第30卷第3期電力建設(shè)Vol. 30 No. 32009年3月Electric Power ConstructionMar. 2009.67●燃機單循環(huán)電廠循環(huán)水冷卻方式的選擇李欣(中南電力設(shè)計院,武漢市,3001)[摘要]文章介紹了燃機單循環(huán)電廠循環(huán)冷卻水溫對機組出力的影響,結(jié)合尼日利亞某燃機工程實例,對機城通風(fēng)冷卻塔、閉式冷卻塔、海勒型輔助冷卻器3種循環(huán)冷卻水系統(tǒng)方案進行了技術(shù)經(jīng)濟性分析,并說明了各系統(tǒng)的適用環(huán)境條件。[關(guān)鍵詞]燃機;循環(huán)水 ;機械通風(fēng)冷卻塔;閉式冷卻塔;海勒型輔助冷卻器中圖分類號: TM621文獻標志碼: B文章編號: 1000-7229 (2009) 03-0067-031工程概況 :表1發(fā)電機損耗隨大氣溫度的變化大氣溫度/C尼日利亞某工程擬新建8臺PG6581B單循環(huán)燃項目氣輪機,單臺機組容量為42 MW,水源為地表水。廠冷卻水115 20 2530 35 40址所在地分雨季和旱季，旱季基本不降雨,電廠水源510152025 30 35溫度/C可能斷流，地質(zhì)勘測已排除補給水采用地下水的方機組出434241 39.8 38.8 37.6案。根據(jù)水源情況.電廠擬采用雨季時直接從河道取力/MW水,向蓄水池貯水;旱季從蓄水池取水的供水方式。發(fā)電機953 926.86 90092 879.47 851.65 828.23 798.69損耗/kW氣象條件:當?shù)貙儆诟邷?、高濕度地區(qū),平均最高氣溫35.59C，平均氣溫25.7C,平均相對濕度46r74%。以1999-2003年實測資料統(tǒng)計得最熱季(2.3、24月)頻率P-10%的日平均濕球溫度為26.3 C,干球溫度為30.9 C,相對濕度為70%。10f8+2機組參 數(shù)及冷卻水溫的確定36510152025303540該工程合同要求的機組整體性能為:在ISO工冷卻水進水溫度rc況下，大氣溫度為15C,8臺燃氣輪機每臺出力為圖1發(fā)電機輸 出功率與冷卻器進水溫度關(guān)系示意圈42.10 MW,總出力336.8 MW。低于33 C,可保證組出力為37~38 MW。當冷卻水發(fā)電機性能保證為:(1)大氣溫度為15 C,大氣溫超過33C,運行工況滑出曲線外,發(fā)電機降負荷壓力為1.013x10 Pa,相對濕度60%;(2)壓氣機進運行。如果水溫長期超過33 C將制約發(fā)電機出力,口法蘭前進氣壓損為989.8Pa,透平排氣法蘭后壓使得發(fā)電機的出力與燃機的出力不能夠很好地匹損為622.3 Pa,機組處于全新狀態(tài),使用的燃料符合配,不能滿足機組的發(fā)電要求。水溫50 C是機組連GE公司規(guī)范。機組在ISO工況下,發(fā)電機輸出功率續(xù)運行的極限溫度,如果水溫超過極限溫度,潤滑油的保證值為41.5 MW。當環(huán)境溫度及冷卻水溫發(fā)生溫會過高,有可能導(dǎo)致機組跳機。變化時,發(fā)電機損耗的變化如表1:因此,冷卻水溫的設(shè)計原則為:冷卻水溫設(shè)計值不同冷卻水溫條件下，發(fā)電機輸出功率的變化應(yīng)使發(fā)電機在大部分環(huán)境條件下的輸出功率在“發(fā)如圖1(電機功率因數(shù)cosφ=0.8)。由圖1,在ISO工電機輸出功率與冷卻器進水溫度曲線”上所示的功況下,環(huán)境溫度為15C,冷卻水溫應(yīng)低于10,可率范圍內(nèi)運行,并保證機組不跳機。冷卻設(shè)計溫度為保證機組出力為42.1MW。環(huán)境溫度升高,冷卻水溫33 C,極限溫度為50 C。收稿日期: 2008 09-19作者簡介:李欣(1976-),女,碩土,工程師，主要從事發(fā)電廠供水設(shè)計工作。.68.電力建設(shè)第30卷到冷卻塔進出水溫、空氣流量以及起噴點等因素的3循環(huán)水 供水系統(tǒng)方案選擇影響,存在優(yōu)化設(shè)計的問題。起噴點溫度的設(shè)定對輔3.1 方案1助冷卻器選型有直接影響，關(guān)系到設(shè)備冷卻面積的循環(huán)水系統(tǒng)采用閉式+開式系統(tǒng),設(shè)置2x100%大小。起噴點溫度設(shè)定高,設(shè)備耗水量小,但會引起水-水熱交換器與閉冷循環(huán)水泵(閉式)和3x50%循設(shè)備冷卻面積的增加。玲卻器在起噴溫度以下運行,環(huán)水泵與機械通風(fēng)冷卻塔(開式)。冷卻水量:每臺燃耗水量為0;在起噴溫度以上運行，消耗噴水蒸發(fā)機的閉式冷卻水量為295 m/h,水-水熱交換器采用量。表4為不同設(shè)計工況下冷卻塔的選型參數(shù)。管式結(jié)構(gòu),開式冷卻水量為閉式的1.2倍,全廠開式4不同設(shè)計工況下設(shè)計選型參數(shù)循環(huán)冷卻水總量為2 832 m/h。最熱季(2、3、4月)頻參數(shù)名稱工況1工況2工祝3率為10%的氣象條件下,冷卻塔選型參數(shù)如表2?？偺幚硭?m2-ht) 2 3602 360表2冷卻塔選型參數(shù)冷卻塔單元數(shù)/臺26(無備用) 32 臺(無備用) 48 臺(無備用)進塔水溫/C參數(shù)值出塔水溫心348總處理水量/(m2-h*)冷卻塔占地/m66x1450x4080x40單塔處理水量/(m2=h1)1 500單臺風(fēng)機功率/kW30/10設(shè)備總價格/萬元.1 170I 6002 400進塔水溫心40出塔水溫/心工況1:設(shè)計氣溫為41 C,起噴溫度設(shè)定為3033x11 .C。在環(huán)境溫度為41C時,每臺冷卻器的噴水量為單臺風(fēng)機功事/Wss耗水量/(m'-h2+)7020~30th，總噴水量為520~780th,蒸發(fā)損失為12%(62.4- -93.6 th)。該選型方案起噴點溫度定得較開式冷卻水溫(出塔水溫)為30C時，閉式冷卻低,根據(jù)目前掌握的氣象資料,熱季氣溫位于30-44水可被冷卻到33C,基本能夠滿足機組出力要求。C的頻率較高,因此噴水運行的時間長,除鹽水的總考慮旱季3個半月的斷流時間，按日發(fā)電22h計消耗量較大,但可獲得較低的進出塔水溫。算,并考慮水面自然蒸發(fā)的因素,本方案蓄水池的容工況2:設(shè)計環(huán)境溫度45C,進、出塔水溫分別積約為2.3x10* m'。為56 C和48 C,起噴點定為40C。該方案配置323.2方案2臺冷卻器共分8組,每組4臺。在假設(shè)的極端環(huán)境循環(huán)水系統(tǒng)采用閉式系統(tǒng)，配備8臺閉式冷卻溫度48C時，每組冷卻器3~4臺同時噴淋,噴淋水塔和3x50%的循環(huán)水泵。冷卻水量:每臺燃機的閉量為90~120th,蒸發(fā)水量為13.5~18 th,8組冷卻式冷卻水量為295 m'/h采用單元制供水。最熱季頻器的總補給水量108~144th,約為機械通風(fēng)拎卻塔率為10%的氣象條件下,閉式冷卻塔參數(shù)如表3。本熱季補給水量(70th)的2倍。在環(huán)境溫度為45 C方案蓄水池容積約為1.45x105m'。左右時,每組冷卻器2~3臺同時噴淋,8組冷卻器的表3閉式冷卻塔參數(shù)總補給水量72~108th。該選型方案起噴點和進出水溫高均較高，可在大部分的環(huán)境溫度下實現(xiàn)干式總處理水量/(m'h)運行,但是高環(huán)境溫度時的耗水量大。單塔處理水量/(m'+h*)95工況3:設(shè)計環(huán)境溫度為45 C,進、出塔水溫分8(無備用)別為56 C和48 C,起噴點定為45C。該方案配置4348臺冷卻器,共分8組,每組6臺。從現(xiàn)有的氣象資出塔水溫/C33料看，該方案基本可滿足在大多數(shù)氣象條件下冷卻29x75單臺設(shè)備功率/W24器零補水的要求,但占地面積過大。耗水量(m2.h)3.4 3種方案技術(shù)性比較3.4.1在高溫、高濕度的氣象條件下,海勒型輔助冷3.3方案3卻器要達到與機械通風(fēng)冷卻塔或閉式冷卻塔相同的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)為閉式系統(tǒng)，冷卻設(shè)備為海勒冷卻效果,設(shè)備的占地面積和--次性投資要大得多。型輔助冷卻器。選型如下:在設(shè)計水量、設(shè)計環(huán)境溫3.4.2在相同的進、出水溫度的條件下,海勒型輔助度一定的條件下，海勒型輔助冷卻器設(shè)備的選型受冷卻器的耗電量較機械通風(fēng)冷卻塔和閉式冷卻塔的第3期燃機單循環(huán)電廠循環(huán)水冷卻方式的選擇●69●耗電量大幅提高,雖然可以減少總耗水量,但除鹽水裹5固定費用比較萬元的瞬時消耗量大。項目名稱方案1方案23.4.3海勒型輔助冷卻器在干球溫度與水溫的溫差冷卻塔2171 350越大,濕度越小的情況下,冷卻效果越好。機械通風(fēng)循環(huán)水泵房及設(shè)備差價5冷卻塔或閉式冷卻塔的出塔水溫均與濕球溫度有換熱站及換熱器差價298關(guān),在濕熱型環(huán)境條件下,要達到33 C的冷卻目標,循環(huán)水管差價濕式冷卻塔顯然比千式冷卻塔更具優(yōu)勢，且對溫度蓄水池914586，變化的適應(yīng)性更強，可保證燃機在較高出力下穩(wěn)定合計1973運行。環(huán)境溫度越高，要求的出塔水溫越低時,濕式表6年費用比較冷卻塔體現(xiàn)的優(yōu)勢將會越明顯。而輔助冷卻器出水溫度受環(huán)境溫度的影響大,機組運行不穩(wěn)定。如采用循環(huán)水泵總功率kW540360輔助冷卻器方案,為避免過大的一-次性投資,必須提冷卻塔總功事kW10192循環(huán)水系統(tǒng)總功率/W50552高燃機冷卻水溫度,最終將以犧牲燃機出力為代價,年運行費用/萬元1799.36或選擇出力更大的發(fā)電機。年水費/萬元100.847.52因此，,在本工程的環(huán)境條件下,難以體現(xiàn)海勒型年固定費用差價/萬元279.44276.22輔助冷卻器的優(yōu)越性，而且發(fā)電機需要根據(jù)冷卻水年費用差價/萬元497.24423.1溫重新選型,故排除方案3。注:按照當?shù)仉妰r0.25元/(kw.h).水價2元r,年運行小時數(shù)4經(jīng)濟性比較7 200h,固定資產(chǎn)折算系數(shù)0.14計算。方案1循環(huán)水泵總功率包括閉冷水循環(huán)水泵功率。電廠的用地范圍均能滿足方案1、2 (方案3已水熱交換器相結(jié)合的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是目前燃機冷排除,本文不予討論)的用地要求。由于該電廠土地卻水系統(tǒng)的常規(guī)選撣,尤其在高溫、高濕度地區(qū)。費用不計,故經(jīng)濟性比較中不涉及地價的比較。5.2團式冷卻塔是機械通風(fēng)冷卻塔很好的替代品。4.1固定費 用比較達到機械通風(fēng)冷卻塔系統(tǒng)的技術(shù)指標時,采用閉式表5為固定費用比較表。在設(shè)備價格均為出廠冷卻塔能使簡化系統(tǒng),減少系統(tǒng)整體運行費用等。價的情況下,綜合蓄水池與循環(huán)水系統(tǒng)的造價,方案5.3在極度缺水地區(qū),海勒型輔助冷卻器是燃機單1比方案2高出約23萬元。實際應(yīng)按照設(shè)備到岸價循環(huán)電廠的唯--選擇。在高溫、高濕地區(qū),采用此設(shè)格計算,方案1則較方案2便宜。備不僅會增加冷卻面積,占地面積,耗電、耗水量,還4.2年費用的比較可能會影響發(fā)電機的選型。要達到相同的冷卻效果,表6為年費用比較表。由表6可見,方案2的年空氣冷卻的設(shè)備價格也遠高于機械通風(fēng)冷卻塔。因費用較方案1高,但由于本工程為總承包形式，蓄水此,在水資源條件尚可時,應(yīng)不優(yōu)先考慮該設(shè)備。池的費用并不在總承包范圍內(nèi)，總承包商最終選擇6參考文獻方案1實施。[1]劉乃玲.封閉式冷 卻塔用于免費供冷的經(jīng)濟性分析[D].上海:5結(jié)論同濟大學(xué),1997.5.1在水資源豐富的地區(qū)， 機械通風(fēng)冷卻塔與水- 2 焦樹建燃氣秦汽聯(lián)合循環(huán)M).北京:機械工業(yè) 出版社200.Selection of Circulating W ater Cooling Mode for Power Plants with Single Cycle Gas-TurbinesLIXin(Central Souhen China Elctrice Power Design lotiute, Wuhan 430071, China)[Abstract] The efecte of erculating coling water temperature of single eyele gar turbine on unit output are explained Usings Nigeria projet as anexample, technical and economice analysis of 3 circulating water cooling eystem schemes, namely, mechanical draft coling tower, cloed cooling tower,and Heller Buxiliny cooler, are performed. Applicable environment conditios for each aysterm are aloexplained.[Keywords] g-turbine; crclasting water mechanical draft coling tower, closed colig tower, Heller awxiliary cooler(責(zé)任編輯:何鵬)