中泰化学阜康工业园动力站项目初步设计(编辑修改稿)

中泰化学阜康工业园动力站项目初步设计(编辑修改稿)内容摘要：

3 VWO 工况 4 夏季 TRL 工况 5 阻塞背压工况 19 表 4－ 3 TMCR 流量下汽轮机特性数据随背压的变化 背 压 kPa 阻塞背压 10kPa 20kPa 25kPa 31kPa 最高满发背 压 33kPa 机组出力 MW 汽轮发电机组 热耗值 kJ/kWh 8656 8666 8732 8861 8996 9154 9205 主蒸汽压力 MPa(a) 再热蒸汽压力 MPa(a) 高压缸排汽 压力 MPa(a) 主蒸汽温度 ℃ 535 535 535 535 535 535 535 再热蒸汽温度 ℃ 535 535 535 535 535 535 535 高压缸排汽温度 ℃ 主蒸汽流量 kg/h 514100 514100 514100 514100 514100 514100 514100 再热蒸汽流量 kg/h 436272 436278 436282 436289 436291 436294 436293 低压缸排汽干度 % 低压缸排汽焓 kJ/kg 低压缸排汽流量 kg/h 352506 354742 358994 363285 366309 369371 370287 其他参数 年利用小时 7600小时 发电标煤耗 273 kg/MWh 电价 /MWh 标准煤价 /吨 (不含税价 ) 年固定费用率 14% 经济服务年限 20年 空冷系统优化设计 优化计算方法及原则 20 优化计算方法 优化计算的目的，就是根据厂址的气象条件和电厂的实际情况，通过对机组的不同参数和冷却面积的各方案，进行渡夏能力和经济性进行综合分析比较，以寻求符合电厂实际的最佳方案。 计算方法采用 “年总费用最小法 ”，首先根据厂区条件、气象条件和机组设计参数，初选出可以实施的不同冷却面积方案，对不同冷却面积方案渡夏能力进行热力计算，再确定各冷却面积在设计温度时和夏季满发气温的背压，并根据典行年气象条件计算各方案年微增功率和年运行费用。 综合经济性按动态经济方法分析，即初投资按等额均摊到机组的经济使用年限内，得到年固定费用，再计算出各方案的年微增电量、年运行费用等，将各费用相加，即计算出年总费用，以确定既能满足渡夏能力、综合经济性又是最佳的方案。 优化计算主要原则 1) 以 TMCR工况作为空冷凝器的性能保证工况。 2) 空冷凝汽器管束 暂按单排管设计。 3) 风机采用大直径风机，直径为。 4) 直接空冷系统设计适当考虑一些裕量，在 TRL工况，配套的风机电机的选型应能满足风机转速达到 110%时稳定运行。 5) 参选方案约束限制条件 本工程 2150MW机组空冷凝汽器所有风机在额定转速情况下，空冷凝汽器整体的噪音水平在距离空冷凝汽器平台边缘 150m 处，噪音不大于 55dB(A)。 优化计算结果及分析 本阶段选了 5组代表不同 ITD 值的空冷凝汽器散热外表面积 (453017 m 466982m 481407m 495907 m 509917m2)及 2 组空冷凝汽器迎 21 面风速 (、 )组成 10 个方案，在设计工况和校核工况下根据机组的排热量分别进行热力计算和空气动力计算，以确定所需的风机参数。 然后分别计算每个方案的投资分摊费用及运行费用及年净发电量的计算，最后计算各方案的年费用，年费用最低者为最优方案。 从优化计算结果看，在不考虑煤价上涨从而引起发电成本上涨的情况下，年费用最低的方案基本趋于较高的风速。 则上述迎面风速中最高风速只有。 此处仅列出 值的空冷凝汽器散热外表面积的计算结果，见表 44。 表 44 单台机组直接空冷系统优化计算成果 ACC 散热总面积 (m2) 453017 466982 481407 495907 509917 设计干球温度 (℃ ) 设计工况计算 ITD(℃ ) 38 设计工况汽机背压 (kPa) 夏季满发干球温度 (℃ ) 34 34 34 34 34 夏季工况汽机背 压 (kPa) 年净发电量差额 (GWh) 0 估算初投资 (万元 ) 4778 4882 5035 5192 5371 初投资折算年费用 (万元 ) 电量差额折费用 (万元 ) 0 年费用合计 (万元 ) 优劣名次 4 2 1 3 5 注：表中费用仅用作方案经济比较，不能作为最终投资依据。 从优化计算结果中可以看出，空冷凝汽器冷却面积 481407m2 的方案年费用相对最低。 本工程推荐采用空冷凝汽器散热面积 481407 m2的方案，设计工况下平均的迎面风速取。 采用该方案配置，在夏季环境温度 34℃ 时，汽轮机背压约 30kPa，机组可以满发 150MW；在环境温度 ℃ 时，汽轮机背压约。 22 空冷凝汽器技术方案 主要设计参数 表 4－ 5 设 计 参 数 序号 项 目 参 数 1 年平均大气压力 (hPa) 2 厂址海拔高度 (m) 509 3 年平均气温 (℃ ) 4 年平均相对湿度 (%) 61 5 设计环境温度 (℃ ) 6 设计夏季满发最高温度 (℃ ) 34 7 空冷系统设计排热量 (MW) 234 8 空冷系统最大排热量 (MW) 244 9 设计背压 (kPa) 10 汽机最高满发背压 (kPa) 33 11 顺流空冷凝汽器管束迎面风速 (m/s) 逆流空冷凝汽器管束迎面风速 (m/s) 12 单台机组空冷凝汽器翅片管 总面积 (m2) 481407 13 单台机组空冷凝汽器基本冷却单元数 (个 ) 16 14 单台机组凝汽器管束 (个 ) 160 单台机组顺流凝汽器管束 (个 ) 128 单台机组逆流凝汽器管束 (个 ) 32 15 空冷凝汽器平台高度 (m) 32 直接空冷系统设计 (1) 直接空冷系统设备布置 从汽轮机低压缸底部排出的蒸汽，经排汽装置后由一根 DN4500的排汽管道引到主厂房外，再在汽机房外分为 4根 DN2400的支管，向空冷凝汽器管束分配蒸汽。 本工程一台 150MW 机组，采用单排管空冷凝 汽器所需翅片管总面 23 积 481407m2，由 16 个空冷凝汽器散热单元组成，分成 4 组凝汽器，每组凝汽器包括 4个散热单元，其中 3个散热单元均为顺流管束散热单元，1个散热单元为逆流管束散热单元。 空冷凝汽器每个散热单元配一台直径 的轴流冷却风机，一台 150MW机组所需冷却风机为 16台，风机悬挂在凝汽器平台的防振桥上，作为隔振装置，防振桥上装有减振的钢弹簧。 风机采用变频调速，风机转速能从 0～ 110%范围内任意调速，可以分组或独立地变化其转数，从而根据机组运行负荷和环境空气温度的变化进行最佳调节，达到最佳进风量。 空冷系统中大部分的蒸汽在顺流管束凝汽器中被冷却，形成凝结水，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气和冷凝水是逆流的，保证了冷凝水不易发生过冷及冻结。 在逆流管束的顶部设有抽气系统，能够比较顺畅地将系统内的空气和不凝气体排出，避免运行过程中空冷凝汽器内某些部位形成死区，冬季发生冻结情况。 每台机组为独立的单元冷却系统，空冷凝汽器平行于主厂房布置在汽机房 A列外场地上，结合气象条件、风机电耗与主厂房高度的关系，并且考虑到二期连续扩建相同规模机组后 4x150MW 机组同时安全运行的需要，经优化 的平台高度 32m， 2 台机组平台平面尺寸长 宽=。 为了防止热风再回流，在空冷平台的周围设有挡风墙，高度从平台到蒸汽分配管顶部。 空冷平台下布置主变压器和厂用变压器，轴流风机配电间等设施。 本期工程两台机组设两个至平台的步梯，不设置电梯。 (2) 空冷凝汽器 根据目前管束的应用情况优先考虑使用单排管和三排管。 因三排管只有 SPX 独家生产，本阶段暂按单排管设计 ,采用单排管空冷凝汽器散 24 热翅片管束元件参数为： 基管 (扁平管 )横截面尺寸 219mm19mm，管壁厚 ； 翅片管外形尺寸 219mm57mm，翅片厚度 ，翅片间距。 基管为碳钢外包铝层复合管，翅片为铝翅片，钎焊在基管上，无需热浸镀锌。 (3) 风机 空冷凝汽器每个基本散热单元配置一台轴流风机，每台机组共配置16台风机，风机参数为： 表 4－ 5 风机的性能参数 项 目 顺流凝汽器 逆流凝汽器 风机直径 (m) 风机转速 变频调速 变频调速 迎面风速 (m/s) ～ ～ 空气流量 (m3/s) ～ 513 ～ 513 风机工作全压 (Pa) ～ 110 ～ 112 风机电机额定功率 (kW) 132 132 风机电机电压 (V) 380 380 风机电机防护等级 IP55 IP55 齿轮减速箱数量 12 4 风机数量 (台 ) 12 4 (4) 空冷凝汽器表面冲洗设备 每年至少应冲洗空冷凝汽器外表面 1~2次，将沉积在空冷凝汽器翅片间的灰、泥垢清洗干净，保持空冷凝汽器良好的散热性能。 本次设计考虑采用高压水冲洗，每台机组配一套移动冲洗装置，一台移动式冲洗水泵，冲洗压力为 ，冲洗水量为 20m3/h。 25 空冷凝汽器系统总体布置 空冷凝汽器系统总体布置在主厂房 “A”列 外且 平行于 “A”列。 根据本期工程场地布置条件 ， 主厂房和空冷平台朝向确定面向西 ， 即 W方向。 直接空冷系统总体布置主要考虑自然风对空冷凝汽器散热的影响，即热回流问题。 热回流对系统的影响程度主要与所在区域内的地形地貌、周围建构筑物和外界大风有关。 按照国内外试验研究成果和设计运行经验，确定空冷系统总体布置的原则是把空冷平台下主要进风侧作为夏季或全年的主导风向的迎风面，同时考虑锅炉房后来风的风速、风频应较小。 其他风向风的影响应根据试验结果分析其影响程度，最大限度考虑防范措施。 根据阜康气象站气象资料中的风玫瑰图可以看出， 全年主导风向为W，夏季主导风向为 SW，冬季主导风向为 W，从夏季出现大风的风向、风频来看 SW方向最多，本工程空冷平台迎风面正对全年主导风向，与夏季主导风向有约 45176。 夹角，总体上讲，空冷系统总体布置有利于热扩散的。 直接空冷系统主要问题解决措施 直接空冷系统在国内已投运了许多单台 150MW 及其以上容量燃煤空冷机组，下面针对本工程对直接空冷系统的一些主要问题解决措施加以说明。 直接空冷系统防冻措施 从气象资料可以看出，厂址冬季寒冷而漫长， 0℃ 以下气温全年约2855小时，占全年总小时数约 32%，多年极端最低气温达－ 37℃ ，因此机组防冻问题非常突出，是本工程需要高度重视的问题。 26 采用防冻性能相对较优的单排管空冷凝汽器。 采用大直径的基管，管内蒸汽通流面积增大，有利于汽液的分离和防冻。 直接空冷凝汽器采用适当的顺逆流比例配置，在气候变化和低负荷工况下，能有效地防止蒸汽过冷却以及凝结水结冰，避免空冷凝汽器损坏。 运行方式为大部分蒸汽在顺流式管束内由上而下凝结冷却，冷凝水由上而下至管束下部的集水箱内，少部分蒸汽在逆流式凝器汽管束内蒸汽由下而上、凝结水由上而下逆流运行。 在 逆流管束上部仍存在不凝气体，为防止气温过低时形成冰霜，在逆流管束上部设排汽管，用真空泵将不凝汽体抽出系统外。 本工程根据厂址气象条件和机组特性条件，经防冻热力计算，每台 150MW 机组配 128 个顺流管束、 32 个逆流管束，顺流和逆流的面积比为 4:1。 轴流风机驱动采用调速电机，通过程序分组控制风机，调节空冷凝汽器的进风量；在环境温度低于某设定值时，逆流冷却单元的风机间断反转，吸入空冷系统散出的热量，是防冻的有效措施。 空冷凝汽器分单元组，本次设计根据空冷系统和主厂房布置优化的结 果，将每台 150MW机组所配的 16个冷却单元，分为 4组，为灵活运行必要时在排汽管道支管上设置隔断阀门，当冬季汽轮机低负荷运行或启动时，切断某列空冷凝汽器散热单元的阀门，将热量集中在剩余的散热段中，增加热负荷，达到防冻目的。 设置挡风墙，防止冬季外界自然风直接吹向散热器，引起两侧凝结水温相差较大。 机组冬季起动时，旁路打开使蒸汽直接进入空气冷凝器，旁路的容量经比选及防冻计算后合理确定。 必要时，还需限制冬季起动的大气温度，如在 25℃ 或 3。