空冷系统优化专题报告

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国电库车发电有限公司二期（2×330MW）扩建工程间接空冷系统优化专题报告

1目录1工程概况12区域自然条件22.1自然地理条件22.2区域气候条件22.3空冷气象63拟在本工程中应用的空冷系统144空冷系统优化184.1空冷系统优化概述184.2本工程空冷优化的特点184.3优化计算基本数据184.4优化计算20

2【内容摘要】主机排汽冷却系统是火力发电厂较为重要的系统之一，其投资较大，主机排气冷却系统关系到电厂的安全满发和经济运行，本专题报告从技术、经济和保证主机安全满发等方面对空冷系统的配置进行优化，提出适合于本工程的空冷系统的配置方案，经优化，本工程空冷系统采用表面式间接空冷系统(两机一塔)，配置如下：空冷散热器翅片管总面积为180.34万m2，冷却三角数为185个，空冷塔底部直径为143m，散热器外缘直径为151m，塔高为165m，空冷塔出口直径为92m，空冷塔喉部直径为90m。1工程概况库车县油气资源丰富,是塔里木石油天然气开发的主战场,国家“西气东输”工程的主气源地。新疆维吾尔自治区将库车作为全疆四大石化基地的南疆石化基地的重要组成部分，是自治区未来石化战略的重要支点。库车经济发展空间广阔，潜力巨大。随着经济的发展，该地区电力和热力需求必将保持较高的增长速度。国电库车发电有限公司一期工程建设2×135MW燃煤湿冷纯凝机组，已于2006年投产。电厂位于新疆库车县城西北约7km处，厂区中心坐标为中心坐标为东经82°53.50'，北纬41°44.84'。库车至独山子的217国道与乌鲁木齐至喀什的314国道分别沿南北和东西方向交汇于厂区东北约1.5km处。南疆铁路平行于314国道从厂区南部3km处穿过。库车电厂目前是南疆220kV主网架上的一座重要支撑电源。随着南疆经济的飞速发展，库车发电有限公司二期(2×330MW)扩建工程的建设已是迫在眉睫。本期工程在一期工程扩建端预留场地建设2×330MW亚临界燃煤供热空冷机组，计划于2012年建成投产。项目于2010年1月19日获得国家能源局同意开展前期工作的复函（国能电力【2010】18号）。本期工程的建设可充分利用电厂现有资源和技术力量，具有投资省、见效快的优点；同时，本工程为热电联产，可实现城市集中供热，本期工程建成后，其供热范围内近期(2010年)供热面积将达到884×104m2，远期(2020年)供热面积将达到1528×104m2。不仅能够满足库车县城区近、远期采暖热负荷增长的需要，提高能源综合利用率，而且有利于改善城区生态环境和地区环境空气质量，促进地方经济可持续发展，符合国家能源产业政策及环保政策。本期工程计划于2010年8月开工建设，2012年6月第一台机组投产，2012年10月第二台机组投产。7

32区域自然条件2.1自然地理条件厂址位于库车县城西北约7km，中心坐标为E：82°53.50'，N：41°44.84'，库车至独山子的217国道与乌鲁木齐至喀什的314国道分别沿南北和东西方向交汇于厂区东北约1.5km处。南疆铁路平行于314国道从厂区南部3km处穿过。厂区以东为阿热勒玛村的农田地和库车化肥厂，西侧为开普台尔其迪大冲沟和库车背斜形成的残山丘陵，南侧为南疆铁路防风固砂试验场，北侧为坟场和却勒塔格山。厂区地势由西北向东南倾斜，地形较平坦，地面自然坡度约2%~3%，厂址地面高程为1075m~1093m(85国家高程基准)。厂址占地为戈壁滩，地貌上属山前坡积裙和冲积平原交汇，基本无植被生长，呈荒漠戈壁景观。2.2区域气候条件库车县处于塔里木盆土北缘中段，远离海洋，受天山山脉的阻挡作用，区内气象异常干旱气候区。表现干燥少雨，光照充足，蒸以强烈，夏季炎热，冬季干冷，年温差和日温差都较大。就库车县境内的南北两个地貌单元的气候也具有明显的差异。北部山区凉爽湿润，降水较多；南部平原炎热干燥，蒸发强烈。气象特征值：根据库车气象站实测资料（1961年-2008年）统计，主要气象特征参数如下：年平均气温：11.3℃年极端最高气温：40.8℃（2000年07月12日）年极端最低气温：-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）最长降水连续日数：6天(2002年12月19日-12月24日)年最大降水量：128.1mm(1987年)年平均蒸发量：2445.2mm（小型蒸发器）年最大蒸发量：3483.9mm(1961年)年平均气压：894.9hpa年平均相对湿度：46%7

4年最小相对湿度：0（7年共出现了13天）最大冻土厚度：120cm（1963年1月24日）年平均风速：2.2m/s(10分钟)最大风速(10min)：27.0m/s，风向：NNW，1971年5月19日1971年到2007年）年平均雷暴日数：28.7天年最多雷暴日数：42天(1963、1976年)年平均雾日数：1.7天年最多雾日数：8天(1962、1978年)年平均大风日数：14.8天年最多大风日数：41天(1978年)年最大积雪厚度：28cm(2006年11月25日)全年主导风向：N，相应风向频率17%夏季主导风向：N，相应风向频率16%冬季主导风向：N，相应风向频率20%30年一遇最低气温：-22.4℃。50年一遇10min平均最大风速按32m/s考虑，对应计算风压为0.64kN/m2；100年一遇10min平均最大风速按35m/s考虑，对应计算风压为0.766kN/m2；利用库车气象站近五年6、7、8三个月日平均湿球温度得出最近5年最热月时期日平均湿球温度为18.6℃。通过定时观测的干球温度、相对湿度、风速和气压等数据的平均值，得到10%的湿球温度18.6℃相对应的干球温度为22.8℃，相对湿度71%，气压为886.3hPa，风速为1.3m/s。根据库车气象站多年实测气象资料，统计出多年逐月平均的气象要素如下表：表2-1库车气象站逐月气象要素统计表月份平均温度(℃)平均相对湿度(%)平均气压(hPa)平均风速(m/s)1-8.154894.42.72-4.250892.42.733.350889.92.9411.045887.43.0517.346885.72.8621.652883.12.5723.662881.22.4821.968884.32.2916.167889.71.9109.264894.02.17

5111.262895.92.712-6.060895.42.7库车气象站近10年逐月风频统计见表2-2，各月各风向风速统计见表2-3，近10年不同季节风玫瑰图见图2.2-1。表2-2库车气象站近10年（1999-2008年）逐月风频统计表月/FNNNENEENEEESESESSESSSWSWWSWWWNWNWNNWC117945552212455447192186355431327953711831464696434411633495414644744345115326975156646444548333813561566343436673341014671364433435683341014781574133444610523913691684333335694338128101883354323510542412101118644645233106623812121774573212255635818全年1674454334485437119表2-3库车气象站近10年（1999-2008年）逐月各风向风速统计表月/FNNNENEENEEESESESSESSSWSWWSWWWNWNWNNW11.91.51.41.81.81.91.71.71.61.51.92.11.61.31.61.722.11.61.52.32.52.12.11.91.81.82.22.11.91.71.81.932.21.61.72.63.73.22.72.22.32.42.72.72.01.72.02.242.61.822.43.53.42.92.32.32.52.92.62.21.72.82.752.41.72.02.43.13.12.92.42.52.52.42.52.12.22.92.962.421.92.83.63.532.72.62.52.41.8223.22.772.31.81.82.53.13.23.02.52.52.32.52.11.71.92.82.882.31.71.82.13.23.52.92.72.32.32.221.71.72.92.592.11.72.12.03.12.92.82.22.11.92.01.91.82.02.62.21021.61.822.62.72.721.51.71.71.91.81.61.92111.91.41.82.02.31.92.01.61.41.81.81.71.91.61.61.7121.71.41.521.81.61.31.21.61.51.71.91.71.41.51.6全年2.11.61.82.32.92.72.62.22.22.22.22.11.91.72.52.37

6图2.2-1库车气象站近十年全年及各季风玫瑰图（1999-2008年）根据以上资料，近10年库车气象站全年及各季均以偏北风（N7

7）为主导风向，秋、冬季偏北风和静风频率要高于其他季节，春、夏静风明显减少。全年及夏季分别以东风（E）和东南偏东风（ESE）的平均风速最大，分别为2.9m/s和3.4m/s。2.3空冷气象2.3.1概况距离厂址最近的气象站为库车气象站，与厂址之间的距离约8km，其风速仪观测高度为离地10m，气温观测高度为离地1.5m。由于本工程为空冷电厂，空冷机组特别是直接空冷机组对对气象条件要求比较严格，直接空冷机组需要空冷平台顶部高度处的气温、风向、风速的气象参数，间接空冷机组需要离地10m高度处的气温、风向、风速的气象参数，而库车气象站只有地面气象资料，且距离厂址较远，需要进行调整后才能用于本项目空冷系统优化。可研阶段本项目业主已委托新疆气象科技服务中心在厂址设立了气象观测站，进行了风速、风向、气温等项目的观测。2008年4月到2009年5月已进行了1年的观测。2.3.2对比气象站的确定库车气象站是国家基本站，位于库车县马扎埔唐村，1951年1月1日建立，位于E：82°58′，N：41°43′，拔海高度1081.9m，电厂厂址位于其西北部，是距离国电库车发电有限公司厂址区最近的气象观测站，电厂厂址位于E：82°53′，N：41°45′，两地都处天山南坡中部，属于同一气候区域。利用前期已观测的资料与库车气象站的观测资料进行对比分析，厂址区和库车气象站的资料具有很好相关性和代表性。故选取库车气象站作为国电库车发电有限公司二期扩建工程的对比气象站。2.3.3空冷气象条件目前，本工程的空冷气象分析报告——《国电库车发电有限公司二期2×330MW扩建工程空冷气象参数对比分析研究报告》最终稿已编制完成并通过评审验收，报告中对厂址气象站观测资料与库车气象站之间的风速、风向、气温、气压，湿度等进行了相关性分析，对于易受海拔、地形和下垫面影响的风速、风向、气温等要素进行了修正。重建了合理的空冷气象条件分析成果，具体如下：7

82.3.3.1厂址近10年气温、风资料的重建成果2.3.3.3.1厂址10、40m高度历年及夏季(6、7、8月)平均风速及频率(资料年代：2005~2008年)7

9国电库车发电有限公司二期（2×330MW）扩建工程第14卷初步设计阶段表2-4厂址历年10、40m高度各风向下的风速及频率风向高度NNNENEENEEESESESSESSSWSWWSWWWNWNWNNWC10m风速2.82.42.73.24.03.93.43.33.33.52.92.31.92.02.42.6风频14.02.82.12.32.82.72.42.85.47.26.73.73.04.39.823.34.540m风速3.12.62.93.64.44.13.83.73.64.33.83.02.42.32.73.6风频22.15.13.02.94.03.22.92.94.06.96.83.92.93.25.817.83.1表2-5厂址历年夏季（6、7、8月）10m、40m高度各风向下的风速及频率风向高度NNNENEENEEESESESSESSSWSWWSWWWNWNWNNWC10m风速3.63.13.73.94.24.74.54.64.24.23.13.02.93.03.84.2风频17.42.81.82.02.52.62.63.39.210.93.91.92.03.48.523.91.440m风速4.53.43.94.75.65.25.04.94.65.24.54.03.73.44.05.3风频21.65.82.72.42.93.23.54.06.110.24.92.11.72.55.120.50.88

10国电库车发电有限公司二期（2×330MW）扩建工程第14卷初步设计阶段图2.3-1厂址历年及夏季(6、7、8月)10m、30m风玫瑰图重建的厂址历年10m高度主导风向为西北偏北风（NNW），频率为23.3%；40m高度主导风为北风（N），频率为22.1%m。重建的厂址历年夏季10m高度主导风向为西北偏北风（NNW），频率为23.9%；40m高度主导风为北风（N），频率为21.6%。近4年厂址夏季和全年10m和40m风频分布规律基本一致，10m主导风向为西北偏北风（NNW）；40m高度主导风向为北风（N）。9

11国电库车发电有限公司二期（2×330MW）扩建工程第14卷初步设计阶段2.3.3.1.2厂址平均风速≥4m/s、5m/s、6m/s，气温≥24℃、26℃的风频和平均风速统计表(资料年代：2005~2008年)表2-6厂址10m高度平均风速≥4m/s、5m/s、6m/s，气温≥24℃、26℃风频、风速统计表(单位：频率：%；风速：m/s)项目NNNENEENEEESESESSE频率风速频率风速频率风速频率风速频率风速频率风速频率风速频率风速风速≥3.0m/s17.64.42.43.92.13.93.34.55.45.45.35.34.14.85.04.1风速≥4.0m/s15.05.81.55.31.35.53.65.37.65.97.45.85.35.35.24.8风速≥5.0m/s15.87.11.56.40.97.93.46.59.76.79.06.66.16.14.75.7风速≥6.0m/s19.87.81.47.31.38.32.97.911.07.49.67.55.96.83.76.5项目SSSWSWWSWWWNWNWNNW频率风速频率风速频率风速频率风速频率风速频率风速频率风速频率风速风速≥3.0m/s8.63.811.64.39.33.92.03.80.63.31.43.53.64.117.54.6风速≥4.0m/s8.84.414.04.88.54.61.64.90.24.30.84.63.25.116.06.1风速≥5.0m/s5.15.312.15.76.45.51.45.80.15.00.46.03.55.820.17.0风速≥6.0m/s1.96.39.66.43.56.31.06.80.00.56.32.46.825.47.5表2-7厂址40m高度逐时风速≥4.0、5.0m/s、6.0m/s风频风速统计表(单位：频率：%；风速：m/s）项目NNNENEENEEESESESSE频率风速频率风速频率风速频率风速频率风速频率风速频率风速频率风速风速≥3.0m/s23.44.24.33.72.74.03.45.15.16.24.25.93.25.03.94.7风速≥4.0m/s17.95.52.84.62.64.74.25.77.26.75.96.44.35.55.05.1风速≥5.0m/s13.67.31.75.71.36.34.66.79.97.48.17.05.06.25.45.8风速≥6.0m/s14.58.51.07.00.98.04.67.712.18.09.77.64.86.94.46.6项目SSSWSWWSWWWNWNWNNW频率风速频率风速频率风速频率风速频率风速频率风速频率风速频率风速风速≥3.0m/s6.04.28.44.98.84.33.33.81.33.61.63.73.54.217.04.8风速≥4.0m/s6.74.710.85.49.15.02.54.80.94.31.34.42.95.215.96.1风速≥5.0m/s5.95.413.26.08.75.81.66.00.45.30.55.82.66.417.57.4风速≥6.0m/s3.56.111.66.87.26.51.56.80.26.00.37.02.87.121.08.110

12国电库车发电有限公司二期（2×330MW）扩建工程第14卷初步设计阶段24

13国电库车发电有限公司二期（2×330MW）扩建工程第14卷初步设计阶段图2.3-2厂址10m、40m高度逐时风速≥4、5、6m/s，气温≥24、26℃风玫瑰图厂址典型年2007年10m高度逐时风速≥3.0m/s的主导风向均为北风（N），风速≥4.0、5.0、6.0m/s时的主导风向均为西北偏北风（NNW）。40m高度逐时风速≥3.0、4.0m/s的主导风向均为北风（N），风速≥5.0、6.0m/s时的主导风向均为西北偏北风（NNW）。2.3.3.2典型年逐时干球气温2.3.3.2.1典型年的选取及特征分析选取最近10年中的某一年，其平均气温与近10年累年平均气温最接近的年份作为空冷计算的典型年(在最近5年中选取为宜)。根据上述原则初选出与多年平均气温(11.3℃)最接近且为正矩平的3年：2000年、2004年、2007年。考虑到2005年库车气象站风温为24小时逐时观测资料，因此确定2007年(11.6℃)为典型年。详见图2.3-3。图2.3-3近10年逐年平均气温变化图24

14国电库车发电有限公司二期（2×330MW）扩建工程第14卷初步设计阶段2.3.3.2.2典型年各级气温累积出现小时数统计图表表2-8厂址典型年(2007年)各级气温累积出现小时数表温度区间（℃）小时数（个）累积数（个）累积频率（%）温度区间（℃）小时数（个）累积数（个）累积频率（%）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~-2108760100.024

15国电库车发电有限公司二期（2×330MW）扩建工程第14卷初步设计阶段3拟在本工程中应用的空冷系统间接空冷系统中，表面式凝汽器间接空冷系统应用较多，且混合式间接空冷系统除采用了喷射式混合凝汽器外，空冷塔及循环水系统设置与表面式凝汽器间接空冷系统基本一致。由于采用超临界、供热机组，混凝式间冷对于水质控制难度大，且要求凝结水精处理系统容量较大，本工程暂不考虑该方案。以下对ISC间接空冷系统进行较详细介绍。ISC系统是指汽轮机排汽以循环冷却水为中间介质，蒸汽与循环冷却水之间在表面式凝汽器中换热，被加热后的循环冷却水与空气在空冷塔的空冷散热器中换热、冷却，再回至表面式凝汽器吸收汽轮机排汽热量。汽轮机排汽被循环冷却水冷却凝结的凝结水，经凝结水泵送到凝结水精处理装置，再经凝结水升压泵送到汽轮机热力系统。间接空冷系统一般采用自然通风塔冷却方式，少数采用过机械通风冷却方式。ISC系统流程如图3-1.1、1.2所示。图3-1.1ISC系统流程图(散热器塔内水平布置)24

16国电库车发电有限公司二期（2×330MW）扩建工程第14卷初步设计阶段图3-1.2ISC系统流程图(散热器塔外垂直布置)系统流程为：汽轮机排汽进入凝汽器由凝汽器管束内的循环冷却水进行表面式换热，凝汽器循环冷却水排水由循环水泵输送至空冷塔内的空冷散热器内冷却，空冷塔的循环冷却水出水再回到汽机房凝汽器内作闭式循环。图3-2ISC系统鸟瞰(散热器水平布置)24

17国电库车发电有限公司二期（2×330MW）扩建工程第14卷初步设计阶段图3-3散热器竖直布置的ISC系统(山西阳城电厂)图3-4应用于扩建机组的间接空冷系统24

18国电库车发电有限公司二期（2×330MW）扩建工程第14卷初步设计阶段在ISC系统中，有散热器塔外垂直布置和散热器塔内水平布置2种方案，散热器塔外垂直布置形式的自然通风冷却塔空气通流面积的利用率较高，冷却塔面积、高度及工程量较小，且在各种空冷系统中ISC系统散热器塔外垂直布置方案技术成熟、业绩较多。综合考虑本项目特点，本工程间接空冷系统按ISC系统散热器塔外垂直布置方案设计。24

19国电库车发电有限公司二期（2×330MW）扩建工程第14卷初步设计阶段4空冷系统优化4.1空冷系统优化概述为了节约有限的水资源，目前我国北方缺水地区新建火力发电厂的冷却系统普遍采用空冷系统。由于空冷系统所使用的空冷散热器比较昂贵，在火力发电厂中，空冷系统是与汽轮机、锅炉并列的造价较高的重要系统。间接空冷系统能够提供更低的运行背压，是近年来较为常用的排汽冷却系统。冷端系统规模大小的选择对工程效益影响较大。如果空冷系统规模偏小，会造成夏季及其他不利条件下汽轮机背压过高，影响电厂运行经济性和安全性；如果空冷系统规模偏大，会造成无谓的投资浪费，冬季空冷系统防冻问题突出。因此，空冷系统规模的大小应根据厂址所在地气象及技术经济条件，结合汽轮机技术参数进行技术经济分析和优化计算后取得，空冷系统优化应在满足技术条件的前提下使得系统年总费用最低。4.2本工程空冷优化的特点本工程属于供热机组，冬季一部分蒸汽用于采暖供热。在进行空冷优化时重点考虑使得系统在纯凝工况下以较低的投资尽可能多发电。由于在供暖季节采暖工况下，进入空冷系统的排汽量和热负荷较少，按纯凝工况优化得到的空冷系统规模能够满足供暖季节采暖工况的冷却任务。4.3优化计算基本数据空冷系统优化计算，采用年总费用最小法，即将空冷系统的投资按规定的回收率分摊到每一年中，再加上一年运行费、折旧费、大修费以及微增出力引起的补偿电量的电费作为年总费用，其值最小的方案为最优。计算结果中的年总费用不是各方案的实际年总费用值，而是各方案比较的相对值。4.3.1主机参数现阶段空冷汽轮机已招标确定，供货商为上海汽轮机厂，汽轮机型式：单轴、双缸双排汽（高中压合缸）、表凝式间接空冷、抽汽供热式空冷汽轮机。小机采用汽泵，主机、小机排汽全部进入ISC系统冷却，汽轮机参数见表4-1。表4-1汽轮机特性数据项目单位THA工况TRL工况TMCR工况VWO工况阻塞背压工况75%额定出力（滑压）50%额定出力（滑压）机组出力kW33025033026735294136731835479124761816506524

20国电库车发电有限公司二期（2×330MW）扩建工程第14卷初步设计阶段汽轮发电机组热耗值kJ/kWh8323.08890.68316.18312.18272.38450.28824.8主蒸汽压力MPa(a)16.716.716.716.716.716.3211.05再热蒸汽压力MPa(a)3.5053.7443.7733.9483.7752.5951.768高压缸排汽压力MPa(a)3.8944.1604.1934.3874.1952.8831.965主蒸汽温度℃538.0538538538538538538再热蒸汽温度℃538.0538538538538538538高压缸排汽温度℃326.0332.2333.1337.7333.2304.1311.6主蒸汽流量kg/h10478581135531113553111923081135531758547502903再热蒸汽流量kg/h880775944680949836995159949933648374438314背压kPa1230121271212低压缸排汽干度%93.3796.1793.1793.0693.5394.5597.05低压缸排汽焓kJ/kg2432.32535.22427.42424.924162460.42519.9低压缸排汽流量kg/h649793700593694772723318684917494161350727补给水率%0300000辅机冷却水温度℃-------最终给水温度℃272.4277.1277.5280.7277.5253231.2项目40%额定出力（滑压）30%额定出力（滑压）高加全切工况额定抽汽供热工况最大采暖抽汽工况机组出力13208699066330211325242272056汽轮发电机组热耗值9109.69540.38626.47278.65767.4主蒸汽压力9.0877.12416.716.716.7再热蒸汽压力1.4451.123.6543.7073.699高压缸排汽压力1.6061.2454.0604.1194.11主蒸汽温度538538538538538再热蒸汽温度524500538538538高压缸排汽温度313.8315.5334.7331.0330.7主蒸汽流量41031431936892624711355311135531再热蒸汽流量360335282699901070946688946246背压1212121212低压缸排汽干度98.0299.0593.4092.6低压缸排汽焓2543.12567.72432.92414.02567低压缸排汽流量293749235223699924486559198965补给水率00000辅机冷却水温度-----最终给水温度220.7208.1183.6276.9276.84.3.2冷却设备采用FORGOT60型铝制散热器，由18mm圆形铝管套以600×150mm的大片铝翅片，片距2.88~3mm。散热器布置在冷却塔进风口外侧，沿塔周竖向布置。单台机组循环水量为38000m3/h，每台机设2台循环水泵，循环水泵布置在空冷塔内的循环水泵房内，两台机合用一座泵房。24

21国电库车发电有限公司二期（2×330MW）扩建工程第14卷初步设计阶段表面式凝汽器采用TP316L不锈钢冷却水管，管径25mm，壁厚0.50mm，凝汽器面积为21000m2。4.3.3主要经济参数年利用小时数：5500h投资回收期：20年投资回收率：8%大修费率：2.5%发电成本：0.15元/kW.h间冷空冷散热器造价：~85元/m2冷却塔进风口顶标高处冷却塔投影面积单位造价：~5000元/m2微增出力引起的补偿电量电价的折减系数：取0.854.4优化计算4.4.1优化计算方法4.4.1.1经济评价方法本工程以空冷系统年总费用最小法作为工程项目经济评价法，即按照《火力发电厂水工设计技术规定》(DL/T5339－2006)的规定，将工程多种可能实施的方案，按每一方案的一次投资与此方案实施后，在预测到的经济服务年限内，逐年的支付运行费用，然后按动态经济规律将投资与费用均换算到指定年，再在经济服务年限内等额均摊，最终比较各方案的年均摊值，取年最小费用的方案作为最佳方案。空冷系统年总费NF用可按下式计算：即是指将投资成本按规定的回收率分摊到每一年中，再加上一年运行费以及折旧、大修费等为年费用，其值最小时，说明此方案最为经济。式中：Z—空冷岛投资；i—投资回收率；u—折算年运行费用；MR-大修费率；n—工程经济使用年限。24

22国电库车发电有限公司二期（2×330MW）扩建工程第14卷初步设计阶段4.4.1.2计算方法压力蒸汽的热力性质采用《工业用1967年IFC公式(IFC-67)》计算。凝汽器热力计算和水力计算采用美国传热协会《HeatExchangeInstitute，INC..STANDARDSforsteamsurfaceCondeners.NinthEdition.Ohio:HEI,1995》(简称9版HEI)中提供的方法。福哥铝制散热器热力特性计算采用《电力工程水务设计手册》中提供的公式：，通过归纳制造厂投标文件中的技术参数得出。自然通风冷却塔空气动力计算采用《电力工程水务设计手册》及《发电厂空冷技术》中提供的方法。根据《电力工程水务设计手册》及《发电厂空冷技术》，自然通风冷却塔塔高与塔底直径的比例范围在1.05~1.40之间，自然通风冷却塔阿基米德数控制在3左右。4.4.2优化原则1)满足设计工况及夏季考核工况下的运行要求并留有一定的余量满足安全运行的要求。2)满足安全运行的前提下，所选方案年总费用较低。3)空冷散热器面积应与冷却塔尺寸组成合理的搭配。4.4.3优化计算4.4.3.1优化计算(1)设计气温按5℃法，即在系统优化计算中，当设计气温低于5℃时，均按5℃进行计算，并考虑空冷电厂投运后局部空气温升的影响，由此计算出设计气温为16.068℃；由于主机已招标确定，以下参数根据设备技术协议已知：1)凝汽器：采用TP316L不锈钢冷却水管，管径25mm，壁厚0.50mm，清洁系数0.9，凝汽器面积21000m2；2)循环水量：循环水量为38000m3/h，循环倍率按50，每台机设2台循环水泵；3)设计背压(kPa)：12；4)设计ITD(℃)：31.026；自然通风塔配置：根据工程经验，在同等条件下，一机一塔方案与两机一塔方案相比较，两机一塔方案冷却塔造价较小。在本工程厂址区域50年一遇10m环境风速32m/s(风力等级为11级24

23国电库车发电有限公司二期（2×330MW）扩建工程第14卷初步设计阶段暴风)条件下，本工程一机一塔方案与两机一塔方案的冷却塔造价的差额相比一般风速较小区域的二者间的差额更大。由于厂区总平面布置的局限，如采用一机一塔方案，对下期扩建有很大影响。因此，选择两机一塔方案作为本工程自然通风塔配置方案，冷却三角预设高度为25m。散热器配置：采用FORGOT60型铝制，散热器布置在冷却塔进风口外侧，沿塔周竖向布置，单一方案；本阶段仅根据以上参数，对迎面风速与空冷散热器面积、冷却塔尺寸的组合进行优化计算。名义迎面风速(m/s)：1.65、1.7、1.75、1.8、1.85、1.9、1.95、2.0、2.05、2.1共10个方案；计算结果中按年费用前10名排序见表4-2。24

24国电库车发电有限公司二期（2×330MW）扩建工程第14卷初步设计阶段表4-2优化计算输出结果汇总表序号空冷器总面积(m2)设计风速(m/s)设计ITD(℃)设计背压(kPa)凝汽器面积(m2)冷却倍率散热器高度(m)冷却单元(个)空冷系统投资(万元)循泵功耗(MWh)发电量(MWh)年费用(万元)TMF(℃)TRL背压(kPa)TZS(℃)0m散热器外缘直径(m)0m直径(m)冷却塔高(m)出口直径(m)进风口高(m)喉部高度(m)喉部直径(m)121290561.6231.0261221000502521829116259013837953470134.2132.605.747178170187702715968220743031.6631.0261221000502521228094262113836800459234.2132.875.573173165182722715570320231641.7131.0261221000502520727190265353837369447434.2132.715.619169161177762715074419744741.7631.0261221000502520226333268583836915437734.2132.805.536165157172802714678519280241.8031.0261221000502519725629271883836628429734.2132.855.485161153168852714383618846251.8531.0261221000502519324952275153836354422034.2132.905.416157149164922713990718431401.9031.0261221000502518924798278483835939421134.2133.005.359154146167942714292818034451.9031.0261221000502518524203281973831816419734.2133.994.857151143165922714090917654031.9431.0261221000502518124163285423830927421034.2134.194.7581471391719027145881017288881.9831.0261221000502517724173288963829959423034.2134.424.64114413617788271508624

25国电库车发电有限公司二期（2×330MW）扩建工程第14卷初步设计阶段4.4.3.2优化结果分析由表4-2可见，各方案中，在设计风速为1.898m/s，空冷系统投资较低，机组年费用最小。4.5ISC系统推荐配置方案结合本工程高温时段长，大风频率高的工程特点，本工程采用表凝式间接空冷系统（两机一塔方案），两台机组ISC系统配置推荐方案参数如下：序号项目单位参数1散热面积m218034452迎风面风速m/s1.903凝汽器面积（1台机）m2210004循环冷却倍率505冷却散热器个数个1856冷却散热器高度m257设计气温°C16.068设计水温°C36.89TMCR工况设计背压kPa1210TMCR工况点ITD°C31.0311满发气温°C34.2112满发设计水温°C58.613欠发时间h25014阻塞背压对应临界气温°C4.8615自然通风塔工艺参数1)0m散热器外缘直径m1512)X柱处冷却塔底部直径m1433)冷却塔高m1654)出口直径m925)进风口高m276)喉部高度m1407)喉部直径m9024