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摘要：综合考虑两台100万机组直接与间接空冷系统的主要设备投资及运行费用，采用国内某工程的基础数据作为设计依据，针对4种设计方案分别进行了分析研究，对直接空冷及间接空冷系统在同背压和不同被压的情况进行了经济性分析，经过经济分析找出直接空冷与间接空冷煤价与电价的临界点，为空冷系统选型做经济比较奠定基础
关键词：直接空冷；表面式间接空冷；经济性分析
1 概述
电厂空冷系统是火电厂的重要系统之一，其系统的运行状态直接影响到电厂的安全和经济性，其投资占电厂总投资的10%以上。因此，无论从系统重要性还是工程投资都是电厂管理人员和设计人员关注的重点问题。
2 系统简介
目前，常用于电站机组的空冷系统可分为自然通风直接空冷系统（简称直接空冷系统）和表面式间接空冷系统（简称间接空冷系统），表面式间接空冷系统依据散热器布置的型式可分为：塔外垂直布置表面式间接空冷系统和塔内水平布置表面式简介空冷系统。
2.1表凝式间接空冷系统
由于散热器塔外立式布置形式的自然通风冷却塔空气通流面积的利用率较高，冷却塔面积、高度及工程量较小，间接空冷系统一般按散热器塔外立式布置方案考虑。
汽机排汽进入凝汽器，由凝汽器管束内的冷却水进行表面换热，凝汽器循环水排水由循环水泵升压至空冷塔内的空冷散热器，空冷塔冷却水出水再回到汽机房凝汽器内作闭式循环。
表面式间接空冷系统优点是采用了表面式凝汽器，冷却水和凝结水分成两个独立系统，其水质可按各自的水质标准和要求进行处理，使系统便于操作。系统完全处于密闭状态，循环水泵扬程底，能耗小。缺点是由于采用了表面式凝汽器，端差较高，使冷却面积相对加大，投资增高，空冷塔占地面积相对较大、防冻效果差。
2.2直接空冷系统
该系统汽轮机的排汽直接用空气来冷凝，空气与蒸汽间进行热交换，其工艺流程为汽轮机排汽通过粗大的排气管道至室外的空冷凝汽器内，轴流冷却风机使空气流过冷却器外表面，将排汽冷凝成水，凝结水再经泵送回锅炉。
其主要特点为：设备少、系统简单、冷却效率较高、占地面积小、初投资较小、系统调节较为灵活、防冻性能好；缺点是运行时噪音大、受环境风影响较大、真空系统庞大。
3 方案经济性分析的边界条件
工艺专业经过优化比较后，提出了以下几个方案进行技术经济性对比分析研究。本文重点对经济性进行分析研究。
3.1优化方法
目前用于空冷系统优化的主要方法有以下两种：
方法一：汽轮机机型一定，对同一机型的汽轮机分别优化直接空冷和间接空冷的配置，以优化配置后的直、间冷系统进行初投资差异、运行经济性（两种系统的电耗）以及年总费用进行比较。应注意：这种方法理论讲，背压一样，煤耗应一样，但实际上，由于直、间冷系统受风的影响不同，全年运行的平均背压是有差异的。因此，比较中同样应考虑两种系统运行煤耗的差异。
方法二：确定一组初始温差ITD值，分别优化直接空冷和间接空冷的背压和配置，以优化结果的最优直、间冷系统进行初投资差异、运行经济性（两种系统的电耗、煤耗）以及年总费用的比较。应注意：在使用这种比较方法时，机组煤耗除考虑直、间冷系统受风的影响不同造成的运行煤耗的差异外，还应考虑两种系统设计背压不同造成的运行煤耗差异。
本工程采用方法一进行空冷系统选型比较。首先以机组配置间接空冷系统为前提进行ITD值优化并确定机组背压，然后以同一机组背压配置直接空冷系统对两种系统的初投资、运行经济性和年总费用进行比较，并得出结论。
3.2优化的原则
1）汽轮机设计参数一定，即：直、间冷系统采用同样的汽轮机参数。
2）相同的设计气温、相同的自然设计风速、同样满足环评要求。
3）依据汽轮机设计参数分别优化直、间冷系统的配置。
4）锅炉给水泵采用蒸汽驱动方式。
5）对于主机直接空冷系统，汽动给水泵的冷却方式采用两机一塔的间接空冷系统。
6）对于主机间接空冷系统，汽动给水泵的冷却直接接入主机冷却系统。
3.3基础数据
3.3.1设计气温和满发气温
设计气温：确定本工程的设计气温为：17℃。
满发气温：确定本工程的满发气温为：38℃（环境温度≧38℃的小时数为181小时）。
自然设计风速：本工程空冷系统的自然设计风速为6m/s。
3.3.3汽轮机排气参数
直、间冷系统的配置均采用如下的汽轮机参数：
3.3.4技经参数
经济运行年限20年
机组年利用小时数5000h
煤价 195元/吨标煤（不含税）
电价 0.15元/kWh（优化用成本电价）
直接空冷设计背压12kPa、14kPa分别比较
间接空冷设计背压12kPa
地价（由于本地区地价业主已征且非常便宜，比较时暂未考虑）
4 方案技术经济比较
某1000MW机组电厂空冷方案初投资比较表
从同口径工程初投资分析可以看出，方案四最低。
5 经济性分析
电价、煤价是经济分析中的敏感因素，各方案年费用随其变化而变化，因此，方案比选时需考虑敏感因素对方案选择的影响，对比分析如下。
5.1 以标准煤价195元/吨为基准，做电价的敏感性分析
2×1000MW敏感性分析表（标准煤价195元/吨） 单位：万元
5.2以标准煤价250元/吨为基准，电价敏感性分析
2×1000MW敏感性分析表（标准煤价250元/吨） 单位：万元
5.4 以成本电价0.15元/kW.h为基准，煤价敏感性分析
2×1000MW敏感性分析表（成本电价0.15元/kW.h） 单位：万元
5.5以成本电价0.20元/kW.h为基准，煤价敏感性分析
2×1000MW敏感性分析表（成本电价0.20元/kW.h） 单位：万元
6 结论
通过以上四各方案的经济性分析可以看出，在目前给定的煤价和电价条件下，仅从经济方面考虑，方案四具有较大优势，可作为本工程的推荐方案。即主机直冷+小机间冷，小机采用2机1塔间冷，汽机背压14kPa。
论文作者:陈万1,任国丰2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
标签：系统论文; 电价论文; 汽轮机论文; 凝汽器论文; 经济论文; 煤耗论文; 敏感性论文; 《电力设备》2018年第20期论文;