暖通吧专业资料—露点间接蒸发冷却技术在空冷站中的应用

露点蒸发冷却技术在空冷电站中的应用探讨王旭阳、李俊明(教授)清华大学2011.10热科学与动力工程教育部重点实验室论文摘要•论文背景：–寻求解决空冷电站度夏难题的方法。即环境温度升高导致空冷岛传热恶化，从而限制机组额定出力，甚至影响安全运行。•论文内容：–提出露点蒸发冷却器与电站耦合运行，通过降低空冷岛入口空气温度试图解决空冷机组度夏难题。–对该方法传热传质过程给出了数学模型，论证该方法的技术可行性–以西安某600MW直接空冷机组为例，进行了该方法的经济性分析–最后综合评用露点蒸发冷却技术解决空冷机组度夏难题的利弊热科学与动力工程教育部重点实验室论文背景：•煤多水少地区，直接空冷机组具有很好的节水能力，得到广泛应用。•夏季高温影响，机组出力受限，即度夏困难：背压达到45～50KPa，限制了10%～20%的额定机组出力。•现有度夏方式：热机清洗，即向空冷岛的换热表面上喷水；容易造成换热表面结垢与腐蚀•露点蒸发冷却器优于现有冷却技术：不增加空气湿度温度降得更低耗水量低项目常规湿冷机组直接空冷机组发电耗水率m3/(s·GW)0.680.13热科学与动力工程教育部重点实验室论文内容热科学与动力工程教育部重点实验室m1露点冷却器机组空冷冷凝器环境环境二次空气一次空气发电系统t0t0td时t0td时t0t2touttoutPbm2M,蒸气凝结水tb,论文内容热科学与动力工程教育部重点实验室1k...k+1k+i...12m...xy0论文内容热科学与动力工程教育部重点实验室,,01,dtyx)1(ymmq第x干通道1≤x≤k0,,dtyx)(ymmqyxyxdT,1,1,)1(xmqmqyxyxdT,,,xmq第x干通道k+1≤x≤ki第y湿通道1≤y≤mmqkyxyxdT,1,1,yxyxdT,,，mqk01,,dtyx01,,dtyxqq01,,dtyx论文内容热科学与动力工程教育部重点实验室干通道内空气放热量))((005.1,1,yxyxttymmqQ湿通道内空气吸热量：)()1(2501)()1(005.1)(2501)(005.1,1,,1,0,1,,yxyxyxyxyxyxyxddmxqTTmxqddmqtTmqQ而由换热器传热公式可得mtKaQahddmxqddmqmyxyxoyx)()1()(,1,,传质方程为34epmwLchhwwwhhK111四个方程四个未知数。因此可以由每个传热单元入口的空气状态求得出口的空气状态，可依次类推，从而得到每个单元的进出口空气温度与湿度分布论文内容热科学与动力工程教育部重点实验室干通道内空气放热量湿通道内空气吸热量：3个方程3个未知数。因此可以由每个传热单元入口的空气状态求得出口的空气状态，可依次类推，从而得到每个单元的进出口空气温度与湿度分布)(005.1,1,yxyxttqQ)(2501)(005.1,1,1,,yxyxyxyxddmkqtTmkqQ)(,,yxyxTfd湿通道内为饱和湿空气论文内容热科学与动力工程教育部重点实验室2024283236404420242832360t0t露点蒸发冷却器出口温度与环境温度的关系ijjmjktit1,01露点蒸发冷却器可有效降低空气温度，而且出口温度随着入口温度几乎线性变化论文内容热科学与动力工程教育部重点实验室242628303234363840353637383940pressuredrop/KPat0/oC露点蒸发冷却器系统压降与环境温度的关系露点蒸发冷却器的系统压降随着环境温度的增加有所增加，但是总体而言变化很小，可认为是恒定值wdgvdelgvdelP)2()2(22论文内容热科学与动力工程教育部重点实验室露点蒸发冷却器耗水量与环境温度的关系242628303234363840485052545658M/kgs-1t0　/oC露点蒸发冷却器的耗水量随着环境温度的增加有所增加，变化趋势先增后减。mjjjikwddmkqm10,)]([论文内容基本假设：1.连接管道中没有任何压降，蒸汽状态不发生变化2.空冷单元间不存在流量偏差、热量偏差，3.认为顺流单元出口的凝结水没有过4.冷度，各冷却单元入口处干度为1。5.机组满负荷运行。热科学与动力工程教育部重点实验室论文内容•蒸汽放热量：（1）•空气吸热量：（2）•一侧有相变时的换热器效能：（3）•由(1),(2),(3)得管内蒸汽的饱和温度表达式：（4）蒸汽流量，迎风面积，空气密度，空气定压比热，入口空气温度，迎风面积空气体积流量qNFvapC1tFAaV热科学与动力工程教育部重点实验室)(btrMQ)(01ttCmQoutpNTUboutetttt100pCmAKNTU1'/0/1111)(teCmtMrtpCmKApbb论文内容热科学与动力工程教育部重点实验室10152025303540101520253035404550operationdatap/kPaCt/0numericalresult机组冷凝器工况与入口空气温度的关系论文内容热科学与动力工程教育部重点实验室耦合系统对机组背压242628303234363840202530354045机组原背压耦合运行背压P/KPato/oC证实了利用露点蒸发冷却技术可以有效的降低机组的背压。即证明了本文所提出方法的技术可行性论文内容•经济性分析：dhshsyyyyy名称年运行运行收益煤耗减少带来的收益水耗增加带来的成本通风消耗电功带来的成本求解方法背压每降低1KPa，煤耗降低8‰露点蒸发器内湿空气带走的水分通风压降计算年消耗量/年节约量1.21万吨36.7万吨0.031m3/s·GW107.7万KWh参考计算价格坑口煤价（神木）：270元/吨工业用水价格：3.45元/吨上网电价：0.5元/度总值/万元146326.5126.753.8y)(322,湿，干fgfgPPPsyyshydhy热科学与动力工程教育部重点实验室论文内容热科学与动力工程教育部重点实验室24262830323436384050010001500200025003000350040004500元/ht0/oCysyyshydhy环境温度对系统经济性的影响水耗成本和电耗成本随着环境温度的增加基本维持不变。而因为降低背压得到的运行收益则随着环境温度的增加有很明显的增大。这足以说明本文提出的度夏方式，可获得很好的运行效益论文内容热科学与动力工程教育部重点实验室煤价对系统运行总效益y的影响242628303234363840-1000-500050010001500200025003000元/ht0/oC27016013010075通过降低发电煤耗产生的收益必然受煤炭价格的影响。可见，煤炭价格越高，则采用该方法度夏获得的经济效益越高。相反，当地的电煤价格低于160元/吨时，几乎不存在任何收益。由于我国坑口电煤价格基本维持在200元/吨，因此露点蒸发冷却技术的应用空间还是很广发的。论文内容热科学与动力工程教育部重点实验室关于露点蒸发冷却技术在空冷电站中应用的综合评价：1.利用露点蒸发冷却技术可以有效的降低夏季空冷岛入口的空气温度，从而有效的避免了高温天气机组传热恶化导致的出力下降、煤耗增大甚至影响安全运行的状况。2.利用该冷却技术帮组空冷电站度夏，可以获得良好的运行效益，当煤炭价格维持在160元/吨以上时，运行效益总是存在的。而且引入露点蒸发冷却装置所带来的耗水量和耗电量的增加十分有限。3.若考虑初投资，则由于露点蒸发冷却器需要很大的换热面积才能全部冷却空冷岛所需的全部空气，其面积基本相当于空冷岛的换热表面面积，因此使得静态回收成本长达8年以上。因此平板式露点蒸发冷却器并不具有操作性。进一步工作因围绕“改进露点蒸发冷却器结构，减少初投资成本”展开谢谢！请各位老师、同学指正