靳海军，白音木仁

(内蒙古电力勘测设计院，内蒙古 呼和浩特 010020)

空冷机组设计背压选取

靳海军，白音木仁

(内蒙古电力勘测设计院，内蒙古 呼和浩特 010020)

本文介绍了空冷机组设计背压选取的一种新思路。全年抽凝式汽轮发电机组实际的运行工况，按照抽凝式工况运行，而非纯凝工况，但空冷岛配置按照纯凝工况进行设计选择，空冷岛配置容量较大，机组运行背压较低，但机组偏离高效区，机组运行不经济，得出按照纯凝工况优化确定的设计背压是不合理的结论。汽机设计背压应按照实际运行背压来确定，这样会提高机组运行效率，降低煤耗，为工程带来较高的经济效益。

空冷机组；背压；抽凝式工况。

1 概述

在工程设计中，空冷机组的背压对机组的投资、运行费用以及安全运行有直接的影响，即影响机组的整体经济性、安全性。如果机组的背压选择不合理，会造成机组投资和运行费用的增加，甚至会影响机组的安全性。下面是一种确定机组设计背压的新思路，希望对工程设计有一定启发，能扩展设计思路。

2 空冷方案

通常，在工程设计中，采用年总费用法来确定空冷机组空冷岛配置以及机组设计背压和满发背压。年总费用法是年固定投资费用、年耗电费用、年煤耗费用的总和，年总费用最小为最优方案。以某抽凝式汽轮发电机组(冷热电联产)为例说明该过程。

2.1 基础数据

厂址大气压：886.4 hPa；

满发温度：29℃(全年不满发小时数191h )

设计温度：12.5℃(5℃加权，考虑了一定裕量)

发电成本：0.187元/kWh；

经济运行年限：20年；

年利用小时数：5500 h；

投资回收率：8%；

维修费用率：2.5%；

标煤价：460元/t

汽轮机参数： 见表1

表1 汽轮机纯凝工况参数

设计中考虑直冷、间冷两种设计方案：

方案一：主机为直接空冷方式，给水泵为汽动方式，每台机组配置1套直接空冷系统，“小机”排汽直排“大机”排汽装置。辅机冷却采用湿式冷却系统。

方案二：主机为间接空冷方式，给水泵为汽动方式，每台机组配置1座空冷塔。每台机组配置1台表面式凝汽器，“小机”排汽直排“大机”凝汽器。辅机冷却采用湿式冷却系统。

2.2 备选方案优化选取结果

2.2.1 各方案优化

计算方法采用“年总费用最小法”，首先根据厂区条件、气象条件和机组纯凝工况设计参数，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汽温的背压，并根据典行年气象条件计算各方案年总费用。

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，得到年固定投资费用，再计算出各方案的年耗电费用和年煤耗费用等，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。

优化计算采用年总费用最小法，包括年固定投资费用、年运行费用和年煤耗费用。各方案优化计算结果如下：

根据优化计算结果，空冷系统各方案优选结果推荐设施配置如下：

方案一：主机为直接空冷方式，给水泵为汽动方式，每台机组配置1套直接空冷系统。

每台机组空冷凝汽器面积：938864 m2；

凝汽器迎面风速：2.0 m/s；

每台机组冷却单元：30 组；

风机直径： 9.754 m；

风机功率： 132 kW/台；

推荐机组满发背压：30 kPa；

推荐机组设计背压：14 kPa。

方案二：主机为间接空冷方式，给水泵为汽动方式，每台机组配置1座空冷塔。每台机组配置1台表面式凝汽器。

每台机组循环水量：39625.3 t/h；

单台循环水泵功率：1400 kW(每机组2台)；

设计冷却倍数：55 倍

凝汽器冷却面积：20500 m2

凝汽器材质：不锈钢

间冷散热器总散热面积：921816 m2；

散热器冷却三角组数：124组；

散热器冷却三角高：18 m；

空冷塔高：140 m；

空冷塔直径：114 m(塔±0.00 m处)；121 m(塔外围处)；

空冷塔出口直径：70 m；

推荐设计最高背压：28 kPa；

推荐设计背压： 12 kPa。

2.2.2 各方案全年实际运行工况

由于本工程是全年抽凝式汽轮发电机组，机组实际的运行工况，按照抽凝式工况运行，而非纯凝工况，但空冷岛配置按照纯凝工况进行设计选择，空冷岛配置容量较大，因此，本工程的实际运行工况与设计工况会有较大差别。为了说明这一问题，应按照机组实际运行工况来计算出机组的实际运行背压。

按照本工程机组全年抽汽的特点，可将机组的实际运行工况分成四段：

(1)夏季工况，环境气温15.2℃以上。

(2)过渡季节1：环境气温15.2℃～8.9℃。

(3)过渡季节2：环境气温8.9～－2℃。

(4)冬季工况：环境气温－2℃以下。

按照以上几个时段的排汽参数，分别计算出每个共况的平均背压。计算结果见表2。

表2 各工况持续小时

按照机组的全年的各运行工况延续时间，比照空冷气象典型年确定各方案的温度段，再按照加权平均的计算方法确定各方案的平均温度。作为各方案设计温度，见表3。

表3 各方案的平均温度

各方案运行参数：依据以上设计温度计算出各方案，各工况运行背压见表4。

表4 各工况运行背压

由以上计算可知，汽机全年平均运行背压，直接空冷系统：8 kPa左右，间接空冷系统：6～10 kPa左右。原因是本工程空冷岛配置按照纯凝工况进行设计选择，实际运行按照全年抽汽工况运行，空冷岛配置容量较大，运行背压较低，这样造成机组长期偏离汽机设计工况运行，效率偏低。如果本工程汽机设计背压，按照实际运行背压来确定，会提高机组运行效率，降低煤耗。经计算本工程全年煤耗费用，直接空冷系统：36129.007万元，间接空冷系统：35913.209万元。如汽机设计背压，按照实际运行背压来确定，则机组效率提高约1.2%，全年节省煤耗费用，直接空冷系统：433.55万元，间接空冷系统：430.96万元。

3 总结

在工程设计中，如机组按照按照纯凝工况运行，则按照纯凝工况优化确定的设计背压是合理的。如机组按全年抽汽工况运行，由于空冷岛配置容量较大，机组运行背压较低，机组偏离高效区，机组运行不经济，按照纯凝工况优化确定的设计背压是不合理的。汽机设计背压，应按照实际运行背压来确定，这样会提高机组运行效率，降低煤耗，为工程带来较高的经济效益。

[1] 丁尔谋．发电厂空冷技术[M]．北京：水利电力出版社，1992．

Back Pressure Selection of Air Cooling Unit

JIN Hai-jun, Baiyinmuren
(Inner Mongolia Power Exploration & Design Institute, Hohhot 010020, China)

This paper introduces the design of air cooling unit pressure selected a new train of thought.Annual extraction condensing steam turbine generator unit in accordance with the actual operating conditions, extraction condensing operation, Rather than pure condensing condition, but the air cooling island is configured in accordance with the pure condensing condition selection of design, Air cooling island configuration of large capacity, Lower back pressure operation of the unit, But the unit deviate from efficient area, The unit operation is not economy, In accordance with the pure condensing condition that optimizing the design pressure is not reasonable conclusion.Back pressure turbine design, should be in accordance with the actual operating back pressure can be determined, it will increase the unit operation efficiency, reduce energy consumption, for a project to bring taller economic benefits.

air cooling unit; back pressure; extraction condensing operationing condition.

TM621

B

1671-9913(2017)03-0027-03

2017-01-24

靳海军(1972- )，男，内蒙古呼和浩特人，高级工程师，从事电力勘测设计研究工作。