大唐河北发电有限公司马头热电分公司 ,河北 邯郸 056000
摘要:从技术经济角度对冷却塔布置方案进行比较,在相同设计条件下,达到同样冷却效果时,两机一塔高位塔具有占地面积小、更易平面布置、淋水填料体积少、节能、降噪、运行费用低等优点,然后按照两机一塔的配置进行冷端优化计算和方案比较分析,通过优化计算,对不同的冷却倍数、凝汽器面积、冷却塔面积等几个可变参数进行组合,选择出冷端主要参数经济合理的组合和配置。
循环供水系统的冷却水进入凝汽器加热后,再送到冷却塔中冷却,冷却后重复进入凝汽器,如此进行再循环。 湿式冷却塔及其循环水系统,在运行、控制、操作、维护等方面都较为简单,运行中循环冷却水的损耗量也不太多(大约为循环水总量的1.5%),对补充水源的水量、水质要求不高,一般工程条件都能满足,投资费用也相对较低,目前国内在火力发电厂中被广泛应用。
冷却水系统采用循环供水系统。可供选择的冷却塔布置形式有:
方案二:两机一塔常规塔方案,即两台机组采用一座常规塔
2.1各方案配置
冷却倍率:55倍;冷却塔面积:9000m2;凝汽器冷却面积:2×20000m2;设计平均背压:4.90 kPa;循环水总管管径:2400mm;循环水支管管径:1800mm。
冷却倍率:55倍;冷却塔面积:10000m2;凝汽器冷却面积:2×20000m2;设计平均背压:4.90 kPa;循环水总管管径:2400mm;循环水支管管径:1800mm。
优点:1)节能。常规大型冷却塔填料下部水滴降落高度较大,对于冷却水量为2×35000m3/h的冷却塔来说,常规冷却塔循环水泵静扬程约为16. 0m,而高位塔循环水泵静扬程约为8.0m,即下落水滴的势能节约约为8.0米。而且冷却塔越大,势能回收越多,节能就越多。2) 降噪。常规塔由于雨区密集,水滴溅落在集水池中时产生的噪声较大,一般在80~85Db(A)。装设高位收水装置后,由淋水填料底部下落的水滴经过收水斜板在空中截流收集,落差小,减少了水滴下落冲击造成的冷却塔对环境的噪声污染,噪声比常规冷却塔可减少约10Db(A)。3) 相对于常规塔,高位收水装置的优化布置可以使配风更加均匀,减少的雨区也减少了风阻。虽然减少雨区减少了少量的散热,但总体上比较,高位塔比常规塔在相同规格条件下冷却能力更好些。4) 使地基更加安全。由于高位收水塔取消了落地大面积水池,只架设架空的集水槽,可防止塔基范围内的循环水下渗浸泡地基,使基础更加安全。
缺点:1) 初投资费用高。2) 收水装置复杂,设备材料制造、安装、维护费用及要求较高。
业绩:蒲城电厂;山东国华寿光发电厂一期(2X1000MW)工程;安庆电厂二期2×1000MW机组扩建工程;神华神东电力重庆万州发电厂2×1000MW工程
3.1.2常规塔:
优点:冷却效果高;塔芯构造简单,日常运行维护工作量小,运行稳定。
缺点:通气阻力相对较大;供水高度较高位塔高。
业绩:在国内的火力发电厂中使用最多
3.2.1 淋水填料体积:在相同设计条件下,达到同样出塔水温时,方案一(两机一塔高位塔)、方案二(两机一塔常规塔))的淋水面积分别为9000m2、10000m2。由此可知,在相同气象条件下,若采用相同的淋水面积,方案一比方案二的冷却能力高,从而可以降低机组背压,减少煤耗。
3.2.2 冷却塔体型和高度:在相同设计条件下,达到同样出塔水温时,方案一较方案二的总塔筒尺寸小,填料体积也小,但是方案一的塔高较高。
3.2.3 噪音:湿式冷却塔的噪声主要是水滴溅落引起的中低频噪声,高位塔装设高位收水装置后,由淋水填料底部下落的水滴经过收水斜板在空中截流收集,落差小,高位塔的落水高度较常规塔小很多,减少了水滴下落冲击造成的冷却塔对环境的噪声污染。
3.2.4 业绩:大中型火力发电机组采用一机一塔方案的业绩较多,出于占地等方面考虑,近年来两机一塔方案也逐渐增多。目前国内高位塔应用虽然比较少,但随着我国在建火力发电机组向超大型容量发展趋势,高位塔的节能、降噪等优点将会更加突出,将成为超大容量机组湿式冷却塔的又一个选择。
以下费用仅作方案经济分析比较用,不完全代表实际投资运行费用。
项目 | 方案一(两机一塔高位塔) | 方案二(两机一塔常规塔) |
冷却塔水池底板及环形基础 | 1232.1 | 1697.0 |
冷却塔筒体 | 3117 | 2791 |
冷却塔支柱 | 365 | 344 |
冷却塔淋水、配水装置土建 | 1052.0 | 995.0 |
冷却塔淋水、配水装置 | 2700.0 | 1000.0 |
地基处理(环基) | 1585 | 1585 |
地基处理(塔芯) | 201.0 | 204.0 |
合计 | 10252.1 | 8616.0 |
差值 | 基准 | -1636.1 |
塔型 项目 | 方案一(两机一塔高位塔) | 方案二(两机一塔常规塔) |
循环水量(m3/s) | 2×9.72 | 2×9.72 |
循环水泵静扬程(m) | 8.0 | 15.4 |
机组年利用小时数(h) | 6139 | 6139 |
循环水泵耗电量差值(度) | 基准 | 9822400 |
年运行电费差值(万元) | 基准 | 357.93 |
3.3.3 由于两种方案的冷却能力相当,只需比较以年固定投资和年运行费用组成的年总费用即可。以方案一 (两机一塔高位塔)为基准,方案二 (两机一塔常规塔):初投资差值少1636.1万元;年固定费用差值少212.693万元;年运行费用差值多357.93万元;年总费用差值多145.24万元。
4结论与建议
从上述方案经济技术比较可以得出以下结论:
从年总费用来看,方案一的年总费用最低。
虽然方案一比方案二的初投资高1636.1万元,但是高位塔的高位收水装置可回收的势能较多,高位塔较常规塔的节能效果明显,方案一比方案二的年运行费用低357.93万元。
在相同设计条件下,达到同样出塔水温时,方案一(两机一塔高位塔)具有占地面积小、淋水填料体积小、节能、降噪、年总费用低等优点。本着总平面布置紧凑、征地少、土地利用率高的原则,推荐采用占地少、综合经济效益优的方案一(两机一塔高位塔)。
参考文献
[1]苏占.浅谈热能动力系统优化与节能改造[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2019(07):133-134.
[2]宋健,谭慎迁,刘朝青.基于火电厂热能动力联产系统节能改革问题[J].科技资讯,2018,16(35):41+43.
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