LOW CARBON WORLD 2015/3能源:電力」1000MW發(fā)電機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析王志廣(福建永福工程顧問有限公司)[摘要]循環(huán)水系統(tǒng)是保證電廠能夠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個重要輔機(jī)系統(tǒng),本專題報(bào)告依托長樂電廠工程對循環(huán)水直流供水系統(tǒng)的冷卻倍率、凝汽器面積、循環(huán)水管配置方案,采用對各個可變參數(shù)的不同組合,通過水力、熱力和經(jīng)濟(jì)計(jì)算，進(jìn)行多方案的綜合比較和優(yōu)化計(jì)算，并針對近些年來凝汽器綜合造價(jià)及標(biāo)煤價(jià)變化對優(yōu)化計(jì)算影響進(jìn)行敏感性分析,以選取滿足技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件的合理的綜合方案,確定系統(tǒng)內(nèi)主要設(shè)備、建(構(gòu))筑物的合理配置。[關(guān)鍵詞]系統(tǒng)優(yōu)化;凝汽器面積;背壓;冷卻倍率;年費(fèi)用[中圖分類號ITM311[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]2095 2066( 2015 )09 -0043-021概述器面積、循環(huán)水管配置方案，采用對各個可變參數(shù)的不同組目前作為潔凈煤發(fā)電技術(shù)之一的超超臨界技術(shù)是國際上合,通過水力 、熱力和經(jīng)濟(jì)計(jì)算,進(jìn)行多方案的綜合比較和優(yōu)成熟、先進(jìn)的發(fā)電技術(shù),在機(jī)組的可靠性、可用率、熱機(jī)動性、化計(jì)算，并針對凝汽器綜合造價(jià)及標(biāo)煤價(jià)變化對優(yōu)化計(jì)算影機(jī)組壽命等方面已經(jīng)可以和超臨界、亞臨界機(jī)組媲美,并有了。響進(jìn)行敏感性分析,以選取滿足技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件的合理的綜合較多的國際商業(yè)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。方案，確定系統(tǒng)內(nèi)主要設(shè)備、建(構(gòu))筑物的合理配置。本文結(jié)合福州長樂電廠4x1000w機(jī)組工程可研設(shè)計(jì)工2 基礎(chǔ)資料及設(shè)備參數(shù)作,通過研究1000MW級發(fā)電技術(shù)特點(diǎn),進(jìn)一步優(yōu)化1000MW本工程的優(yōu)化計(jì)算根據(jù)以下各項(xiàng)基礎(chǔ)資料進(jìn)行:級機(jī)組布置方案和系統(tǒng)設(shè)置,在滿足安全、運(yùn)行等條件下,盡2.1 取水海域自然水溫(如表1)一切可能降低工程造價(jià),提高項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益。表1多年逐月平均、最高、最低水溫表(單位:C)1.1建設(shè)( 設(shè)計(jì))規(guī)模本工程廠址位于長樂市最南端的松下港區(qū)范圍，北距長]份|1|2|345|6|7|89|10|11|12華店樂市約35km,距福州約70km,南距福清市約33km。遠(yuǎn)期規(guī)劃最高17.517.120.2723.7 27.6 28.6 31.631.4.30.628.925.322.531.容量為4x1000MW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組,并留有擴(kuò)建條件。最低7.56.8 8.5 10.717.0 19.9 21.923.4 23.3 19.314.3 10.06.8本期工程建設(shè)2000VV超超臨界機(jī)組，同步建設(shè)尾部煙氣平 均1310.81.1 16.7 2.23.2572612619915819.7脫硫、脫硝裝置,全廠一次規(guī)劃分期建設(shè)。2.2汽輪機(jī)參數(shù)1.2循環(huán)水供水系統(tǒng)概述(1)本期2x1000MW機(jī)組為超超臨界燃煤機(jī)組,采用超超本期工程循環(huán)水系統(tǒng)采用單元制直流供水系統(tǒng)，其系統(tǒng)臨界、雙背壓、單軸 、四缸四排汽、中間再熱凝汽式式汽輪機(jī)。流程概況如下:循環(huán)水取水采用挖入式明渠從碼頭港池后方(2)單臺機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)額定工沉凝汽量為1679t/h, 設(shè)深水水城取水，通過引水明渠將海水引至汽機(jī)房前沿循泵房計(jì) 背壓Pk=0.0049MPa,機(jī)組出力1000MW;校 核工況凝汽量前池,經(jīng)攔污柵、旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)進(jìn)入泵房吸水池,每臺機(jī)組經(jīng)循環(huán)為 1759t/h, 校核背壓Pk=0.0091MPac水泵升壓后,通過循環(huán)水壓力管輸送至主廠房,再經(jīng)凝汽器及2.3 凝汽器資料排水管進(jìn)入虹吸井,然后通過自流至排水溝排入排水連接井，根據(jù)工程實(shí)際條件及對國內(nèi)已建的百萬機(jī)組凝汽器相關(guān).最后排入廠址海域。配置的調(diào)研,本工程凝汽器擬采用雙背壓、單流程、表面式、鈦1.3循環(huán)水供水系統(tǒng)優(yōu)化概述管凝汽器,本次優(yōu)化計(jì)算按此進(jìn)行。根據(jù)工程條件電廠循環(huán)水采用海水直流供水，本文結(jié)合本設(shè)計(jì)凝汽器冷卻水管外徑x壁厚=φ25x0.5mm,臟污系廠址的水文氣象及供水條件,對循環(huán)水系統(tǒng)的冷卻倍率、凝汽數(shù)取 0.85。此外,管理單位在電力系統(tǒng)的建設(shè)和維護(hù)中,具有很大的及時(shí)發(fā)現(xiàn)不足,并采取一定的措施如做好日常安全管理;強(qiáng)化監(jiān)管作用。在建設(shè)初期,管理單位要結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境特點(diǎn)和輸配電線路的技 術(shù)管理;在輸配電線路的管理中積極運(yùn)用信運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),對輸配電線路的設(shè)計(jì)和規(guī)劃提出建議和要求;在具息技術(shù)， 全面保證電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行,給人們營造一個體的施工過程中,管理單位要選用技術(shù)水平一流的維護(hù)、管理安全的用電環(huán)境,不斷提高人們的生 活品質(zhì)。人員進(jìn)行驗(yàn)收工作，嚴(yán)格控制質(zhì)量水平;在線路建設(shè)完畢之后,管理單位應(yīng)安排好通訊設(shè)施、專業(yè)維護(hù)管理人員、儀器儀參考文獻(xiàn)表、專用交通工具等,做好準(zhǔn)備工作;在新的輸配電線路試運(yùn)[1]實(shí) 永剛.論如何有效做好輸配電線路運(yùn)行維護(hù)管理工作[].大科技，行期間,一定要在檢測方面加大力度,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,并予以2013(12):48-49.積極處理[2]崔千生,張浩.輸配電線路的安全運(yùn)行及維護(hù)管理[J]黑龍江科學(xué)，4結(jié)束語2014(7):279.[3]劉 斌.關(guān)于輸配電線路運(yùn)行維護(hù)與管理的探討[].大科技,2013(31):總而言之,維持輸配電線路的安全運(yùn)行是一項(xiàng)長期、系統(tǒng)105-106.的工作。輸配電線路的正常運(yùn)行是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵，也是用戶正常用電的安全保障。因此，對輸配電線路進(jìn)收稿日期:2015-2-23行安全管理是極為重要的。但是當(dāng)前我國在輸配電線路的安作 者簡介:文勁松(196中國煤化工事輸電線全運(yùn)行和管理中還存在一定的不足之處，給輸配電線路的安路安全管理方面的工個YH| CNMHG全運(yùn)營帶來了隱患。這就需要電力工作人員在日常的工作中4L能源.電力LOW CARBON WORLD 2015/33循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化汽器端差、汽機(jī)背壓進(jìn)行校核計(jì)算,以保證機(jī)組在該工況和組3.1參選方案的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)合下能滿發(fā)(P<0.0091MPa)。.1.1 基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)考慮一定裕度后(t=29.79C),各種組合方案的背壓值均小計(jì)算各參選方案采取的基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)如表2。于0.0091MPa,即均滿足汽輪機(jī)背壓限制條件。(2)年費(fèi)用計(jì)算結(jié)果規(guī)格/參數(shù)按上述原始數(shù)據(jù)和擬定的計(jì)算方案及其技術(shù)參數(shù)進(jìn)行計(jì)機(jī)組年運(yùn)行小時(shí)數(shù)5000凝汽器綜合造價(jià)2000元/m2耳，對符合所有技術(shù)條件的計(jì)算結(jié)果經(jīng)整理進(jìn)行工程經(jīng)濟(jì)使用年限π_20a I年國定費(fèi)用率 Sn11.75%了列表。表3列出了各組合方案運(yùn)行年費(fèi)用優(yōu)劣順序排列的計(jì)算結(jié)果。投資回收率i10%發(fā)電單位成本Gx 0.396 元Aw.h循環(huán)水泵、電機(jī)綜合效率0.86大修理費(fèi)率2.5%表3年費(fèi)用表循環(huán)水營綜合單價(jià)(鋼管)34800元/m( DN3600); 39400元/m( DN3800)序號凝汽器面循環(huán)水管積(m2) 管徑(mm)[夏季「春秋季 T冬季 二(萬元)冷卻倍率年費(fèi)用3.1.2冷卻倍率參數(shù)本計(jì)算對循環(huán)水泵運(yùn)行工況按一年三季(春秋季、夏季、5300038004825.6299.4152000冬季)變倍率運(yùn)行方式進(jìn)行比較分析,即采用62/46.5/24.8. 64/25.6 3000.8948/25.6. 66/495/26.4三種信率，夏季為一臺機(jī)組配三臺循環(huán)53000 .25.6 T 300.07水泵,春秋季為一臺機(jī)組配兩臺循泵,冬季為一臺機(jī)組配一臺52000 3600 625.6 3002.55循泵,根據(jù)熱力計(jì)算成果進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較計(jì)算。26.43003.323.2系統(tǒng)水力計(jì)算注:本表只列出排序較靠前的5紐數(shù)據(jù),按組合排列具有18組數(shù)據(jù)。根據(jù)廠區(qū)總布置情況及系統(tǒng)布置方式，選取循環(huán)水管徑3.5.3 優(yōu)化計(jì)算結(jié)果分析，DN3600和DN3800兩種配置進(jìn)行水力計(jì)算，系統(tǒng)阻力計(jì)算公:官任從年費(fèi)用表中的年費(fèi)用值可看出,對于各方案組合,冷卻倍率為64/48/25.6.年費(fèi)用均較低,排序較靠前;凝汽器面積局部阻力:Ah=ξv/2g53000m、.循環(huán)水管DN3800. 冷卻倍率64/48/25.6內(nèi)組合年沿程阻力損失:Sh=ixL用最低,凝汽器面汽器面積5000m.循環(huán)水管DN3800冷卻倍率03.3設(shè)計(jì)方案組合64/48/25.6 的組合年費(fèi)用為其次。由于本優(yōu)化計(jì)算中未考慮因(1)凝汽器方案:冷凝面積為F-51000m? 52000m? 53000m2凝汽器占地面積因素引起的投資差異，鑒于在年費(fèi)用排序第共三組。二位的組合方案與排在首位的組合方案年費(fèi)用相差不大(僅(2)冷卻倍率方案:全年分春秋季、夏季、冬季三季運(yùn)行方相差1.48 萬元),為節(jié)省工程初期投資費(fèi)用,本階段推薦采用式共有6246.5/24.8 .64181.5669.9126.46種倍率。但”年 費(fèi)用排第二的組合方案。(3)循環(huán)水管(干管)方案:DN3V3600、DN3800共2組。4敏感性分析3.4參選方案約束限制條件上述優(yōu)化計(jì)算在凝汽器綜合造價(jià)為2000元/m2、發(fā)電單_(1)在夏季最熱三個月 P=10%日平均水溫28.5C氣象條位成本為0.396元/kW.h條件下進(jìn)行的，由于以上參數(shù)不同。件下,加上一定的回水溫升后(1=29.7C)的運(yùn)行背壓應(yīng)能滿足對年費(fèi)用排序也會有所不同，近些年來,由于金屬鈦材(凝汽小于機(jī)組滿發(fā)的最高允許背壓9.1kPa要求。器主要結(jié)構(gòu)材料)及煤碳價(jià)格快速增長,針對目前市場的變化(2)凝汽器端差δt不小于2.8C,小于2.8C時(shí)取2.8C。情況，本工程對采用不同凝汽器綜合造價(jià)及發(fā)電單位成本進(jìn)3.5 優(yōu)化計(jì)算及結(jié)果分析比較行敏感性分析,得出以下結(jié)果:3.5.1優(yōu)化計(jì)算方法在其它各參數(shù)不變的情況下，隨著凝汽器綜合造價(jià)的提項(xiàng)目多種方案經(jīng)濟(jì)分析陘濟(jì)分析比較采用年費(fèi)用最小法(動態(tài)),即將建設(shè)高,其相對應(yīng)的凝汽器面積相對較小、冷卻倍率相對大時(shí)的方種可能實(shí)施的方案,以每一方案的一次投資,與此方案案經(jīng)濟(jì)性較優(yōu);若發(fā)電單位成本越高(即標(biāo)準(zhǔn)煤價(jià)高),則其實(shí)施后在預(yù)測到的經(jīng)濟(jì)服務(wù)年限內(nèi)逐年支付的運(yùn)行費(fèi)用,按凝汽器面積較大者經(jīng)濟(jì)技術(shù)為優(yōu)。動態(tài)經(jīng)濟(jì)規(guī)律將投資與運(yùn)行費(fèi)用均換算到指定年(投產(chǎn)年),5推薦方案的確定術(shù)為優(yōu)。再在經(jīng)濟(jì)服務(wù)年限內(nèi)等額均攤,最終比較各方案的年均攤值，根據(jù)對上述的循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化計(jì)算結(jié)果及綜合比較,考慮取年最小費(fèi)用較優(yōu)的方案作為選擇方案。計(jì)算結(jié)果中年費(fèi)用今后凝汽器材料價(jià)格的 上漲和發(fā)電成本增加的可能性,本工程不是實(shí)際的年費(fèi)用值,而是各方案比較的相對值。經(jīng)多種方案比較后本階段推薦采用循環(huán)供水系統(tǒng)配置為:本文所采用的年費(fèi)用最小法之年費(fèi)用的計(jì)算公式為:循環(huán)水管:DN3800;凝汽器冷卻面積:2000m?;冷卻倍率:NF=Px(AFCR)+Um=64倍冷卻管根數(shù):5000根;冷卻管規(guī)格:425x0.5(mm)?！笆街?NF-使用期內(nèi)等額年費(fèi)用(拉平到經(jīng)濟(jì)使用年限n年內(nèi));P-總工程投資現(xiàn)值;U-年運(yùn)千J_年運(yùn)行費(fèi).用;AFCR-年固定分參考文獻(xiàn).攤率,其值等于CR+MR;CR-資金回收系數(shù):CR=i(1+i)*[(1+ [1]《電力 工程水務(wù)手冊》.中國電力出版社, 2005.i)"-1];MR-大修費(fèi)率,取2.5%;i-投資回收率,取10%:n-經(jīng)濟(jì)[2K火力發(fā)電廠 水工設(shè)計(jì)規(guī)范>(DL/T5339- 2006). 中國計(jì)劃出版社。使用年限,取20a。3.5.2年費(fèi)用計(jì)算[3](工業(yè)循環(huán)水冷卻設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T50102 -2003).中國計(jì)劃出版社,年費(fèi)用的計(jì)算包括年固定費(fèi)用及年運(yùn)行費(fèi)用。其中,年國2003.定費(fèi)用為參加優(yōu)化的所有項(xiàng)目的總投資減去工程殘值乘以年收稿日期:2015-3-2固定費(fèi)用率的值，年運(yùn)行費(fèi)用為循環(huán)水泵年運(yùn)行電費(fèi)與年微增電費(fèi)、大修理費(fèi)的和。(1)各方案汽輪機(jī)背壓限制條件校核優(yōu)化得出的參數(shù)應(yīng)按汽機(jī)校核工況(凝汽量D=1759/h)中國煤化工在夏季最炎熱三個月P-10%的日平均水溫為28.5C加上按電在夏季最炎熱三個月PCNMHG造成的海水增溫1.2C, 對不同循環(huán)水冷卻倍率、凝.MYH14