火力发电厂空冷系统的优选分析研究

1、火力发电厂空冷系统的优选分析研究【能源与环境】 2010 3刘启伟【摘要】：叙述了提高火电厂间接空冷系统优选条件,从火电厂间接空冷系统设计、运行及设备组成等方面,并结合实际工程运行经验,提出,提高火电厂间接空冷系统度夏能力的几种方案及措施。1. 空冷系统概述电厂空冷系统有三种：（1）直接空冷系统（2）采用表面式凝汽器的间接空冷系统（3）采用混合式凝汽器的间接空冷系统直接空冷系统具有投资省、占地面积小、防冻效果较好等优点，虽然煤耗和运行费用较高，但年费用较低，从经济角度看一般较合理。与直接空冷系统相比，间接空冷系统的缺点是投资和年费用较高、换热效率较低、散热器面积较大、冷却系统庞大、厂

2、区占地面积较大。由于我国空冷机组多建在北方缺水地区，冬季寒冷对防冻要求较高，凝结水温和背压不能过低；夏季高温天气历时较短，因此在新建工程中，大多数采用了直接空冷系统。直接空冷系统对环境气象条件较敏感，受环境气象条件影响变化较大，特别是风从锅炉房后吹向主厂房前的空冷平台，达到一定风速时会在空冷凝汽器处形成热回流，对机组安全运行和运行效率产生较大影响。气温变化直接影响空冷机组的背压。根据国内外直接空冷机组运行的实际情况可知，气温较高时，热回流可能会造成机组停机。当夏季高温时，汽轮机背压升高，影响机组安全运行，目前个别空冷机组在夏季运行以降出力方式，保持相对较低背压，以保证机组安全运行。直接空冷系统

3、受环境风的风向及风速等气象因素的影响也较明显。国内已发生过因强对流气象条件导致汽轮机跳闸的事故。不利风向将影响进风、排风条件，产生热回流，直接影响机组效率。间接空冷系统对环境气象条件的敏感性和受环境气象条件影响变化较小。2. 空冷系统技术比较表1 2×330MW机组的配置方案序号 项 目 直接空冷系统 表面式间接空冷系统 混合式间接空冷系统 1 设计气温 13.74 13.74 13.74 2 设计背压 15 kPa 11 kPa 10 kPa 3 夏季气温 32.2 32.2 32.2 4 夏季背压 33 kPa 28 kPa 27 kPa 5 散热器总散热面积 840000 m2

4、 870000 m2 870000 m2 6 风机功率 132 KW 无 无 7 冷却塔底部直径（m）/高度(m) 无 105/140 115/140 8 凝汽器型式/面积 散热器 表面式凝汽器 喷射式凝汽器 表面式间接空冷系统按对环境风敏感程度较低的散热器在塔内水平布置方案考虑，如采用立式布置散热器，冷却塔尺寸与混合式间接空冷系统基本相当。散热器立式布置系统的冷却塔内部为空塔，在国内已有将脱硫装置及烟囱布置在冷却塔内的烟塔合一设计方案。3. 空冷系统经济比较3.1 投资费用比较序号 项 目 直接空冷方案 (万元) 表面式间冷方案 (万元) 混合式间冷方案 (万元) 1 空冷系统（主冷却系统）

5、 26600 29000 29500 2 循环水管道 0 814 814 4 电气接线方式及升压站 0 -514 -514 5 除灰系统 0 970 970 6 凝结水精处理系统 0 -100 150 7 总投资 26600 30170 30920 8 总投资差 0（基准） 3570 4320 9 投资变化引起每年还贷费用变化（按20年运行期考虑） 0 453 548 3.2 耗水量运行费用比较序号 项目 直接空冷方案 表面式间冷方案 混合式间冷方案 1 耗水指标(m3/s.GW) 0 0.12 0.12 2 小时耗水量（m3/h） 0285 285 3 年耗水量（万m3） 0200 200

6、4 年耗水量差值（万m3） 02002005 按水价4元/m3，水差值(万元) 08008003.3 耗电量运行费用比较序号 项目 直接空冷方案 表面式间冷方案 混合式间冷方案 1 主要耗电项目 每台机组配30个冷却段，每个冷却段配1台轴流风机 每台机组配2台 循环水泵 每台机组配2台循环水泵、2台能量回收水轮机 2 数量（台） 60 4 4 3 每台电机功率（kW） 132 1600 1600 4 轴功率(kW) 98 1400 1400 5 轴功率总计(kW) 5880 5600 5600 6 轴功率差值比较(kW) 280 0 0 7 按成本电价0.14元/kWh,年利用 小时为5500

7、h，年耗电差(万元) 21.6 00 3.4 年总费用差比较序号 项 目 直接空冷方案 表面式间冷方案 混合式间冷方案 1 煤耗 0 -228 -314 2 水耗 0 -79.2 -79.2 3 电耗 0 -21.6 -21.6 4 投资引起成本费用 0 +453 +548 5 总计 0 +124.2 +133.2 4. 结论年运行费用主要由可变费用即煤耗、水耗、电耗等费用组成，固定费用主要是投资费用，可变费用受年运行小时数影响。根据目前的价格水平，直接空冷方案年费用最低。由于近年煤、水、电价格均有上涨的趋势，间接空冷方案有控制运行成本的优势，对价格上涨有较强的抗风险能力。从工艺布置上看，直接空冷方案的布置同已有机组格局相同，但夏季炉后来风影响较大，间接空冷方案可以避免夏季炉后来风的影响，间接空冷系统对环境气象条件的敏感性和受环境气象条件影响变化较小。间接空冷方案较直接空冷方案更有优势。表面式间冷方案和混合式间冷方案投资和年费用相当，鉴于混合式间接空冷系统存在循环水和凝结水