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        冷卻設(shè)備在引風(fēng)機改造項目的靈活應(yīng)用

        2021-10-30 06:05:12中國船舶集團(tuán)公司第七O三研究所韓根深湯成偉田雷雷
        電力設(shè)備管理 2021年9期
        關(guān)鍵詞:冷島冷卻塔水量

        中國船舶集團(tuán)公司第七O三研究所 韓根深 湯成偉 田雷雷

        鍋降溫方式可基本分為:空冷島降溫系統(tǒng)、蒸發(fā)式冷卻塔降溫系統(tǒng)、機力通風(fēng)冷卻塔降溫系統(tǒng)。

        空冷島是利用空氣間接通過空冷凝器(翅片管束)從熱源系統(tǒng)(蒸汽乏汽)中吸收熱量并排放至大氣中,通過凝結(jié)提供低溫凝結(jié)水可循環(huán)使用的設(shè)備,主要包括空冷島;冷卻塔是利用空氣同水的接觸(直接或間接)冷卻熱源機組循環(huán)水的設(shè)備。從熱源系統(tǒng)中吸收熱量并排放至大氣中,從而降低高溫循環(huán)水溫度,提供低溫冷卻水可循環(huán)使用的設(shè)備,主要包括蒸發(fā)式冷卻塔、機力通風(fēng)冷卻塔;空冷島屬于閉式冷卻設(shè)備,冷卻塔屬于開式冷卻設(shè)備。

        1 冷卻設(shè)備功能概述

        空冷島概述:空冷島是利用空氣取代水為冷卻介質(zhì)的冷卻方式,是指乏汽直接進(jìn)入空冷凝器(翅片管束)用空氣來冷凝,空氣與蒸汽進(jìn)行熱交換,所需的冷卻空氣通常由機械通風(fēng)方式供應(yīng),其凝結(jié)水由凝結(jié)水泵排入回?zé)嵴羝到y(tǒng),可用于大設(shè)備冷卻,能夠?qū)崿F(xiàn)多臺大設(shè)備公用一個集成空冷島,此系統(tǒng)無需循環(huán)水[1]。

        圖1 空冷島冷卻原理

        圖2 機力通風(fēng)冷卻塔原理

        冷卻塔概述。蒸發(fā)冷卻塔工作原理。蒸發(fā)式冷卻塔是以水和空氣為冷卻介質(zhì)與換熱管束內(nèi)的高溫介質(zhì)(水)進(jìn)行間接換熱,在盤管外的噴淋水部分進(jìn)行蒸發(fā)的同時吸收高溫介質(zhì)(水)的熱量,可以實現(xiàn)進(jìn)入機組的循環(huán)水與降溫噴淋水分離,有利于機組的循環(huán)水水質(zhì)長期保持良好,也可以替換換熱管束內(nèi)的高溫介質(zhì)(水)為有機可壓縮形態(tài)工質(zhì),可用于中、小型設(shè)備冷卻[3];機力通風(fēng)冷卻塔工作原理。機力通風(fēng)冷卻塔是以空氣為冷卻介質(zhì)與高溫水進(jìn)行直接換熱,高溫水在噴頭進(jìn)行噴淋同時,空氣吸收高溫水的熱量,利用水汽飄散、蒸發(fā)實現(xiàn)熱源機組循環(huán)水降溫,可以用于大、中設(shè)備冷卻[4]。

        案例分析。熱源條件:汽輪機進(jìn)汽壓力0.57MPa,汽輪機進(jìn)汽溫度220℃,汽輪機排汽壓力0.008MPa,機組夏季工況需要循環(huán)水量2028m3/h(33℃),機組冬季工況需要循環(huán)水量1338m3/h(24℃);自然條件:干球溫度31.5℃,濕球溫度28℃,大氣壓1.004×105Pa;冷源條件:夏季工況冷卻塔循環(huán)水進(jìn)口溫度43℃,循環(huán)水出口溫度33℃。

        2 技術(shù)經(jīng)濟比較

        2.1 耗水、耗電量

        空冷島因為無循環(huán)水系統(tǒng),所以無蒸發(fā)、排污、風(fēng)吹水損失。根據(jù)機組夏季工況需要循環(huán)水量2028m3/h(33℃)要求,需要配置蒸發(fā)冷卻塔(2500m3/h)1座,主要損失水量為噴淋水的蒸發(fā)、排污,風(fēng)吹水損失約占噴淋量2%,1座蒸發(fā)式冷卻塔噴淋水量為1320m3/h,1座蒸發(fā)式冷卻塔每小時補水量26.4m3/h;根據(jù)機組夏季工況需要循環(huán)水量2028m3/h(33℃)要求,需要配置機力通風(fēng)冷卻塔(2500m3/h)1座,主要損失水量為循環(huán)水蒸發(fā)、排污,風(fēng)吹水損失約占循環(huán)水量2.5%,1座機力通風(fēng)冷卻塔每小時補水量62.5m3/h。

        表1 主要技術(shù)指標(biāo)[2]

        2.2 建設(shè)費用

        空冷島方案、蒸發(fā)冷卻塔方案、機力通風(fēng)冷卻塔方案的設(shè)備采購費用分別為150、27、25萬元,設(shè)備安裝費用分別為30、13.5、5萬元,設(shè)備土建費用分別為50、15、24萬元,建設(shè)總投資分別為230、55.5、54萬元。

        2.3 年度運行經(jīng)濟指標(biāo)

        空冷島方案、蒸發(fā)冷卻塔方案、機力通風(fēng)冷卻塔方案的年度增加水費分別為0、85.54、202.5萬元,年度增加電費分別為482.4、70.8、70.8萬元,年費用值分別為511.84、163.38、280.21萬元。以上數(shù)據(jù)以電廠使用年限20年、年運行8000h、電價0.67元/kWh、水費4.05元/m3評估得出。

        冷卻設(shè)備的經(jīng)濟性比較采用年費用最小法,將工程的一次投資按規(guī)定的回收率等額分?jǐn)傊令A(yù)期的經(jīng)濟使用年限內(nèi)的每一年中,再加上一年的水泵、風(fēng)機等的耗電費,其總值最小的方案為最佳,本次僅衡量冷卻設(shè)備的建設(shè)投資和水泵、風(fēng)機增加的耗電費用。

        根據(jù)《火力發(fā)電廠水工設(shè)計規(guī)范》(DL/T5339-2018)中的相關(guān)規(guī)定,計算公式為NF=P(AFCR)+μa、AFCR=CR+MR、CR=i(1+i)n/(1+i)n-1,式中,NF 為年費用值;P 為總投資現(xiàn)值;AFCR 為年固定分?jǐn)偮?;μa 為年運行的電耗(包括水泵、風(fēng)機增加水電費);CR 為資金回收系數(shù);MR 為大修費用率,可取2.5%;i 為投資回收率,可取8%;n 為經(jīng)濟使用年限,可取20。

        2.4 運行方式比較

        空氣冷卻系統(tǒng)(空冷島)。優(yōu)點:空氣免費獲取,安裝布置不受空間限制,空氣腐蝕性低,不需要采取防結(jié)垢及清垢措施,維護(hù)費用低;缺點:空氣冷卻效果依賴環(huán)境溫度,空氣換熱系數(shù)低,需要采用較大換熱器面積,換熱材質(zhì)成本高。

        水冷卻系統(tǒng)(蒸發(fā)冷卻塔、機力通風(fēng)冷卻塔)。優(yōu)點:水冷卻效果對環(huán)境氣溫變化不敏感,水換熱系數(shù)高,需要采用較小換熱器面積,換熱材質(zhì)成本低;缺點:水通過泵、管網(wǎng)運輸獲取,安裝布置受空間限制,水腐蝕性高需要采取防結(jié)垢及清垢措施,維護(hù)費用高。

        3 結(jié)語

        隨著國家節(jié)能減排逐步推行,降低能源企業(yè)的自耗率,提升可用能源階梯分級使用顯得日益重要。在電力需求增速不斷放緩,發(fā)電設(shè)備尤其是火力發(fā)電設(shè)備利用小時數(shù)不斷下降,我國能源消耗企業(yè)合理選擇冷卻設(shè)備不僅可以降低發(fā)電成本、提升經(jīng)濟效益,更有助于企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排。

        空氣冷卻系統(tǒng):空冷島技術(shù)是一種無水的冷卻途徑,鑒于其一次成本投入高,年度運行費用大的工況特點,適用于干旱地區(qū)的火力發(fā)電廠機組系統(tǒng);水冷卻系統(tǒng):蒸發(fā)冷卻塔、機力通風(fēng)冷卻塔技術(shù)是一種有水冷卻途徑,結(jié)合其一次投入成本不高及實際節(jié)水、節(jié)地、節(jié)能的工況特點,適用于非干旱地區(qū)的火力發(fā)電廠機組系統(tǒng)的各種余熱利用、節(jié)能減排及引風(fēng)機改造項目。

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