复合循环空冷系统与直接空冷系统经济性比较分析

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1、复合循环空冷系统与直接空冷系统经济性比较分析　　【摘要】通过对复合循环空气冷却系统工作原理的分析，在系统设备产、耗功量与性能指标的分析基础上得出机组汽轮机最佳真空。结合算例中机组所在地区的气候条件，从理论上对复合循环空冷系统与算例中选择的蒙东600MW直接空冷系统的做经济性比较。综合分析复合循环空冷系统的经济性收益，进一步证实复合循环空冷系统的可行性，对空冷系统的研究和工程应用具有指导意义。【关键词】发电功率增量；环境温度；变工况；最佳真空前言近年来提出的复合循环空冷系统具有直冷系统的节水率，同时可实现接近于湿冷机组的真空。由于

2、复合循环空冷系统真空不受外界环境与机组工况的约束，在系统设备配合下真空是可以人为大范围调节的，这就相对于直接空冷系统大大的增强了环境适应能力且很好的解决了“高温难满发”的难题[1]。本文以蒙东地区600MW直接空冷机组为例，结合当地的气候条件在经济性上与复合循环空冷系统做详细的比较。1复合循环空冷系统与直冷系统比较6如图1、2中给出了直接空冷系统与复合循环空冷系统的主要设备图。复合循环空冷系统的设计结构[2]其相对于直接空冷系统是在空冷散热器与汽轮机凝汽器之间插入了由氨汽轮机与压缩机并联而成的系统，其运行方式主要取决于机组负荷与

3、外界的环境温度。通过氨汽轮机的运行，实现低温时段排汽潜热的利用，通过压缩机的运行保证机组的高温满发与提高设备的利用率。2算例的气候条件与系统真空的选取由于复合循环空冷系统与直冷系统设备的运行功率与外界环境温度有直接的关系，对系统做经济性的分析需结合机组的气候分布做计算。算例中气候条件分布采用典型年气温―小时分布如图3所示，结合机组的运行负荷变化，本文采用满负荷加权小时数，全年加权小时数为5500h。复合循环空冷系统在不同的外界环境温度与负荷下，最佳真空的计算中选取采用了系统功率的增益函数[3]：（1）式中，Pst―系统相对于直接

4、空冷真空变化的发电功率增量，kW；Pat―复合循环空冷系统低温时段潜热利用氨汽轮机发电功率，kW；Pac―高温时段压缩机耗功率，kW；Pap―氨泵的功率，kW。在机组负荷与环境温度为定量时，不同真空值对应有不同的增益函数Y值，其中Y为最大值时对于的真空值为系统的运行最佳真空，计算结果如图4所示。63空冷系统经济性比较预测分析根据上述计算的复合循环空冷系统的最佳真空结果，在系统的实际运行假定系统始终按照最佳真空方式运行，通过计算来分析其高温时段与低温时段的产耗功相比较于直接空冷系统的经济性。计算以机组满负荷运行为例，结合不同温度分

5、布的加权小时数可以得出每一温度点对于的功量：Qst（低温时段Qst，1和高温时段Qst，2的和）、Qat、Qac、Qap，可定量的对系统经济性做出分析。3.1低温时段系统经济性比较由图4可知在低于-2℃时，最佳真空为4kPa（在最佳真空的计算中，真空取值从机组设计的极限背压4kPa开始取值），算例中直接空冷系统额定背压为15kPa。复合循环空冷系统相对于直接空冷系统的经济性收益[4]有两部分：（1）由于背压的降低汽轮机发电增量Qst，1定义为复合循环空冷系统内收益；（2）对低温潜热利用的氨汽轮机的发电功率Qat定义为复合循环空冷

6、系统的外收益。算例中温度低于-2℃的加权小时数为2409.7h，机组由于真空的变化汽轮机发电功率增量为10129kW，由此可得到复合循环空冷系统在低温时段机组内收益为：Qst，1=101292409.7=2.44108kW・h（2）结合氨汽轮机功率与温度―小时分布情况可以得到系统的外收益如图5所示。低温时段氨气轮机累计产电量为：6Qat==9.78×108kW・h（3）按算例中直接空冷机组的额定工况计算，可以得出直接空冷系统全年的发电量为3.33×1010kW.h，由此可得：（2.44108+9.78×108）/3.33×101

7、0=3.67%，可以看出复合循环空冷系统中的氨汽轮机内收益与汽轮机组发电外收益对电站整个系统经济性有一个很大的提高。3.2高温时段系统经济性的比较复合循环空冷系统在满负荷时，由图4可知当外界温度大于-2℃时为最佳真空运行方式的高温时段，系统由氨汽轮机转换为压缩机的运行。随着环境温度的升高，系统的最佳真空也增大，当环境温度为13℃最佳真空值是10.5kPa时，系统相对于算例中直接空冷系统的收益为零，即此时压缩机的功率等于系统相对于直冷系统由于背压下降汽轮机功率的增量。当环境温度大于13℃时，采用最佳真空运行方式由于压缩机的功量的增

8、加与最佳真空的变大，复合循环空冷系统的运行出现负收益阶段。结合图4中的给出的数据点，计算负收益阶段复合循环空冷系统压缩机小时累计耗功量如图6所示。高温时段压缩机耗功Qac结合对应小时数计算结果：6高温时段系统采取最佳真空方式运行与直接空冷系统汽轮机发电功率增量计