【文章內容簡介】 3 VWO 工況 4 夏季 TRL 工況 5 阻塞背壓工況 19 表 4－ 3 TMCR 流量下汽輪機特性數(shù)據(jù)隨背壓的變化 背 壓 kPa 阻塞背壓 10kPa 20kPa 25kPa 31kPa 最高滿發(fā)背 壓 33kPa 機組出力 MW 汽輪發(fā)電機組 熱耗值 kJ/kWh 8656 8666 8732 8861 8996 9154 9205 主蒸汽壓力 MPa(a) 再熱蒸汽壓力 MPa(a) 高壓缸排汽 壓力 MPa(a) 主蒸汽溫度 ℃ 535 535 535 535 535 535 535 再熱蒸汽溫度 ℃ 535 535 535 535 535 535 535 高壓缸排汽溫度 ℃ 主蒸汽流量 kg/h 514100 514100 514100 514100 514100 514100 514100 再熱蒸汽流量 kg/h 436272 436278 436282 436289 436291 436294 436293 低壓缸排汽干度 % 低壓缸排汽焓 kJ/kg 低壓缸排汽流量 kg/h 352506 354742 358994 363285 366309 369371 370287 其他參數(shù) 年利用小時 7600小時 發(fā)電標煤耗 273 kg/MWh 電價 /MWh 標準煤價 /噸 (不含稅價 ) 年固定費用率 14% 經(jīng)濟服務年限 20年 空冷系統(tǒng)優(yōu)化設計 優(yōu)化計算方法及原則 20 優(yōu)化計算方法 優(yōu)化計算的目的，就是根據(jù)廠址的氣象條件和電廠的實際情況，通過對機組的不同參數(shù)和冷卻面積的各方案，進行渡夏能力和經(jīng)濟性進行綜合分析比較，以尋求符合電廠實際的最佳方案。 計算方法采用 “年總費用最小法 ”，首先根據(jù)廠區(qū)條件、氣象條件和機組設計參數(shù)，初選出可以實施的不同冷卻面積方案，對不同冷卻面積方案渡夏能力進行熱力計算，再確定各冷卻面積在設計溫度時和夏季滿發(fā)氣溫的背壓，并根據(jù)典行年氣象條件計算各方案年微增功率和年運行費用。 綜合經(jīng)濟性按動態(tài)經(jīng)濟方法分析，即初投資按等額均攤到機組的經(jīng)濟使用年限內，得到年固定費用，再計算出各方案的年微增電量、年運行費用等，將各費用相加，即計算出年總費用，以確定既能滿足渡夏能力、綜合經(jīng)濟性又是最佳的方案。 優(yōu)化計算主要原則 1) 以 TMCR工況作為空冷凝器的性能保證工況。 2) 空冷凝汽器管束 暫按單排管設計。 3) 風機采用大直徑風機，直徑為 。 4) 直接空冷系統(tǒng)設計適當考慮一些裕量，在 TRL工況，配套的風機電機的選型應能滿足風機轉速達到 110%時穩(wěn)定運行。 5) 參選方案約束限制條件 本工程 2150MW機組空冷凝汽器所有風機在額定轉速情況下，空冷凝汽器整體的噪音水平在距離空冷凝汽器平臺邊緣 150m 處，噪音不大于 55dB(A)。 優(yōu)化計算結果及分析 本階段選了 5組代表不同 ITD 值的空冷凝汽器散熱外表面積 (453017 m 466982m 481407m 495907 m 509917m2)及 2 組空冷凝汽器迎 21 面風速 (、 )組成 10 個方案，在設計工況和校核工況下根據(jù)機組的排熱量分別進行熱力計算和空氣動力計算，以確定所需的風機參數(shù)。然后分別計算每個方案的投資分攤費用及運行費用及年凈發(fā)電量的計算，最后計算各方案的年費用，年費用最低者為最優(yōu)方案。 從優(yōu)化計算結果看，在不考慮煤價上漲從而引起發(fā)電成本上漲的情況下，年費用最低的方案基本趨于較高的風速。則上述迎面風速中最高風速只有 。此處僅列出 值的空冷凝汽器散熱外表面積的計算結果，見表 44。 表 44 單臺機組直接空冷系統(tǒng)優(yōu)化計算成果 ACC 散熱總面積 (m2) 453017 466982 481407 495907 509917 設計干球溫度 (℃ ) 設計工況計算 ITD(℃ ) 38 設計工況汽機背壓 (kPa) 夏季滿發(fā)干球溫度 (℃ ) 34 34 34 34 34 夏季工況汽機背 壓 (kPa) 年凈發(fā)電量差額 (GWh) 0 估算初投資 (萬元 ) 4778 4882 5035 5192 5371 初投資折算年費用 (萬元 ) 電量差額折費用 (萬元 ) 0 年費用合計 (萬元 ) 優(yōu)劣名次 4 2 1 3 5 注：表中費用僅用作方案經(jīng)濟比較，不能作為最終投資依據(jù)。 從優(yōu)化計算結果中可以看出，空冷凝汽器冷卻面積 481407m2 的方案年費用相對最低。 本工程推薦采用空冷凝汽器散熱面積 481407 m2的方案，設計工況下平均的迎面風速取 。采用該方案配置，在夏季環(huán)境溫度 34℃ 時，汽輪機背壓約 30kPa，機組可以滿發(fā) 150MW；在環(huán)境溫度 ℃ 時，汽輪機背壓約 。 22 空冷凝汽器技術方案 主要設計參數(shù) 表 4－ 5 設 計 參 數(shù) 序號 項 目 參 數(shù) 1 年平均大氣壓力 (hPa) 2 廠址海拔高度 (m) 509 3 年平均氣溫 (℃ ) 4 年平均相對濕度 (%) 61 5 設計環(huán)境溫度 (℃ ) 6 設計夏季滿發(fā)最高溫度 (℃ ) 34 7 空冷系統(tǒng)設計排熱量 (MW) 234 8 空冷系統(tǒng)最大排熱量 (MW) 244 9 設計背壓 (kPa) 10 汽機最高滿發(fā)背壓 (kPa) 33 11 順流空冷凝汽器管束迎面風速 (m/s) 逆流空冷凝汽器管束迎面風速 (m/s) 12 單臺機組空冷凝汽器翅片管 總面積 (m2) 481407 13 單臺機組空冷凝汽器基本冷卻單元數(shù) (個 ) 16 14 單臺機組凝汽器管束 (個 ) 160 單臺機組順流凝汽器管束 (個 ) 128 單臺機組逆流凝汽器管束 (個 ) 32 15 空冷凝汽器平臺高度 (m) 32 直接空冷系統(tǒng)設計 (1) 直接空冷系統(tǒng)設備布置 從汽輪機低壓缸底部排出的蒸汽，經(jīng)排汽裝置后由一根 DN4500的排汽管道引到主廠房外，再在汽機房外分為 4根 DN2400的支管，向空冷凝汽器管束分配蒸汽。 本工程一臺 150MW 機組，采用單排管空冷凝 汽器所需翅片管總面 23 積 481407m2，由 16 個空冷凝汽器散熱單元組成，分成 4 組凝汽器，每組凝汽器包括 4個散熱單元，其中 3個散熱單元均為順流管束散熱單元，1個散熱單元為逆流管束散熱單元。 空冷凝汽器每個散熱單元配一臺直徑 的軸流冷卻風機，一臺 150MW機組所需冷卻風機為 16臺，風機懸掛在凝汽器平臺的防振橋上，作為隔振裝置，防振橋上裝有減振的鋼彈簧。風機采用變頻調速，風機轉速能從 0～ 110%范圍內任意調速，可以分組或獨立地變化其轉數(shù)，從而根據(jù)機組運行負荷和環(huán)境空氣溫度的變化進行最佳調節(jié)，達到最佳進風量 ?？绽湎到y(tǒng)中大部分的蒸汽在順流管束凝汽器中被冷卻，形成凝結水，剩余的蒸汽在逆流管束凝汽器中被冷凝。在逆流管束凝汽器中由于蒸氣和冷凝水是逆流的，保證了冷凝水不易發(fā)生過冷及凍結。在逆流管束的頂部設有抽氣系統(tǒng)，能夠比較順暢地將系統(tǒng)內的空氣和不凝氣體排出，避免運行過程中空冷凝汽器內某些部位形成死區(qū)，冬季發(fā)生凍結情況。 每臺機組為獨立的單元冷卻系統(tǒng)，空冷凝汽器平行于主廠房布置在汽機房 A列外場地上，結合氣象條件、風機電耗與主廠房高度的關系，并且考慮到二期連續(xù)擴建相同規(guī)模機組后 4x150MW 機組同時安全運行的需要，經(jīng)優(yōu)化 的平臺高度 32m， 2 臺機組平臺平面尺寸長 寬=。為了防止熱風再回流，在空冷平臺的周圍設有擋風墻，高度從平臺到蒸汽分配管頂部?？绽淦脚_下布置主變壓器和廠用變壓器，軸流風機配電間等設施。 本期工程兩臺機組設兩個至平臺的步梯，不設置電梯。 (2) 空冷凝汽器 根據(jù)目前管束的應用情況優(yōu)先考慮使用單排管和三排管。因三排管只有 SPX 獨家生產(chǎn)，本階段暫按單排管設計 ,采用單排管空冷凝汽器散 24 熱翅片管束元件參數(shù)為： 基管 (扁平管 )橫截面尺寸 219mm19mm，管壁厚 ； 翅片管外形尺寸 219mm57mm，翅片厚度 ，翅片間距。 基管為碳鋼外包鋁層復合管，翅片為鋁翅片，釬焊在基管上，無需熱浸鍍鋅。 (3) 風機 空冷凝汽器每個基本散熱單元配置一臺軸流風機，每臺機組共配置16臺風機，風機參數(shù)為： 表 4－ 5 風機的性能參數(shù) 項 目 順流凝汽器 逆流凝汽器 風機直徑 (m) 風機轉速 變頻調速 變頻調速 迎面風速 (m/s) ～ ～ 空氣流量 (m3/s) ～ 513 ～ 513 風機工作全壓 (Pa) ～ 110 ～ 112 風機電機額定功率 (kW) 132 132 風機電機電壓 (V) 380 380 風機電機防護等級 IP55 IP55 齒輪減速箱數(shù)量 12 4 風機數(shù)量 (臺 ) 12 4 (4) 空冷凝汽器表面沖洗設備 每年至少應沖洗空冷凝汽器外表面 1~2次，將沉積在空冷凝汽器翅片間的灰、泥垢清洗干凈，保持空冷凝汽器良好的散熱性能。本次設計考慮采用高壓水沖洗，每臺機組配一套移動沖洗裝置，一臺移動式?jīng)_洗水泵，沖洗壓力為 ，沖洗水量為 20m3/h。 25 空冷凝汽器系統(tǒng)總體布置 空冷凝汽器系統(tǒng)總體布置在主廠房 “A”列 外且 平行于 “A”列。 根據(jù)本期工程場地布置條件 ， 主廠房和空冷平臺朝向確定面向西 ， 即 W方向。 直接空冷系統(tǒng)總體布置主要考慮自然風對空冷凝汽器散熱的影響，即熱回流問題。熱回流對系統(tǒng)的影響程度主要與所在區(qū)域內的地形地貌、周圍建構筑物和外界大風有關。按照國內外試驗研究成果和設計運行經(jīng)驗，確定空冷系統(tǒng)總體布置的原則是把空冷平臺下主要進風側作為夏季或全年的主導風向的迎風面，同時考慮鍋爐房后來風的風速、風頻應較小。其他風向風的影響應根據(jù)試驗結果分析其影響程度，最大限度考慮防范措施。 根據(jù)阜康氣象站氣象資料中的風玫瑰圖可以看出， 全年主導風向為W，夏季主導風向為 SW，冬季主導風向為 W，從夏季出現(xiàn)大風的風向、風頻來看 SW方向最多，本工程空冷平臺迎風面正對全年主導風向，與夏季主導風向有約 45176。夾角，總體上講，空冷系統(tǒng)總體布置有利于熱擴散的。 直接空冷系統(tǒng)主要問題解決措施 直接空冷系統(tǒng)在國內已投運了許多單臺 150MW 及其以上容量燃煤空冷機組，下面針對本工程對直接空冷系統(tǒng)的一些主要問題解決措施加以說明。 直接空冷系統(tǒng)防凍措施 從氣象資料可以看出，廠址冬季寒冷而漫長， 0℃ 以下氣溫全年約2855小時，占全年總小時數(shù)約 32%，多年極端最低氣溫達－ 37℃ ，因此機組防凍問題非常突出，是本工程需要高度重視的問題。 26 采用防凍性能相對較優(yōu)的單排管空冷凝汽器。采用大直徑的基管，管內蒸汽通流面積增大，有利于汽液的分離和防凍。 直接空冷凝汽器采用適當?shù)捻樐媪鞅壤渲?，在氣候變化和低負荷工況下，能有效地防止蒸汽過冷卻以及凝結水結冰，避免空冷凝汽器損壞。運行方式為大部分蒸汽在順流式管束內由上而下凝結冷卻，冷凝水由上而下至管束下部的集水箱內，少部分蒸汽在逆流式凝器汽管束內蒸汽由下而上、凝結水由上而下逆流運行。在 逆流管束上部仍存在不凝氣體，為防止氣溫過低時形成冰霜，在逆流管束上部設排汽管，用真空泵將不凝汽體抽出系統(tǒng)外。本工程根據(jù)廠址氣象條件和機組特性條件，經(jīng)防凍熱力計算，每臺 150MW 機組配 128 個順流管束、 32 個逆流管束，順流和逆流的面積比為 4:1。 軸流風機驅動采用調速電機，通過程序分組控制風機，調節(jié)空冷凝汽器的進風量；在環(huán)境溫度低于某設定值時，逆流冷卻單元的風機間斷反轉，吸入空冷系統(tǒng)散出的熱量，是防凍的有效措施。 空冷凝汽器分單元組，本次設計根據(jù)空冷系統(tǒng)和主廠房布置優(yōu)化的結 果，將每臺 150MW機組所配的 16個冷卻單元，分為 4組，為靈活運行必要時在排汽管道支管上設置隔斷閥門，當冬季汽輪機低負荷運行或啟動時，切斷某列空冷凝汽器散熱單元的閥門，將熱量集中在剩余的散熱段中，增加熱負荷，達到防凍目的。 設置擋風墻，防止冬季外界自然風直接吹向散熱器，引起兩側凝結水溫相差較大。 機組冬季起動時，旁路打開使蒸汽直接進入空氣冷凝器，旁路的容量經(jīng)比選及防凍計算后合理確定。必要時，還需限制冬季起動的大氣溫度，如在 25℃ 或 3