火電廠(chǎng)空冷與濕冷機組性能分析與比較

時(shí)間：2024-10-19 15:28:53 機電畢業(yè)論文我要投稿

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　　摘要： 在火力發(fā)電過(guò)程中，空冷機組和濕冷機組之間的運行性能進(jìn)行比較和分析是空冷技術(shù)在電廠(chǎng)發(fā)電應用的前提和基礎。文章對這兩個(gè)機組的技術(shù)和經(jīng)濟效益指標進(jìn)行詳細的分析，對提高空冷機組運行經(jīng)濟性有著(zhù)顯著(zhù)的作用和意義。本文主要結合實(shí)際的現狀，就火電廠(chǎng)空冷機組和濕冷機組的性能進(jìn)行比較分析，然后分析了這兩種機組的經(jīng)濟效益，希望通過(guò)本次研究對更好促進(jìn)火電廠(chǎng)空冷技術(shù)的應用有一定的幫助。

火電廠(chǎng)空冷與濕冷機組性能分析與比較

　　關(guān)鍵詞：火電廠(chǎng) 性能比較經(jīng)濟效益空冷機組濕冷機組

　　隨著(zhù)國內直接空冷電站的技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步，其主要的技術(shù)經(jīng)濟效益，與同等量的濕冷機組的性能比較和分析逐漸成為了研究重點(diǎn)和難點(diǎn)。在進(jìn)行火力發(fā)電過(guò)程中，空冷汽輪機組是相對于常規的濕冷汽輪機組而言的，這兩個(gè)機組最為主要的區別就是在汽輪機組尾部的排汽冷卻所采用的冷卻方式不同，冷卻方式的不同導致了汽輪機組尾部運行參數發(fā)生了顯著(zhù)的變化，因此汽輪機在設計和制造過(guò)程中，必須對其結構進(jìn)行有效改變。

　　一、火電廠(chǎng)空冷和濕冷機組冷卻系統的結構對比

　　在直接空冷機組冷卻系統中，汽輪機所排的汽直接進(jìn)入到空冷熱交換器中，其會(huì )直接與空氣進(jìn)行交換，系統中的冷凝水會(huì )由凝結水泵進(jìn)入汽輪機組的回熱系統中，空冷系統的冷卻風(fēng)通常情況下都是由機械通風(fēng)方式進(jìn)行提供。通常情況下，系統都會(huì )采用大直徑的軸流風(fēng)機進(jìn)行通風(fēng)。而濕冷冷卻系統中，汽輪機排汽系統進(jìn)入表面式凝汽器中。在系統中，冷凝水主要由凝結水泵進(jìn)入汽輪機組的回熱系統中，冷卻水在凝汽器和冷卻塔之間進(jìn)行循環(huán)往復的循環(huán)。這兩個(gè)機組的結構在設計和制造過(guò)程中存在較大的差異性。其中直接空冷系統使用的是大型的風(fēng)機風(fēng)扇，濕冷系統采用的主要是凝汽器和冷卻塔。直接空冷機組中，汽輪機排汽直接進(jìn)入到空冷熱交換器中，直接空冷系統冷卻介質(zhì)主要空氣，并且空氣不需要進(jìn)行循環(huán)，濕冷機組中汽輪機排汽直接進(jìn)入表面式凝汽器中，濕冷系統冷卻介質(zhì)是循環(huán)冷卻水，需要其無(wú)限循環(huán)。

　　二、不同冷卻方式能效對比

　　1、凝汽器換熱端差對機組熱耗的影響

　　首先，端差的變化和空冷機組的之間的熱耗關(guān)系�？绽錂C組在方案設計和額定負荷條件之下，汽輪機組的熱耗變化量與不同入口空氣的溫度關(guān)系呈正比例函數關(guān)系。隨著(zhù)端差不斷變高，汽輪機組的熱耗不斷增加，在相同端差條件下，入口的空氣溫度越高，機組的所產(chǎn)生的熱耗越大;其次，端差變化與濕冷機組之間的熱耗關(guān)系。濕冷機組在設計下給水量和額定負荷條件下，汽輪機的熱耗變化量與不同端口冷卻水的入口溫度呈現正比關(guān)系，隨著(zhù)端差的升高，汽輪機組的熱耗不斷增加，在相同端差條件下，入口冷卻水的溫度會(huì )越來(lái)越高，這時(shí)機組的熱耗效率會(huì )越來(lái)越大;最后，端差變化是對機組熱耗影響的比較�？绽錂C組和濕冷機組在額定的負荷大小和額定的入口介質(zhì)溫度條件下，汽輪機的熱耗效率和端差變化呈現正比例函數關(guān)系。在機組運行過(guò)程中，隨著(zhù)端差溫度的升高，空冷機組熱耗增大的趨勢明顯高于濕冷機組，因此，空冷機組在運行過(guò)程中會(huì )比濕冷機組消耗更多的煤炭，我們以入口的介質(zhì)溫度為18度為例，當端差溫度為12度時(shí)，空冷機組的熱耗率就會(huì )增加為324KJ/(Kg・h)，而濕冷機組的熱耗增加量為132 KJ/(Kg・h)。

　　2、空冷機組和濕冷機組的水耗分析

　　對不同負荷和不同冷卻方式下的空冷機組和濕冷機組的水耗情況進(jìn)行分析發(fā)現，空冷機組水耗為常規濕冷機組水耗指標1/3～1/5。在機組運行過(guò)程中，機組的規模越小，空冷機組的節水能力就會(huì )越強。在空冷機組中，直接進(jìn)行空冷比間接進(jìn)行空冷的節水能力更強。

　　3、空冷機組和濕冷機組的煤耗性能分析

　　供電煤耗綜合計算出了發(fā)電煤耗以及廠(chǎng)用電率的水平，也是一個(gè)發(fā)電企業(yè)經(jīng)濟效益和發(fā)電技術(shù)完善程度的一個(gè)重要綜合效益指標。其中，表1為不同冷卻方式機組發(fā)電標準煤耗均值情況。

　　根據相關(guān)的統計結果顯示，在相同負荷情況下，不同的冷卻方式的機組，空冷機組比濕冷機組的煤耗率要大，而隨著(zhù)機組容量越大，機組供電煤耗的消耗就越小，其經(jīng)濟效益也就越高。

　　4、環(huán)境溫度對兩種不同冷卻方式的影響

　　在研究過(guò)程中我們發(fā)現，環(huán)境因素對濕冷機組的影響較小，其對空冷機組的影響較大，尤其是在夏季，季風(fēng)風(fēng)向和風(fēng)速對真空設備的影響是十分顯著(zhù)的，嚴重時(shí)會(huì )在短時(shí)間內真空迅速下降，因而對空冷機組的經(jīng)濟效益影響十分大。在對這種影響進(jìn)行研究過(guò)程中，實(shí)驗選擇的環(huán)境條件較為穩定，以此來(lái)確定環(huán)境溫度對空冷機組的真空所產(chǎn)生的影響。具體操作方式實(shí)施選擇一個(gè)600MW負荷的機組運行時(shí)段的每日環(huán)境溫度，對其所對應的機組真空情況進(jìn)行平均算數，從而能夠得到環(huán)境溫度對空冷機組真空所產(chǎn)生的影響系數x，其中x=(y1-y2)/(t1-t2)，這其中y1、y2分別代表是實(shí)驗開(kāi)始和結束階段的真空系數，而t1、t2則表示的是實(shí)驗開(kāi)始和結束的兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)。具體數據見(jiàn) 表2。

　　通過(guò)計算我們可以發(fā)現，當時(shí)機組的負荷為600MW時(shí)，平均的影響系數為-0、3Kpa/℃，也就是當環(huán)境中溫度每上升1度，空冷機組的真空就會(huì )下降0、3KPa，當真空出現下降之后，會(huì )導致汽輪機組額排氣壓力逐漸升高，導致了整個(gè)機組運行的經(jīng)濟效益下降。

　　三、綜合效益對比分析

　　1、經(jīng)濟指標對比分析

　　通過(guò)對這兩個(gè)系統進(jìn)行對比可以發(fā)現，直接空冷系統具備了初始溫差大，涉及到的設備少，系統構造簡(jiǎn)單，空氣質(zhì)量調節靈活多變以及冬季防凍措施性能優(yōu)越的優(yōu)點(diǎn)。但是該系統也存在明顯的缺點(diǎn)，那就是整個(gè)系統的噪音比較大，空氣凝汽器的所占體積比較大，龐大的真空系統很容易導致漏氣現象的發(fā)生，同時(shí)，直接空冷大多數都采用的是強制通風(fēng)，因此，其耗電量還是比較大。而封閉式冷卻系統表面水分的蒸發(fā)量比較大，在使用過(guò)程中，可能會(huì )消耗大量的水資源。通過(guò)效能實(shí)計算我們發(fā)現，與濕冷機組相比較，空冷機組能夠大幅度的實(shí)現節水，但是其能耗較高，煤耗比較顯著(zhù)。

　　2、經(jīng)濟性比較

　　2*600MW的直接空冷機組的了冷卻系統的初始投資約為5億元人民幣，而相同容量的濕冷機組的冷卻系統的投資金額約為2億元人民幣左右，在運行過(guò)程中，濕冷機組按照年發(fā)電8000小時(shí)計算，每年的經(jīng)濟效益約為8900萬(wàn)元，而空冷機組的經(jīng)濟效益約為4300萬(wàn)元。綜合上述，短期效益，濕冷機組優(yōu)于空冷機組，但是從社會(huì )效益角度出發(fā)，空冷機組的節水效果更加明顯。

　　四、結論

　　首先，換熱端差主要由凝汽器表面的傳熱系數以及熱負荷決定。要減小熱耗，就必須減小換熱端差，須盡量保持冷卻設備的清潔，定時(shí)檢查其真空嚴密性。環(huán)境因素對空冷機組真空影響較大。環(huán)境溫度的變化會(huì )影響機組經(jīng)濟性，尤其以夏季最明顯。此外，空冷機組節水效果明顯，但存在初投資大、供電煤耗高。如果在方案選擇上可以采用空冷、濕冷機組并列運行可能會(huì )較為合理地對水資源進(jìn)行利用，同時(shí)還可能會(huì )充分發(fā)揮空冷機組越冬特點(diǎn)和常年運行節水優(yōu)點(diǎn)，不過(guò)這方面設想還需要再進(jìn)行研究求證。

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