对于一次循环电厂 ,其设计背压主要与设计水 温有关 。例如丹麦 Skaebaek电厂 ,年平均海水温度 只有 10 ℃,设计背压只有 2. 2 kPa。此外 ,设计背压 与冷却水量也有很大关系 。日本橘湾电厂 1、2号机 (1 050 MW )和碧南电厂 4、5号机 ( 1 000 MW ) ,其 冷却水量达 44 m3 / s,冷却倍率在 80倍以上 ,其设计 背压为 3. 8 kPa。我国一次循环电厂的冷却倍率一 般只有 55倍 ,与冷却倍率为 80倍的电厂相比 ,冷却 水温升高出 3 ℃,相应背压高 0. 8 kPa。因此 ,对于 冷却倍率取多少为合适 ,要作深入的分析 。
装设 SCR脱硝装置的锅炉为防止硫酸氢铵腐蚀物 气预热器的外侧 。在今后增设 SCR 时 ,再对烟道进
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电 力 建 设
第 26卷
背压为 11. 8 kPa不相配合 ;另一方面 ,最热 3个月频 率为 10%的昼夜平均气象条件 ,又与实际的最高气 象温度相差甚多 。为此 ,对冷端优化程序和《大火 规 》中关于冷却水最高计算温度的取用 ,有必要进一 步研究 ,做出合理的修改 。
对于带冷却塔的二次循环系统 ,按我国已往的 实践 ,一般为当设计水温为 20 ℃时 ,汽轮机背压为 4. 9 kPa此时的冷却水倍率为 55,温升为 10 ℃,凝 汽器端差为 2. 5 ℃左右 。欧洲的设计经验 ,一般当 设计水温为 15 ℃时 ,背压为 4 ～4. 5 kPa,这和我国 的经验 相 近 似 。如 德 国 1998 年 投 产 的 Schwarze Pumpe电厂 (855 MW )背压为 3. 55 /4. 75 kPa。但在 新设计电厂中 ,背压的目标已降为 3. 5 kPa,以使电 厂有更高的经济性 ,如 2002 年投产的 N iederaussam 电厂 K机 ( 965 MW ) ,设计水温为 14. 7 ℃,背压为 2. 89 /3. 55 kPa,其冷却塔淋水面积为 13 788 m2 ,高 200 m。 2000 年 投 产 的 L ippendorf 电 厂 R. S 机 组 (933 MW ) ,设计水温为 16. 4 ℃,背压为 3. 8 kPa,凝 汽器面积 54 950 m2。
中图分类号 : TK11 文献标识码 : C 文章编号 : 1000 - 7229 (2005) 12 - 0001 - 05
Op tim ization on Engineering of Large - size Fossil - fuel Fired Power Plants
Tang Yun lin
与之相比 ,近期我国设计的大容量二次循环电 厂 ,所采用的设计背压值不仅ห้องสมุดไป่ตู้于德国新建机组 ,有 时还高于我国以往的实践数字 。采用的冷却塔淋水 面积和凝汽器面积 ,则小于德国的新建机组 。其结 果是水工部分造价虽有所降低 ,而对提高大机组的 运行经济性则是不利的 。有必要对这种情况研究其 合理性 。
我国火电厂设计 ,在经历了 20 世纪 80 年代引 进 300～600 MW 电厂设计技术 , 2000年燃煤示范电 厂设计研究等之后 ,已有了根本改观 。但是 ,与国际 先进电厂设计相比 ,仍有不少可以改进的地方 。
参照国内外火电厂的建设经验 ,本文提出一些 设计优化思路 。这些措施 ,有些是可以做到的 ,有的 则与现行《大火规 》的规定不符 ,有的在国内尚无应 用的先例 ,尚待与有关各方进一步研究 。能否采用 , 与工程具体条件 ,设备的质量情况和业主方的意愿 有很大关系 ,现提出供参考和讨论 。
图 1 最终给水温度和再热压力对汽轮机净热耗率的影响
目前 ,由 Siemens公司供货的玉环电厂机组 ,热 再热汽压力为 5135 kPa,给水温度是 292. 5 ℃。由 三菱公司供货的橘湾电厂机组 , 热再热 汽压 力为 411 kPa,给水温度是 283 ℃。由图 1 可见 , Siemens 机组的参数是比较合理的 ,但给水温度仍有进一步 提高的可能 。三菱机组的参数 ,改进的可能更大 。 由于热力循环的优化一般是由汽机厂完成的 ,且与 汽机已有的模块设计有关 。为此 ,建议在今后设备 招标时 ,与汽机探讨进一步优化的可能性 。
第 26卷 第 12期 2005年 12月
·专家论坛 ·
电 力 建 设 Electric Power Construction
Vol. 26 No. 12 Dec, 2005
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大型火电厂设计优化思路
汤蕴琳
(中国电力工程顾问集团公司 ,北京市 , 100011)
[摘 要 ] 设计是基本建设的龙头 。优化电厂设计 ,对于提高效率 ,降低投资 ,减少排放 ,节水节地等方面将起很 大的作用 。设计优化途径大致可从 8个方面着手 ,包括合理降低汽机背压 ,降低汽机热耗 ;适当提高给水温度 ,改善 热力循环效率 ;降低排烟温度 ,回收排烟热能 ;优化主厂房布置 ,降低工程造价 ;简化辅机选型 ,减少设备投资 ;提高 电除尘器效率 ,减少粉尘排放 ;进一步节约淡水消耗量 ;合理厂区布局 ,节约用地等 。 [关键词 ] 火电厂 设计优化 建设
3 降低排烟温度 ,回收排烟热能
目前的锅炉排烟温度 ,一般取为 120 ～130 ℃, 以有合理的空气预热器换热面积和减少尾部受热面 的腐蚀 。此时排烟热损失 4% ～5% ,是影响锅炉热 效率的最大因素 。随着低温电除尘器和湿法脱硫装 置的应用 ,如把排烟温度从 130 ℃降到 90 ℃,不仅
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使阻塞背压在 8 kPa以下 ,同时在直接空冷的空凝 器的选型上 ,应采用压损较小 、不易结冻的管束 ,例 如采用单排管空凝器 ;或者采用间接空冷系统 (带表 面式凝汽器或带喷淋式凝汽器的 Heller系统 ) 。
2 适当提高给水温度 ,改善热力循环 效率
最佳的给水温度 ,与蒸汽初参数 ,采用一次再热 或二次再热循环 ,及再热蒸汽压力有关 。根据 GE 公司资料 ,对于初汽参数为 31 M Pa, 593 ℃ /593 ℃ 的机组 ,最终给水温度和再热蒸汽压力对汽轮机热 耗的影响如图 1。由图中可见 ,采用高于再热点抽 汽的高压加热器 ( HARP)系统 ,可以有较低的再热 汽压力 ,较高的给水温度 ,较低的机组热耗 。
气以 50 ℃直接排入烟囱或冷却塔的电厂 , Siemens 关 。对此 ,各大电力设计院都做了不少工作 。
公司提出降低排烟温度到 80 ℃的热能回收系统如
目前我国的锅炉 ,一般是将空气预热器直接布
图 2。此系统用于不设 SCR脱硫装置的锅炉 。对于 置在省煤器的下方 ,而将送风机 、一次风机布置在空
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大型火电厂设计优化思路
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图 2 烟气热能回收系统及温度分布
可减少排烟热损失 2%左右 ,提高电厂效率 0. 8%左 可减少 30% ,主厂房 A 排至烟囱的距离 ,可以减少
右 ,还可以提高电除尘器的除尘效率 。
20 m 以上 。
对于脱硫装置出口不设烟气 /烟气热交换器 ,烟 4. 2 锅炉房尾部布置 ,与脱硝装置 ( SCR )的布置有
1 合理降低汽机背压 ,降低汽机热耗
对于提高机组的经济性 ,人们往往把注意力放 在提高蒸汽初参数上 ,而对合理降低汽机背压问题 注意较少 。一般说 ,汽机背压每增加 1 kPa,机组热 耗值要增加 1%。但是 ,降低背压是以增加投资 ,增
加运行电耗为代价的 。因此 ,汽机冷端必须进行优 化计算 ,以确定最佳的凝汽器面积 、冷却水量 、循环 水泵和进出水沟的经济配置 ,冷却塔选型及其经济 配置 。经优选得出冷却水量 ,在最高计算冷却水温 条件下 ,还应保证汽轮机背压不超过满负荷运行的 最高允许值 。
收稿日期 : 2005 - 09 - 05 作者简介 :汤蕴琳 (1930 - ) ,男 ,原电力规划设计总院院长 ,教授级高工 。
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( China Power Engineering Consulting Corporation, Beijing City, 100011)
[ Abstract] Engineering takes the most important role in the p roject construction. Op tim ization on the engineering of power p lants has a major influence on the target of imp roving efficiency, lowering investment, reducing pollution, saving water and saving land - use. The op tim ization app roach can start from 8 aspects including the rational reduction of the turbine back p ressure and heat loss; p roper increase of the feed water temperature to imp rove the thermal cycle efficiency; reduction of flue gas exhaust temperature and recovery of heat energy of flue gas; op tim iza2 tion of main power house arrangement to reduce the p roject cost; simp lification of auxiliaries to reduce the investment; increase of the electrical p recip itator efficiency to decrease the dust em ission; save fresh water consump tion and rational arrangement of the p lant site to save land occupa2 tion, etc. . [ Keywords] fossil - fuel fired power p lant; op tim ization on the engineering; construction