苗建军

（上海电气斯必克工程技术有限公司，上海 20090）

0 概 述

近年来，随着电站空冷系统的广泛应用，在节水环保方面产生了巨大的效益，已经成为富煤缺水地区煤电发展的方向。但由于设计气温选取不合理，空冷机组在运行中也暴露出许多问题，充分说明了设计气温的选择对于确定电站空冷凝汽器换热面积和热工性能的重要性。

设计气温确定的是否合理，直接关系到空冷岛的计算选型以及空冷机组的经济运行。设计气温是根据典型年气温统计得出的，对空冷系统设计参数的选取，值得作进一步的分析和研究。

1 确定空冷系统设计气温的主要方法

设计气温是指电站空冷系统热力计算中采用的空气的干球温度。ITD（初始温差）是指汽轮机排汽饱和蒸汽温度（或空冷塔散热器入口水温）与进入空冷凝汽器空气温度（即设计温度）之差。当设计气温确定后，由ITD确定排汽压力。在国内外，有关对于电站空冷岛的设计，有多种选取设计温度的方法。

1.1 年平均气温法

所谓的年平均气温，是指在典型年的小时气温历时频率曲线图上由0℃以下气温曲线与横坐标所包围的面积中，取这两部分面积相等之处所对应的气温才是年平均气温。［1］某些国家就将年平均气温作为设计气温。

这里的全年平均值是用正、负气温频率平衡法，即：利用典型年8 760小时由高到低进行排序，累计小时或累计频率作为横坐标，将气温作为纵坐标绘制而得的曲线，计算0℃以下气温与横坐标之间的低气温区面积，然后试算从最高气温开始平行横坐标画水平线截取到某一气温所形成的高气温面积，使高气温面积与低气温面积相等，则截取点的气温作为设计气温。该方法是国外某公司首先提出和通常使用的设计气温。

典型年的选取方法为：先从当地的气象资料找出多年的算术平均气温为X，然后从已有记载的小时气温中，找出近5年中该年的算术平均气温Y，若X＝Y，则年算术平均气温为Y的该年即为典型年。

1.2 小时计算法

在制成的典型年8 760小时气温统计表上，找出6 000小时（气温从低到高排列）所对应的气温即为设计气温。

1.3 频率曲线法

取用典型年的小时气温频率曲线图上的30%处为设计气温。与6 000小时法相比，仅差132小时，也可以说是6 132小时法。

1.4 平均气温法

在制成的典型年小时气温统计表上，从5℃开始直至最高气温求得加权平均值。

1.5 年算术平均温度

在制成的典型年小时气温统计表上，从最低温度开始直至最高气温求得算术平均值，即某个气温下的小时数乘以其机组出力减去风机功耗等，累计净出力最大的该气温为设计气温。但这种方法的实行较困难。

1.6 发电量最大法

以全年总发电量最大时所对应的气温，即为设计温度。

2 某发电厂的工程实例

2.1 典型年温度小时累积表

对该发电厂所处环境的气温进行统计，得到典型年温度小时累积值，如表1所示。

表1 典型年温度小时累积表

2.2 采用6 000小时法

通过采用6 000小时法，建立图1典型年的6 000小时气温统计图，然后找出6 000小时（气温从低到高排列）所对应的气温为设计气温为16℃。

图1 6 000小时计算法

2.3 采用5℃以上平均气温法

通过采用5℃以上平均气温法，建立表2所示5℃以上平均气温法，在制成的典型年小时气温统计表上，计算从5℃开始直至最高气温求得加权平均值。

加权平均值＝87 594÷5 100＝17.2℃。

表2 5℃以上平均气温法

3 某2×600MW电厂的工程实例

3.1 典型年逐时气温累积频率计算表

对该发电厂所处环境的气温进行统计，得到典型年逐时气温累积频率计算值，如表3所示。

表3 典型年逐时气温累积频率计算表

3.2 采用6 000小时法

通过采用6 000小时法，建立图2典型年的小时气温统表，然后找出6 000小时（气温从低到高排列）所对应的气温为设计气温为21℃。

图2 6000小时计算法

3.3 采用5℃以上平均气温法

通过采用5℃以上平均气温法，建立表4所示5℃以上平均气温统计表，在制成的典型年小时气温统计表上，从5℃开始直至最高气温求得加权平均值。

加权平均值＝120 890÷6 558＝18.4℃

表4 5℃以上平均气温统计表

?18 30 151 7 966 19 29 185 7 815 20 27 193 7 630 21 26 218 7 437 22 25 250 7 219 23 24 246 6 969 24 23 317 6 723 25 22 266 6 406 26 21 261 6 140 27 20 264 5 879 28 19 229 5 615 29 18 195 5 386 30 17 238 5 191 31 16 281 4 953 32 15 234 4 672 33 14 211 4 438 34 13 249 4 227 35 12 250 3 978 36 11 241 3 728 37 10 226 3 487 38 9 236 3 261 39 8 276 3 025 40 7 220 2 749 41 6 248 2 529

3.4 采用30%频率年平均气温法

通过建立图3所示的典型年的小时气温频率曲线图，选取30%频率处的设计气温为21.5℃。

图3 典型年小时频率曲线

3.4 采用年算术平均气温法

采用年算术平均气温法，计算所得设计气温。年算术平均气温法＝120 329÷8 611＝14℃

显然这与气温的实际情况不相符，故而不宜采用。

4 结 语

在实例二中，利用各种方法计算所得参数值，如表5所示。从实例二的设计气温计算结果对比表中可知，采用5℃以上平均气温法和年算术平均气温法计算所得的参数偏低，而采用6 000小时法和30%频率曲线法，比较适用于确定该项目空冷系统设计温度。

表5 实例二的设计气温计算结果对比表

总之，鉴于确定设计温度有多种计算方法，且得出的结果并不一致，有些值相差较大，所以只能结合汽轮机特性（要考虑满发背压与满发气温的关系）和空冷在夏季运行中往往高于其计算的背压等实际因素，目前，还只能采用某些比较成熟方法，或通过实践验证，确定空冷机组的设计气温。

利用1.1、1.2、1.3、1.4节中所确定的设计气温方法，在中气温段的数值相差不大，其中1.2、1.4节中所示的方法比较简单，也是较常用的计算方法。这两种方法确定的设计气温，均是针对采用THA工况优化后，再确定设计背压的。

在确定设计气温时要特别注意，常用的方法是有区域性的，在炎热地区和极其寒冷地区，不宜采用1.1节中所示的方法。当计算所得的年算术平均气温超过9℃时，宜采用1.4节中所示的方法，当年算术平均气温低于6℃，宜采用1.2节中所示的方法，年算术平均气温在6～9℃时，可优先采用1.1节中所示的方法。

此外，确定设计气温时，还应考虑电厂装机性质、燃料价格、气候变化趋势等综合影响因素。