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空冷系统计算工况的选择 陈祖茂 唐燕萍 （西北电力设计院，陕西 西安 710032） 摘 要： 目前空冷火力发电厂的空冷系统的设计计算，系采用典型年的气象条件，以全年不满发小时为200小时的气温，作为汽轮机额定工况的背压计算基准条件加以确定。本文将对此方法进行讨论，对选择空冷系统设计计算的汽轮机工况提出建议，并为空冷发电厂夏季运行提供参考意见。 0 问题的提出 近年来，随着国家对电源项目建设的生态环境保护和节约用水的重视，在北方地区的空冷火力发电厂的建设迅速崛起，已有不少300MW、600MW大型空冷机组投入运行，尚有大量大型空冷发电厂正在建设或拟建，超临界空冷机组也已列入工程建设程序。但由于我国的空冷机组运行考验时间相对较短，故相应的国内有关空冷电厂设计有关技术规定的制订滞后于空冷发电厂建设的发展形势。目前，国内空冷系统的设计计算的汽轮机工况，采用了额定工况。在工程设计、空冷汽轮机设备招标及空冷凝汽器设备招标时，所采用的额定工况背压，或已被我国空冷业界称谓为夏季的“满发背压”，则以典型年气象条件中，全年不满发小时为200小时的气温条件为基准所确定。此方法存在一定缺陷，本文将对空冷系统计算参数与汽轮机工况之间关系进行讨论，以期获得合理的空冷系统设计及相应参数计算的方法。 1 目前空冷机组额定工况背压的确定方法及其问题 空冷汽轮机的工况的定义与湿冷汽轮机相似，其中，额定出力或铭牌功率工况（TRL工况）在目前亦定义为：在额定的主蒸汽及再热蒸汽参数，背压为夏季“满发背压”，补给水率3％，回热系统正常投入条件下，扣除非同轴励磁、润滑及密封油泵等所消耗功率后，在寿命期内任何时间都能安全连续在额定功率因数、额定氢压下，发电机端输出为额定功率（Ne）的工况，称为额定出力工况。 湿冷机组的额定工况背压按地区气候情况可以有所不同，但其背压变化范围较小。在我国一般取11.8kPa。其运行背压大致在4.7～12 kPa的范围内变化。 空冷机组的背压与环境气象条件密切相关，由于我国地域广阔，南北气温相差较大，随着地区、季节、昼夜气温及环境风向、风速等的变化，背压变化范围相对较大。相应的汽轮机运行背压将在9～40kPa范围内变化。空冷机组的夏季“满发背压”也可能在25～40kPa范围内变化。 对于湿冷机组的汽轮机冷却介质的最高计算温度，现行的“火力发电厂设计技术规定” （DL 5000－2000）规定如下：当采用循环供水系统时，“宜按历年最炎热时期（以三个月计算）频率为10％的昼夜平均气象条件计算”。 对于空冷机组，国内相关规定没有出台，当采用空气与汽轮机排汽直接进行热交换的直接空冷系统时，工程中大多采用所谓典型年气温统计方法，即选取的典型年逐时干球温度由高到低排列，把累计出现时数为200小时对应的大气温度作为冷却空气最高计算温度，故也被称为200不满发小时。若也以夏季三个月计算，其频率接近10％，与湿冷机组相似，可以认为是以湿冷机组频率为10％概念的类推。 这两种计算方法表面上均为频率为10％的气象条件计算，但空冷机组与湿冷机组的最高计算温度的计算有以下较大的区别： （1）湿冷机组的冷却介质最高计算温度的气象条件采用年最炎热三个月的昼夜温度平均值（四点法）绘制温度频率曲线，取频率为10％的温度值。 空冷机组的冷却介质最高计算温度，按目前的计算统计方法，采用典型年的年逐时干球温度累积频率统计气象条件计算，自高温至低温排列，取年累积小时为200小时的温度值。 这两种气象条件完全属于不同的概念，不能等同看待。以我国北方某一地处北纬40°33＇、内陆地区的T电厂及另一个地处中低纬度、中温带内陆地区的J电厂为例，将T电厂和J电厂的地区主要气象特征；按10％的气象条件及对应的全年累计频率与200小时统计的全年累计频率对比列表如下： 项 目 单位 T 电 厂 J 电 厂 年平均气温 ℃ 7.4 8.5 极端最高气温 ℃ 38.1 38.9 极端最低气温 ℃ －37.4 －28.1 频率10％湿球温度 ℃ 20.5 20.6 频率10％相应的干球温度 ℃ 25.5 24.9 对应典型年逐时干球温度累积小时 小时 249 1241 全年累计频率 ％ 2.84 14.1 按200小时方法的最高计算气温 ℃ 26.1 31.9 全年累计频率 ％ 2.3 2.3 很明显，从上面的比较结果可知，采用频率为10％的类推计算方法，对全年累计频率而言，存在着较大的差别，两者几乎无相同之处。采用200小时统计方法的全年累计频率，与频率为10％的昼夜平均气象条件计算也有较大的区别。尤其在不同的地区，由于夏季高温持续时间不相同等原因，200小时统计方法的误差更大，印证了沿用10％频率推算