循環(huán)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量計(jì)算方法的探討

(西北電力設(shè)計(jì)院有限公司，陜西 西安 710075)

1 概述

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是電廠的最重要部分之一，其設(shè)計(jì)直接關(guān)系到汽輪機(jī)的熱效率及汽輪機(jī)的安全運(yùn)行，其冷卻效果直接影響電廠運(yùn)行的安全性及經(jīng)濟(jì)性。循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量又是循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)最基本也是最重要的參數(shù)，其確定對(duì)整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的選型及設(shè)計(jì)起著決定性作用。

本文依托于伊拉克南部地區(qū)某燃機(jī)單循環(huán)電站改二次聯(lián)合循環(huán)電站工程，針對(duì)外方業(yè)主咨詢(xún)方和國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)方對(duì)該工程循環(huán)供水系統(tǒng)循環(huán)水設(shè)計(jì)流量計(jì)算方法的不同理解，就其原因及結(jié)果進(jìn)行分析探討。

2 工程概況

某單循環(huán)電站擴(kuò)建為聯(lián)合循環(huán)電站，項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)位于伊拉克南部巴士拉省，緊鄰波斯灣，擴(kuò)建后汽輪機(jī)出力約為650 MW。單臺(tái)機(jī)組汽輪機(jī)參數(shù)見(jiàn)表1。

3 循環(huán)水系統(tǒng)計(jì)算思路

國(guó)內(nèi)工程計(jì)算方法：根據(jù)循環(huán)水優(yōu)化結(jié)果確定循環(huán)水倍率，進(jìn)而得出設(shè)計(jì)考核工況下設(shè)計(jì)循環(huán)水流量及循環(huán)水系統(tǒng)溫升，按照確定的循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量進(jìn)行循環(huán)水泵及冷卻塔設(shè)計(jì)選型，然后反算其余工況循環(huán)水系統(tǒng)溫升，復(fù)核其余工況冷卻塔出水溫度是否滿(mǎn)足汽輪機(jī)參數(shù)要求，若滿(mǎn)足則整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)計(jì)算完成，初步配置確定。

根據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果，該工程ISO工況循環(huán)水倍率為60倍，各工況循環(huán)水系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 汽輪機(jī)參數(shù)

計(jì)算結(jié)果提交業(yè)主咨詢(xún)方后，咨詢(xún)方對(duì)該計(jì)算結(jié)果及計(jì)算方法提出異議，并提出循環(huán)水系統(tǒng)流量的計(jì)算方法：各個(gè)工況循環(huán)水系統(tǒng)流量的選取均以滿(mǎn)足汽輪機(jī)出力為目標(biāo)，根據(jù)各個(gè)工況汽輪機(jī)背壓確定冷卻塔的出水溫度，進(jìn)而得出循環(huán)水系統(tǒng)溫升，反算出各個(gè)工況循環(huán)水倍率，最終得出各工況循環(huán)水系統(tǒng)流量，然后取各工況最大的循環(huán)水流量作為整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量選配系統(tǒng)設(shè)施。按照外方咨詢(xún)工程師計(jì)算思路得到的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 循環(huán)水系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果1

表3 循環(huán)水系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果2

根據(jù)表3可以看出，按照業(yè)主咨詢(xún)方意見(jiàn)得出的計(jì)算結(jié)果，夏季、冬季工況的循環(huán)水系統(tǒng)溫升過(guò)大。

將根據(jù)業(yè)主咨詢(xún)方意見(jiàn)計(jì)算出的結(jié)果提交咨詢(xún)方后，咨詢(xún)方也認(rèn)為循環(huán)水系統(tǒng)溫升過(guò)大，

各工況循環(huán)水系統(tǒng)溫升均不應(yīng)超過(guò)10℃。最終經(jīng)過(guò)與外方業(yè)主咨詢(xún)方討論、協(xié)商，認(rèn)為ISO工況下循環(huán)水溫升按照8.34℃，其余工況均按照溫升9℃重新進(jìn)行循環(huán)水系統(tǒng)的流量計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 循環(huán)水系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果3

最終，業(yè)主咨詢(xún)方認(rèn)可該計(jì)算結(jié)果，并確定循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量為ISO工況下循環(huán)水系統(tǒng)流量。

4 總結(jié)

經(jīng)過(guò)分析總結(jié)，在循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量計(jì)算問(wèn)題上，與業(yè)主咨詢(xún)方存在分歧的原因分析有以下幾點(diǎn)。

(1)汽輪機(jī)熱平衡圖背壓值的確定

國(guó)內(nèi)工程熱平衡圖上最終確定的設(shè)計(jì)工況背壓值是根據(jù)前期優(yōu)化結(jié)果得出的，其余工況背壓是根據(jù)設(shè)計(jì)工況下冷卻系統(tǒng)配置方案及相應(yīng)氣象參數(shù)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(tǒng)配置滿(mǎn)足設(shè)計(jì)工況的同時(shí)，自然滿(mǎn)足其余工況。

而國(guó)外業(yè)主咨詢(xún)方認(rèn)為熱平衡圖完全由汽輪機(jī)廠根據(jù)汽輪機(jī)固有的特性得到，所以冷卻系統(tǒng)配置要滿(mǎn)足各種工況要求，并且從中選取最不利的冷卻系統(tǒng)配置作為最終配置；這也是外方業(yè)主咨詢(xún)師要求計(jì)算各個(gè)工況循環(huán)水系統(tǒng)流量，然后從中選取最大循環(huán)水系統(tǒng)流量作為設(shè)計(jì)流量的根本原因。

(2)冷卻系統(tǒng)配置問(wèn)題

上述循環(huán)水系統(tǒng)流量計(jì)算過(guò)程中，業(yè)主咨詢(xún)方與我們?cè)谟?jì)算思路上存在較大的分歧。

我們基于前期的優(yōu)化結(jié)果，得到設(shè)計(jì)工況即為各工況的最不利工況，因而認(rèn)為設(shè)計(jì)工況下的冷卻系統(tǒng)配置即為系統(tǒng)最優(yōu)配置，并且在計(jì)算其余工況循環(huán)水系統(tǒng)流量時(shí)，均按照設(shè)計(jì)工況下的冷卻系統(tǒng)配置進(jìn)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(yè)主咨詢(xún)方意見(jiàn)進(jìn)行循環(huán)水系統(tǒng)流量計(jì)算時(shí)，造成夏季工況的循環(huán)水系統(tǒng)溫升過(guò)大。

外方業(yè)主咨詢(xún)方的理解為循環(huán)水系統(tǒng)流量及冷卻系統(tǒng)配置在各工況下均為不同，均以滿(mǎn)足汽輪機(jī)出力為目標(biāo)，然后選取最不利工況配置作為系統(tǒng)最終配置。事實(shí)上，這些就是我們前期優(yōu)化計(jì)算所進(jìn)行的工作，只是業(yè)主咨詢(xún)方采用另外一種方式提出要求而已。

綜上所述，該項(xiàng)目循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量問(wèn)題最終在雙方共同努力下采取折中的辦法最終達(dá)成共識(shí)。表面上看來(lái)，雙方對(duì)于循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量的計(jì)算思路存在較大的差異，但最終確定的循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量是一致的。

5 建議

基于以上分析及得出的結(jié)論，建議國(guó)外工程外方咨詢(xún)師審查階段應(yīng)做好以下工作：

首先，根據(jù)工程要求及主機(jī)參數(shù)，基于考核工況進(jìn)行循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化工作，得出考核工況下循環(huán)水系統(tǒng)的初步配置。

其次，根據(jù)汽輪機(jī)不同工況出力要求，選取不同的循環(huán)水系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行不同工況下的循環(huán)水系統(tǒng)配置，得到不同工況下循環(huán)水系統(tǒng)的不同配置，進(jìn)而得到循環(huán)水系統(tǒng)的最不利工況。

最后，綜合考核工況循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果以及根據(jù)汽輪機(jī)不同工況出力要求選取的循環(huán)水系統(tǒng)最不利工況進(jìn)行分析。