循環供水系統設計流量計算方法的探討

(西北電力設計院有限公司，陜西 西安 710075)

1 概述

循環冷卻水系統是電廠的最重要部分之一，其設計直接關系到汽輪機的熱效率及汽輪機的安全運行，其冷卻效果直接影響電廠運行的安全性及經濟性。循環水系統設計流量又是循環水系統設計最基本也是最重要的參數，其確定對整個循環水系統相關設備的選型及設計起著決定性作用。

本文依托于伊拉克南部地區某燃機單循環電站改二次聯合循環電站工程，針對外方業主咨詢方和國內設計方對該工程循環供水系統循環水設計流量計算方法的不同理解，就其原因及結果進行分析探討。

2 工程概況

某單循環電站擴建為聯合循環電站，項目現場位于伊拉克南部巴士拉省，緊鄰波斯灣，擴建后汽輪機出力約為650 MW。單臺機組汽輪機參數見表1。

3 循環水系統計算思路

國內工程計算方法：根據循環水優化結果確定循環水倍率，進而得出設計考核工況下設計循環水流量及循環水系統溫升，按照確定的循環水系統設計流量進行循環水泵及冷卻塔設計選型，然后反算其余工況循環水系統溫升，復核其余工況冷卻塔出水溫度是否滿足汽輪機參數要求，若滿足則整個循環水系統計算完成，初步配置確定。

根據循環水系統優化結果，該工程ISO工況循環水倍率為60倍，各工況循環水系統計算結果見表2。

表1 汽輪機參數

計算結果提交業主咨詢方后，咨詢方對該計算結果及計算方法提出異議，并提出循環水系統流量的計算方法：各個工況循環水系統流量的選取均以滿足汽輪機出力為目標，根據各個工況汽輪機背壓確定冷卻塔的出水溫度，進而得出循環水系統溫升，反算出各個工況循環水倍率，最終得出各工況循環水系統流量，然后取各工況最大的循環水流量作為整個循環水系統的設計流量選配系統設施。按照外方咨詢工程師計算思路得到的計算結果見表3。

表2 循環水系統計算結果1

表3 循環水系統計算結果2

根據表3可以看出，按照業主咨詢方意見得出的計算結果，夏季、冬季工況的循環水系統溫升過大。

將根據業主咨詢方意見計算出的結果提交咨詢方后，咨詢方也認為循環水系統溫升過大，

各工況循環水系統溫升均不應超過10℃。最終經過與外方業主咨詢方討論、協商，認為ISO工況下循環水溫升按照8.34℃，其余工況均按照溫升9℃重新進行循環水系統的流量計算，結果見表4。

表4 循環水系統計算結果3

最終，業主咨詢方認可該計算結果，并確定循環水系統設計流量為ISO工況下循環水系統流量。

4 總結

經過分析總結，在循環水系統設計流量計算問題上，與業主咨詢方存在分歧的原因分析有以下幾點。

(1)汽輪機熱平衡圖背壓值的確定

國內工程熱平衡圖上最終確定的設計工況背壓值是根據前期優化結果得出的，其余工況背壓是根據設計工況下冷卻系統配置方案及相應氣象參數核算后確定，通常情況下還留有一定富余量，尤其是夏季工況，一般出塔水溫留有3℃左右的余量，這樣冷卻系統配置滿足設計工況的同時，自然滿足其余工況。

而國外業主咨詢方認為熱平衡圖完全由汽輪機廠根據汽輪機固有的特性得到，所以冷卻系統配置要滿足各種工況要求，并且從中選取最不利的冷卻系統配置作為最終配置；這也是外方業主咨詢師要求計算各個工況循環水系統流量，然后從中選取最大循環水系統流量作為設計流量的根本原因。

(2)冷卻系統配置問題

上述循環水系統流量計算過程中，業主咨詢方與我們在計算思路上存在較大的分歧。

我們基于前期的優化結果，得到設計工況即為各工況的最不利工況，因而認為設計工況下的冷卻系統配置即為系統最優配置，并且在計算其余工況循環水系統流量時，均按照設計工況下的冷卻系統配置進行反算。由于夏季工況本身就留有較大的余量，所以在按照外方業主咨詢方意見進行循環水系統流量計算時，造成夏季工況的循環水系統溫升過大。

外方業主咨詢方的理解為循環水系統流量及冷卻系統配置在各工況下均為不同，均以滿足汽輪機出力為目標，然后選取最不利工況配置作為系統最終配置。事實上，這些就是我們前期優化計算所進行的工作，只是業主咨詢方采用另外一種方式提出要求而已。

綜上所述，該項目循環水系統設計流量問題最終在雙方共同努力下采取折中的辦法最終達成共識。表面上看來，雙方對于循環水系統設計流量的計算思路存在較大的差異，但最終確定的循環水系統設計流量是一致的。

5 建議

基于以上分析及得出的結論，建議國外工程外方咨詢師審查階段應做好以下工作：

首先，根據工程要求及主機參數，基于考核工況進行循環水系統優化工作，得出考核工況下循環水系統的初步配置。

其次，根據汽輪機不同工況出力要求，選取不同的循環水系統參數進行不同工況下的循環水系統配置，得到不同工況下循環水系統的不同配置，進而得到循環水系統的最不利工況。

最后，綜合考核工況循環水系統優化結果以及根據汽輪機不同工況出力要求選取的循環水系統最不利工況進行分析。