火电厂间接空冷机组背压选择分析_陈琳

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1、DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2013.s1.163火电厂间接空冷机组背压选择分析陈琳１２郭彦（１中国核电工程有限公司总体所，北京１００８４０；２国家知识产权局专利复审委员会，北京１００１４２）摘要空冷机组背压是空冷机组设计的关键问题之一，合理选择设计背压能够正确指导汽轮机选型，并给电厂带来效益最大化，介绍了１０００ＭＷ火电机组表凝式间接空冷机组的冷端设计，并进行了优化分析，可为合理确定１０００ＭＷ机组间接空冷系统的设计背压提供依据。关键词火电厂表凝式间接空冷机组汽轮机背压优化设计０引言典型年的小时气温统

2、计数据基础上从５℃开始直水资源的日益匮乏，使得空冷机组在世界各国到最高值取其加权平均值为设计气温（５℃以下以及我国西北、华北和东北缺水地区的火力发电厂按５℃计）。该方法是比较接近机组实际运行情得到了广泛应用，并取得了良好的节水效果。本文况的，表１是某工程的典型年逐时干球温度累积对１０００ＭＷ火电机组表凝式间接空冷机组在我国频率统计情况，采用５℃加权平均气温法计算，煤炭储存量大但水资源相对匮乏地区的设计进行了同时考虑适当裕度后将设计气温最终确定为探讨。１３．２℃。间接空冷机组是由表面式凝汽器与空冷塔构表１典型年逐时干球温度累积频率统

3、计成，该系统与常规的湿冷系统基本相仿，不同之处是出现累积累积出现累积累积用空冷塔代替湿冷塔、不锈钢管凝汽器代替铜管凝气温分级时数时数频率气温分级时数时数频率／ｈ／ｈ／％／ｈ／ｈ／％汽器、除盐水代替循环水，以及用密闭式循环冷却水３６．９～３６．０２２０．０２５．９～５．０１４８５３９４６１．５８系统代替敞开式循环冷却水系统。３５．９～３５．０６８０．０９４．９～４．０１６６５５６０６３．４７冷端系统设计、运行的好坏，是通过汽轮机背压…………………………………………直接反映的，而汽轮机背压不仅是冷端系统的综合－２２．１～指标，也是整个

4、空冷装置运行优劣的集中体现，更是８．９～８．０１２０４９２２５６．１９２８７５９９９．９９－２３．０保证机组安全高效运行的关键所在，因此汽轮机背－２３．１～７．９～７．０１７４５０９６５８．１７１８７６０１００压的选择对火电厂的安全性和经济性具有至关重要－２４．０的意义。６．９～６．０１５０５２４６５９．８９１间接空冷机组设计背压的确定原则１．２初始温差的确定间接空冷机组的排汽温度等于设计气温、空１．２．１选择初始温差的原则冷塔的初始温差和凝汽器端温差之和，有的文献本文所述对间接空冷系统初始温差（Ｉｎｉｔｉａｌ中为方便与直接空冷系

5、统比较，将空冷塔的初始ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅ，ＩＴＤ）的定义是汽轮机排汽温差ＩＴＤｔ和凝汽器端温差之和统称为间冷系统温度与大气环境温度的差值，ＩＴＤ值反映了间冷系的初始温差，在饱和状态下，排汽温度与排汽压统的散热能力和冷却系统的规模，表凝式间冷系统力（即机组背压）存在一一对应关系，因此要确包括空冷塔、表面式凝汽器、循环水泵及管道等。影定机组背压就要逐一确定设计气温和间冷系统响ＩＴＤ值的因素主要有环境气温、汽轮机低压缸选的初始温差。择（主要是末级叶片长度）、冷却系统总投资、汽轮机１．１设计气温的确定组投资差、运行

6、费用、燃料价格和电价等。在设计条国内设计气温采用５℃加权平均气温法，即在件下，对ＩＴＤ值的优化，既要考虑技术经济的合理给水排水Ｖｏｌ．３９增刊２０１３３１３性，还要考虑实际情况。若单纯考虑降低冷却系统投资，选取较大ＩＴＤ值，从而提高汽轮机背压，将使发电煤耗增加，降低电厂热效率，还可能存在机炉不匹配的问题，如选择较高背压则汽轮机末级叶片长度不宜过长；反之，若单纯考虑提高电厂热效率，取较小ＩＴＤ值，降低排汽压力，将会增加冷却系统造价，增大电厂初始投资，如选择较低背压则汽轮机末级叶片长度不宜过短。因此ＩＴＤ值应根据整个冷端优化计算结果和

7、图１两种未级叶片方案背压与机组热耗关系曲线工程实际情况选取一个最佳值，对ＩＴＤ进行优化以达到解决合理调配投资和运行经济性的矛盾，使综合经济效益最优。１．２．２ＩＴＤ值的优化方法国内外ＩＴＤ优化多采用年费用最小法和年发电费最小法，而在电力设计行业通常选用年费用最小法作为工程项目经济评价法，冷却系统的投资费用主要包括间冷塔土建费、间冷散热器、凝汽器、管C道、循环水泵等设备及施工安装费，根据汽机厂回复图２两种末级叶片方案ＩＴＤ值与机组热耗关系曲线意见：“不同低压缸末级叶片方案投资费用差别不低，虽然排热量仍在减少，但减少幅度已经变小，而大

8、”，因此本优化暂不考虑此项投资差别，优化计算低背压时低压缸排汽容积流量将增加、排汽流速增中将冷却系统总投资费按国家规定的投资回收率折高、导致排汽损失相应增加，排汽损失的增幅却在加算成年度费用；运行费主要由不同方案机组的净发大，当背压降到一定数值时，