約1.5km處。南疆鐵路平行于314國道從廠區(qū)南部3km處穿過。廠區(qū)以東為阿熱勒瑪村的農(nóng)田地和庫車化肥廠，西側(cè)為開普臺(tái)爾其迪大沖溝和庫車背斜形成的殘山丘陵，南側(cè)為南疆鐵路防風(fēng)固砂試驗(yàn)場(chǎng)，北側(cè)為墳場(chǎng)和卻勒塔格山。廠區(qū)地勢(shì)由西北向東南傾斜，地形較平坦，地面自然坡度約2%~3%，廠址地面高程為1075m~1093m(85國家高程基準(zhǔn))。廠址占地為戈壁灘，地貌上屬山前坡積裙和沖積平原交匯，基本無植被生長，呈荒漠戈壁景觀。2.2區(qū)域氣候條件庫車縣處于塔里木盆土北緣中段，遠(yuǎn)離海洋，受天山山脈的阻擋作用，區(qū)內(nèi)氣象異常干旱氣候區(qū)。表現(xiàn)干燥少雨，光照充足，蒸以強(qiáng)烈，夏季炎熱，冬季干冷，年溫差和日溫差都較大。就庫車縣境內(nèi)的南北兩個(gè)地貌單元的氣候也具有明顯的差異。北部山區(qū)涼爽濕潤，降水較多；南部平原炎熱干燥，蒸發(fā)強(qiáng)烈。氣象特征值：根據(jù)庫車氣象站實(shí)測(cè)資料（1961年-2008年）統(tǒng)計(jì)，主要?dú)庀筇卣鲄?shù)如下：年平均氣溫：11.3℃年極端最高氣溫：40.8℃（2000年07月12日）年極端最低氣溫：-24.6℃（1967年01月05日）年平均降水量：69.8mm最大一日降水量：38.0mm（1979年07月25日）最長降水連續(xù)日數(shù)：6天(2002年12月19日-12月24日)年最大降水量：128.1mm(1987年)年平均蒸發(fā)量：2445.2mm（小型蒸發(fā)器）年最大蒸發(fā)量：3483.9mm(1961年)年平均氣壓：894.9hpa年平均相對(duì)濕度：46%年最小相對(duì)濕度：0（7年共出現(xiàn)了13天）最大凍土厚度：120cm（1963年1月24日）年平均風(fēng)速：2.2m/s(10分鐘)最大風(fēng)速(10min)：27.0m/s，風(fēng)向：NNW，1971年5月19日1971年到2007年）年平均雷暴日數(shù)：28.7天年最多雷暴日數(shù)：42天(1963、1976年)年平均霧日數(shù)：1.7天年最多霧日數(shù)：8天(1962、1978年)年平均大風(fēng)日數(shù)：14.8天年最多大風(fēng)日數(shù)：41天(1978年)年最大積雪厚度：28cm(2006年11月25日)全年主導(dǎo)風(fēng)向：N，相應(yīng)風(fēng)向頻率17%夏季主導(dǎo)風(fēng)向：N，相應(yīng)風(fēng)向頻率16%冬季主導(dǎo)風(fēng)向：N，相應(yīng)風(fēng)向頻率20%30年一遇最低氣溫：-22.4℃。50年一遇10min平均最大風(fēng)速按32m/s考慮，對(duì)應(yīng)計(jì)算風(fēng)壓為0.64kN/m2；100年一遇10min平均最大風(fēng)速按35m/s考慮，對(duì)應(yīng)計(jì)算風(fēng)壓為0.766kN/m2；利用庫車氣象站近五年6、7、8三個(gè)月日平均濕球溫度得出最近5年最熱月時(shí)期日平均濕球溫度為18.6℃。通過定時(shí)觀測(cè)的干球溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速和氣壓等數(shù)據(jù)的平均值，得到10%的濕球溫度18.6℃相對(duì)應(yīng)的干球溫度為22.8℃，相對(duì)濕度71%，氣壓為886.3hPa，風(fēng)速為1.3m/s。根據(jù)庫車氣象站多年實(shí)測(cè)氣象資料，統(tǒng)計(jì)出多年逐月平均的氣象要素如下表：表2-1庫車氣象站逐月氣象要素統(tǒng)計(jì)表月份平均溫度(℃)平均相對(duì)濕度(%)平均氣壓(hPa)平均風(fēng)速(m/s)1-8.154894.42.72-4.250892.42.733.350889.92.9411.045887.43.0517.346885.72.8621.652883.12.5723.662881.22.4821.968884.32.2916.167889.71.9109.264894.02.1111.262895.92.712-6.060895.42.7庫車氣象站近10年逐月風(fēng)頻統(tǒng)計(jì)見表2-2，各月各風(fēng)向風(fēng)速統(tǒng)計(jì)見表2-3，近10年不同季節(jié)風(fēng)玫瑰圖見圖2.2-1。表2-2庫車氣象站近10年（1999-2008年）逐月風(fēng)頻統(tǒng)計(jì)表月/FNNNENEENEEESESESSESSSWSWWSWWWNWNWNNWC117945552212455447192186355431327953711831464696434411633495414644744345115326975156646444548333813561566343436673341014671364433435683341014781574133444610523913691684333335694338128101883354323510542412101118644645233106623812121774573212255635818全年1674454334485437119表2-3庫車氣象站近10年（1999-2008年）逐月各風(fēng)向風(fēng)速統(tǒng)計(jì)表月/FNNNENEENEEESESESSESSSWSWWSWWWNWNWNNW1.71.92.01.72.02.72.91.8223.22.73.02.02.02.62.21022.0全年2.3圖2.2-1庫車氣象站近十年全年及各季風(fēng)玫瑰圖（1999-2008年）根據(jù)以上資料，近10年庫車氣象站全年及各季均以偏北風(fēng)（N）為主導(dǎo)風(fēng)向，秋、冬季偏北風(fēng)和靜風(fēng)頻率要高于其他季節(jié)，春、夏靜風(fēng)明顯減少。全年及夏季分別以東風(fēng)（E）和東南偏東風(fēng)（ESE）的平均風(fēng)速最大，分別為2.9m/s和3.4m/s。2.3空冷氣象2.3.1概況距離廠址最近的氣象站為庫車氣象站，與廠址之間的距離約8km，其風(fēng)速儀觀測(cè)高度為離地10m，氣溫觀測(cè)高度為離地1.5m。由于本工程為空冷電廠，空冷機(jī)組特別是直接空冷機(jī)組對(duì)對(duì)氣象條件要求比較嚴(yán)格，直接空冷機(jī)組需要空冷平臺(tái)頂部高度處的氣溫、風(fēng)向、風(fēng)速的氣象參數(shù)，間接空冷機(jī)組需要離地10m高度處的氣溫、風(fēng)向、風(fēng)速的氣象參數(shù)，而庫車氣象站只有地面氣象資料，且距離廠址較遠(yuǎn)，需要進(jìn)行調(diào)整后才能用于本項(xiàng)目空冷系統(tǒng)優(yōu)化。可研階段本項(xiàng)目業(yè)主已委托新疆氣象科技服務(wù)中心在廠址設(shè)立了氣象觀測(cè)站，進(jìn)行了風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫等項(xiàng)目的觀測(cè)。2008年4月到2009年5月已進(jìn)行了1年的觀測(cè)。2.3.2對(duì)比氣象站的確定庫車氣象站是國家基本站，位于庫車縣馬扎埔唐村，1951年1月1日建立，位于E：82°58′，N：41°43′，拔海高度1081.9m，電廠廠址位于其西北部，是距離國電庫車發(fā)電有限公司廠址區(qū)最近的氣象觀測(cè)站，電廠廠址位于E：82°53′，N：41°45′，兩地都處天山南坡中部，屬于同一氣候區(qū)域。利用前期已觀測(cè)的資料與庫車氣象站的觀測(cè)資料進(jìn)行對(duì)比分析，廠址區(qū)和庫車氣象站的資料具有很好相關(guān)性和代表性。故選取庫車氣象站作為國電庫車發(fā)電有限公司二期擴(kuò)建工程的對(duì)比氣象站。2.3.3空冷氣象條件目前，本工程的空冷氣象分析報(bào)告——《國電庫車發(fā)電有限公司二期2×330MW擴(kuò)建工程空冷氣象參數(shù)對(duì)比分析研究報(bào)告》最終稿已編制完成并通過評(píng)審驗(yàn)收，報(bào)告中對(duì)廠址氣象站觀測(cè)資料與庫車氣象站之間的風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓，濕度等進(jìn)行了相關(guān)性分析，對(duì)于易受海拔、地形和下墊面影響的風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫等要素進(jìn)行了修正。重建了合理的空冷氣象條件分析成果，具體如下：廠址近10年氣溫、風(fēng)資料的重建成果.1廠址10、40m高度歷年及夏季(6、7、8月)平均風(fēng)速及頻率(資料年代：2005~2008年)國電庫車發(fā)電有限公司二期（2×330MW）擴(kuò)建工程第14卷初步設(shè)計(jì)階段PAGEPAGE8表2-4廠址歷年10、40m高度各風(fēng)向下的風(fēng)速及頻率風(fēng)向高度NNNENEENEEESESESSESSSWSWWSWWWNWNWNNWC10m風(fēng)速3.24.02.42.6風(fēng)頻14.04.39.823.34.540m風(fēng)速3.6風(fēng)頻2.94.04.017.83.1表2-5廠址歷年夏季（6、7、8月）10m、40m高度各風(fēng)向下的風(fēng)速及頻率風(fēng)向高度NNNENEENEEESESESSESSSWSWWSWWWNWNWNNWC10m風(fēng)速2.93.03.84.2風(fēng)頻2.03.48.523.91.440m風(fēng)速5.04.54.05.3風(fēng)頻3.54.0國電庫車發(fā)電有限公司二期（2×330MW）擴(kuò)建工程第14卷初步設(shè)計(jì)階段PAGE9圖2.3-1廠址歷年及夏季(6、7、8月)10m、30m風(fēng)玫瑰圖重建的廠址歷年10m高度主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅逼憋L(fēng)（NNW），頻率為23.3%；40m高度主導(dǎo)風(fēng)為北風(fēng)（N），頻率為22.1%m。重建的廠址歷年夏季10m高度主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅逼憋L(fēng)（NNW），頻率為23.9%；40m高度主導(dǎo)風(fēng)為北風(fēng)（N），頻率為21.6%。近4年廠址夏季和全年10m和40m風(fēng)頻分布規(guī)律基本一致，10m主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅逼憋L(fēng)（NNW）；40m高度主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng)（N）。國電庫車發(fā)電有限公司二期（2×330MW）擴(kuò)建工程第14卷初步設(shè)計(jì)階段PAGE.2廠址平均風(fēng)速≥4m/s、5m/s、6m/s，氣溫≥24℃、26℃的風(fēng)頻和平均風(fēng)速統(tǒng)計(jì)表(資料年代：2005~2008年)表2-6廠址10m高度平均風(fēng)速≥4m/s、5m/s、6m/s，氣溫≥24℃、26℃風(fēng)頻、風(fēng)速統(tǒng)計(jì)表(單位：頻率：%；風(fēng)速：m/s)項(xiàng)目NNNENEENEEESESESSE頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速風(fēng)速≥3.0m/s4.1風(fēng)速≥4.0m/s15.0風(fēng)速≥5.0m/s6.79.04.75.7風(fēng)速≥6.0m/s2.97.911.06.5項(xiàng)目SSSWSWWSWWWNWNWNNW頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速風(fēng)速≥3.0m/s2.0風(fēng)速≥4.0m/s8.84.414.06.1風(fēng)速≥5.0m/s5.00.46.03.55.820.17.0風(fēng)速≥6.0m/s1.06.80.06.825.47.5表2-7廠址40m高度逐時(shí)風(fēng)速≥4.0、5.0m/s、6.0m/s風(fēng)頻風(fēng)速統(tǒng)計(jì)表(單位：頻率：%；風(fēng)速：m/s）項(xiàng)目NNNENEENEEESESESSE頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速風(fēng)速≥3.0m/s3.25.03.94.7風(fēng)速≥4.0m/s5.1風(fēng)速≥5.0m/s5.0風(fēng)速≥6.0m/s7.00.98.04.67.712.18.0項(xiàng)目SSSWSWWSWWWNWNWNNW頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速頻率風(fēng)速風(fēng)速≥3.0m/s6.04.217.04.8風(fēng)速≥4.0m/s6.1風(fēng)速≥5.0m/s5.95.413.26.06.017.57.4風(fēng)速≥6.0m/s6.00.37.08.1國電庫車發(fā)電有限公司二期（2×330MW）擴(kuò)建工程第14卷初步設(shè)計(jì)階段PAGE24圖2.3-2廠址10m、40m高度逐時(shí)風(fēng)速≥4、5、6m/s，氣溫≥24、26℃風(fēng)玫瑰圖廠址典型年2007年10m高度逐時(shí)風(fēng)速≥3.0m/s的主導(dǎo)風(fēng)向均為北風(fēng)（N），風(fēng)速≥4.0、5.0、6.0m/s時(shí)的主導(dǎo)風(fēng)向均為西北偏北風(fēng)（NNW）。40m高度逐時(shí)風(fēng)速≥3.0、4.0m/s的主導(dǎo)風(fēng)向均為北風(fēng)（N），風(fēng)速≥5.0、6.0m/s時(shí)的主導(dǎo)風(fēng)向均為西北偏北風(fēng)（NNW）。典型年逐時(shí)干球氣溫.1典型年的選取及特征分析選取最近10年中的某一年，其平均氣溫與近10年累年平均氣溫最接近的年份作為空冷計(jì)算的典型年(在最近5年中選取為宜)。根據(jù)上述原則初選出與多年平均氣溫(11.3℃)最接近且為正矩平的3年：2000年、2004年、2007年?？紤]到2005年庫車氣象站風(fēng)溫為24小時(shí)逐時(shí)觀測(cè)資料，因此確定2007年(11.6℃)為典型年。詳見圖2.3-3。圖2.3-3近10年逐年平均氣溫變化圖.2典型年各級(jí)氣溫累積出現(xiàn)小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)圖表表2-8廠址典型年(2007年)各級(jí)氣溫累積出現(xiàn)小時(shí)數(shù)表溫度區(qū)間（℃）小時(shí)數(shù)（個(gè)）累積數(shù)（個(gè)）累積頻率（%）溫度區(qū)間（℃）小時(shí)數(shù)（個(gè)）累積數(shù)（個(gè)）累積頻率（%）38~38.9880.18~8.9175561664.137~37.914220.37~7.9175579166.136~36.962841.06~6.9145593667.835~35.9691531.75~5.9139607569.334~34.91272803.24~4.9140621570.933~33.91214014.63~3.9178639373.032~32.91565576.42~2.9160655374.831~31.91887458.51~1.9174672776.830~30.920695110.90~0.9205693279.129~29.9206115713.2-0.1~-1171710381.128~28.9227138415.8-1.1~-2209731283.527~27.9251163518.7-2.1~-3197750985.726~26.9226186121.2-3.1~-4149765887.425~25.9265212624.3-4.1~-5132779088.924~24.9249237527.1-5.1~-6130792090.423~23.9240261529.9-6.1~-7109802991.722~22.9266288132.9-7.1~-877810692.521~21.9275315636.0-8.1~-999820593.720~20.9268342439.1-9.1~-1098830394.819~19.9264368842.1-10.1~-1177838095.718~18.9230391844.7-11.1~-1257843796.317~17.9231414947.4-12.1~-1341847896.816~16.9209435849.7-13.1~-1453853197.415~15.9179453751.8-14.1~-1560859198.114~14.9180471753.8-15.1~-1661865298.813~13.9130484755.3-16.1~-1747869999.312~12.9134498156.9-17.1~-1831873099.711~11.9151513258.6-18.1~-1924875499.910~10.9162529460.4-19.1~-2068760100.09~9.9147544162.1-20.1~-2108760100.0

3擬在本工程中應(yīng)用的空冷系統(tǒng)間接空冷系統(tǒng)中，表面式凝汽器間接空冷系統(tǒng)應(yīng)用較多，且混合式間接空冷系統(tǒng)除采用了噴射式混合凝汽器外，空冷塔及循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)置與表面式凝汽器間接空冷系統(tǒng)基本一致。由于采用超臨界、供熱機(jī)組，混凝式間冷對(duì)于水質(zhì)控制難度大，且要求凝結(jié)水精處理系統(tǒng)容量較大，本工程暫不考慮該方案。以下對(duì)ISC間接空冷系統(tǒng)進(jìn)行較詳細(xì)介紹。ISC系統(tǒng)是指汽輪機(jī)排汽以循環(huán)冷卻水為中間介質(zhì)，蒸汽與循環(huán)冷卻水之間在表面式凝汽器中換熱，被加熱后的循環(huán)冷卻水與空氣在空冷塔的空冷散熱器中換熱、冷卻，再回至表面式凝汽器吸收汽輪機(jī)排汽熱量。汽輪機(jī)排汽被循環(huán)冷卻水冷卻凝結(jié)的凝結(jié)水，經(jīng)凝結(jié)水泵送到凝結(jié)水精處理裝置，再經(jīng)凝結(jié)水升壓泵送到汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)。間接空冷系統(tǒng)一般采用自然通風(fēng)塔冷卻方式，少數(shù)采用過機(jī)械通風(fēng)冷卻方式。ISC系統(tǒng)流程如圖3-1.1、1.2所示。圖3-1.1ISC系統(tǒng)流程圖(散熱器塔內(nèi)水平布置)圖3-1.2ISC系統(tǒng)流程圖(散熱器塔外垂直布置)系統(tǒng)流程為：汽輪機(jī)排汽進(jìn)入凝汽器由凝汽器管束內(nèi)的循環(huán)冷卻水進(jìn)行表面式換熱，凝汽器循環(huán)冷卻水排水由循環(huán)水泵輸送至空冷塔內(nèi)的空冷散熱器內(nèi)冷卻，空冷塔的循環(huán)冷卻水出水再回到汽機(jī)房凝汽器內(nèi)作閉式循環(huán)。圖3-2ISC系統(tǒng)鳥瞰(散熱器水平布置)圖3-3散熱器豎直布置的ISC系統(tǒng)(山西陽城電廠)圖3-4應(yīng)用于擴(kuò)建機(jī)組的間接空冷系統(tǒng)在ISC系統(tǒng)中，有散熱器塔外垂直布置和散熱器塔內(nèi)水平布置2種方案，散熱器塔外垂直布置形式的自然通風(fēng)冷卻塔空氣通流面積的利用率較高，冷卻塔面積、高度及工程量較小，且在各種空冷系統(tǒng)中ISC系統(tǒng)散熱器塔外垂直布置方案技術(shù)成熟、業(yè)績較多。綜合考慮本項(xiàng)目特點(diǎn)，本工程間接空冷系統(tǒng)按ISC系統(tǒng)散熱器塔外垂直布置方案設(shè)計(jì)。國電庫車發(fā)電有限公司二期（2×330MW）擴(kuò)建工程第14卷初步設(shè)計(jì)階段4空冷系統(tǒng)優(yōu)化4.1空冷系統(tǒng)優(yōu)化概述為了節(jié)約有限的水資源，目前我國北方缺水地區(qū)新建火力發(fā)電廠的冷卻系統(tǒng)普遍采用空冷系統(tǒng)。由于空冷系統(tǒng)所使用的空冷散熱器比較昂貴，在火力發(fā)電廠中，空冷系統(tǒng)是與汽輪機(jī)、鍋爐并列的造價(jià)較高的重要系統(tǒng)。間接空冷系統(tǒng)能夠提供更低的運(yùn)行背壓，是近年來較為常用的排汽冷卻系統(tǒng)。冷端系統(tǒng)規(guī)模大小的選擇對(duì)工程效益影響較大。如果空冷系統(tǒng)規(guī)模偏小，會(huì)造成夏季及其他不利條件下汽輪機(jī)背壓過高，影響電廠運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性；如果空冷系統(tǒng)規(guī)模偏大，會(huì)造成無謂的投資浪費(fèi)，冬季空冷系統(tǒng)防凍問題突出。因此，空冷系統(tǒng)規(guī)模的大小應(yīng)根據(jù)廠址所在地氣象及技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，結(jié)合汽輪機(jī)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和優(yōu)化計(jì)算后取得，空冷系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)在滿足技術(shù)條件的前提下使得系統(tǒng)年總費(fèi)用最低。4.2本工程空冷優(yōu)化的特點(diǎn)本工程屬于供熱機(jī)組，冬季一部分蒸汽用于采暖供熱。在進(jìn)行空冷優(yōu)化時(shí)重點(diǎn)考慮使得系統(tǒng)在純凝工況下以較低的投資盡可能多發(fā)電。由于在供暖季節(jié)采暖工況下，進(jìn)入空冷系統(tǒng)的排汽量和熱負(fù)荷較少，按純凝工況優(yōu)化得到的空冷系統(tǒng)規(guī)模能夠滿足供暖季節(jié)采暖工況的冷卻任務(wù)。4.3優(yōu)化計(jì)算基本數(shù)據(jù)空冷系統(tǒng)優(yōu)化計(jì)算，采用年總費(fèi)用最小法，即將空冷系統(tǒng)的投資按規(guī)定的回收率分?jǐn)偟矫恳荒曛?，再加上一年運(yùn)行費(fèi)、折舊費(fèi)、大修費(fèi)以及微增出力引起的補(bǔ)償電量的電費(fèi)作為年總費(fèi)用，其值最小的方案為最優(yōu)。計(jì)算結(jié)果中的年總費(fèi)用不是各方案的實(shí)際年總費(fèi)用值，而是各方案比較的相對(duì)值。4.3.1主機(jī)參數(shù)現(xiàn)階段空冷汽輪機(jī)已招標(biāo)確定，供貨商為上海汽輪機(jī)廠，汽輪機(jī)型式：?jiǎn)屋S、雙缸雙排汽（高中壓合缸）、表凝式間接空冷、抽汽供熱式空冷汽輪機(jī)。小機(jī)采用汽泵，主機(jī)、小機(jī)排汽全部進(jìn)入ISC系統(tǒng)冷卻，汽輪機(jī)參數(shù)見表4-1。表4-1汽輪機(jī)特性數(shù)據(jù)項(xiàng)目單位THA工況TRL工況TMCR工況VWO工況阻塞背壓工況75%額定出力（滑壓）50%額定出力（滑壓）機(jī)組出力kW330250330267352941367318354791247618165065汽輪發(fā)電機(jī)組熱耗值kJ/kWh8323.08890.68316.18312.18272.38450.28824.8主蒸汽壓力MPa(a)16.716.716.716.716.716.3211.05再熱蒸汽壓力MPa(a)3.5053.7443.7733.9483.7752.5951.768高壓缸排汽壓力MPa(a)3.8944.1604.1934.3874.1952.8831.965主蒸汽溫度℃538.0538538538538538538再熱蒸汽溫度℃538.0538538538538538538高壓缸排汽溫度℃326.0332.2333.1337.7333.2304.1311.6主蒸汽流量kg/h10478581135531113553111923081135531758547502903再熱蒸汽流量kg/h880775944680949836995159949933648374438314背壓kPa1230121271212低壓缸排汽干度%93.3796.1793.1793.0693.5394.5597.05低壓缸排汽焓kJ/kg2432.32535.22427.42424.924162460.42519.9低壓缸排汽流量kg/h649793700593694772723318684917494161350727補(bǔ)給水率%0300000輔機(jī)冷卻水溫度℃最終給水溫度℃272.4277.1277.5280.7277.5253231.2項(xiàng)目40%額定出力（滑壓）30%額定出力（滑壓）高加全切工況額定抽汽供熱工況最大采暖抽汽工況機(jī)組出力13208699066330211325242272056汽輪發(fā)電機(jī)組熱耗值9109.69540.38626.47278.65767.4主蒸汽壓力9.0877.12416.716.716.7再熱蒸汽壓力1.4451.123.6543.7073.699高壓缸排汽壓力1.6061.2454.0604.1194.11主蒸汽溫度538538538538538再熱蒸汽溫度524500538538538高壓缸排汽溫度313.8315.5334.7331.0330.7主蒸汽流量41031431936892624711355311135531再熱蒸汽流量360335282699901070946688946246背壓1212121212低壓缸排汽干度98.0299.0593.4092.6低壓缸排汽焓2543.12567.72432.92414.02567低壓缸排汽流量293749235223699924486559198965補(bǔ)給水率00000輔機(jī)冷卻水溫度最終給水溫度220.7208.1183.6276.92冷卻設(shè)備采用FORGOT60型鋁制散熱器，由18mm圓形鋁管套以600×150mm的大片鋁翅片，片距2.88~3mm。散熱器布置在冷卻塔進(jìn)風(fēng)口外側(cè)，沿塔周豎向布置。單臺(tái)機(jī)組循環(huán)水量為38000m3/h，每臺(tái)機(jī)設(shè)2臺(tái)循環(huán)水泵，循環(huán)水泵布置在空冷塔內(nèi)的循環(huán)水泵房內(nèi)，兩臺(tái)機(jī)合用一座泵房。表面式凝汽器采用TP316L不銹鋼冷卻水管，管徑25mm，壁厚0.50mm，凝汽器面積為21000m2。4.3.3主要經(jīng)濟(jì)參數(shù)年利用小時(shí)數(shù)：5500h投資回收期：20年投資回收率：8%大修費(fèi)率：2.5%發(fā)電成本：0.15元/kW.h間冷空冷散熱器造價(jià)：~85元/m2冷卻塔進(jìn)風(fēng)口頂標(biāo)高處冷卻塔投影面積單位造價(jià)：~5000元/m2微增出力引起的補(bǔ)償電量電價(jià)的折減系數(shù)：取0.854.4優(yōu)化計(jì)算4.4.1優(yōu)化計(jì)算方法經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法本工程以空冷系統(tǒng)年總費(fèi)用最小法作為工程項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)法，即按照《火力發(fā)電廠水工設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》(DL/T5339－2006)的規(guī)定，將工程多種可能實(shí)施的方案，按每一方案的一次投資與此方案實(shí)施后，在預(yù)測(cè)到的經(jīng)濟(jì)服務(wù)年限內(nèi)，逐年的支付運(yùn)行費(fèi)用，然后按動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)規(guī)律將投資與費(fèi)用均換算到指定年，再在經(jīng)濟(jì)服務(wù)年限內(nèi)等額均攤，最終比較各方案的年均攤值，取年最小費(fèi)用的方案作為最佳方案。 空冷系統(tǒng)年總費(fèi)NF用可按下式計(jì)算： 即是指將投資成本按規(guī)定的回收率分?jǐn)偟矫恳荒曛?，再加上一年運(yùn)行費(fèi)以及折舊、大修費(fèi)等為年費(fèi)用，其值最小時(shí)，說明此方案最為經(jīng)濟(jì)。 式中： Z—空冷島投資； i—投資回收率； u—折算年運(yùn)行費(fèi)用；MR-大修費(fèi)率； n—工程經(jīng)濟(jì)使用年限。計(jì)算方法壓力蒸汽的熱力性質(zhì)采用《工業(yè)用1967年IFC公式(IFC-67)》計(jì)算。凝汽器熱力計(jì)算和水力計(jì)算采用美國傳熱協(xié)會(huì)《HeatExchangeInstitute，INC..STANDARDSforsteamsurfaceCondeners.NinthEdition.Ohio:HEI,1995》(簡(jiǎn)稱9版HEI)中提供的方法。福哥鋁制散熱器熱力特性計(jì)算采用《電力工程水務(wù)設(shè)計(jì)手冊(cè)》中提供的公式：，通過歸納制造廠投標(biāo)文件中的技術(shù)參數(shù)得出。自然通風(fēng)冷卻塔空氣動(dòng)力計(jì)算采用《電力工程水務(wù)設(shè)計(jì)手冊(cè)》及《發(fā)電廠空冷技術(shù)》中提供的方法。根據(jù)《電力工程水務(wù)設(shè)計(jì)手冊(cè)》及《發(fā)電廠空冷技術(shù)》，自然通風(fēng)冷卻塔塔高與塔底直徑的比例范圍在1.05~1.40之間，自然通風(fēng)冷卻塔阿基米德數(shù)控制在3左右。4.4.2優(yōu)化原則1)滿足設(shè)計(jì)工況及夏季考核工況下的運(yùn)行要求并留有一定的余量滿足安全運(yùn)行的要求。2)滿足安全運(yùn)行的前提下，所選方案年總費(fèi)用較低。3)空冷散熱器面積應(yīng)與冷卻塔尺寸組成合理的搭配。4.4.3優(yōu)化計(jì)算優(yōu)化計(jì)算(1)設(shè)計(jì)氣溫按5℃法，即在系統(tǒng)優(yōu)化計(jì)算中，當(dāng)設(shè)計(jì)氣溫低于5℃時(shí)，均按5℃進(jìn)行計(jì)算，并考慮空冷電廠投運(yùn)后局部空氣溫升的影響，由此計(jì)算出設(shè)計(jì)氣溫為16.068℃；由于主機(jī)已招標(biāo)確定，以下參數(shù)根據(jù)設(shè)備技術(shù)協(xié)議已知：1)凝汽器：采用TP316L不銹鋼冷卻水管，管徑25mm，壁厚0.50mm，清潔系數(shù)0.9，凝汽器面積21000m2；2)循環(huán)水量：循環(huán)水量為38000m3/h，循環(huán)倍率按50，每臺(tái)機(jī)設(shè)2臺(tái)循環(huán)水泵；3)設(shè)計(jì)背壓(kPa)：12；4)設(shè)計(jì)ITD(℃)：31.026；自然通風(fēng)塔配置：根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，在同等條件下，一機(jī)一塔方案與兩機(jī)一塔方案相比較，兩機(jī)一塔方案冷卻塔造價(jià)較小。在本工程廠址區(qū)域50年一遇10m環(huán)境風(fēng)速32m/s(風(fēng)力等級(jí)為11級(jí)暴風(fēng))條件下，本工程一機(jī)一塔方案與兩機(jī)一塔方案的冷卻塔造價(jià)的差額相比一般風(fēng)速較小區(qū)域的二者間的差額更大。由于廠區(qū)總平面布置的局限，如采用一機(jī)一塔方案，對(duì)下期擴(kuò)建有很大影響。因此，選擇兩機(jī)一塔方案作為本工程自然通風(fēng)塔配置方案，冷卻三角預(yù)設(shè)高度為25m。散熱器配置：采用FORGOT60型鋁制，散熱器布置在冷卻塔進(jìn)風(fēng)口外側(cè)，沿塔周豎向布置，單一方案；本階段僅根據(jù)以上參數(shù)，對(duì)迎面風(fēng)速與空冷散熱器面積、冷卻塔尺寸的組合進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。名義迎面風(fēng)速(m/s)：1.65、1.7、1.75、1.8、1.85、1.9、1.95、2.0、2.05、2.1共10個(gè)方案；計(jì)算結(jié)果中按年費(fèi)用前10名排序見表4-2。國電庫車發(fā)電有限公司二期（2×330MW）擴(kuò)建工程第14卷初步設(shè)計(jì)階段表4-2優(yōu)化計(jì)算輸出結(jié)果匯總表序號(hào)空冷器總面積(m2)設(shè)計(jì)風(fēng)速(m/s)設(shè)計(jì)ITD(℃)設(shè)計(jì)背壓(kPa)凝汽器面積(m2)冷卻倍率散熱器高度(m)冷卻單元(個(gè))空冷系統(tǒng)投資(萬元)循泵功耗(