复合循环空冷系统与直接空冷系统经济性比较分析
根据上述计算的复合循环空冷系统的最佳真空结果,在系统的实际运行假定系统始终按照最佳真空方式运行,通过计算来分析其高温时段与低温时段的产耗功相比较于直接空冷系统的经济性。计算以机组满负荷运行为例,结合不同温度分布的加权小时数可以得出每一温度点对于的功量:Qst(低温时段Qst,1和高温时段Qst,2的和) 、Qat 、Qac 、Qap,可定量的对系统经济性做出分析。
3.1 低温时段系统经济性比较
由图4可知在低于-2℃时,最佳真空为4kPa(在最佳真空的计算中,真空取值从机组设计的极限背压4kPa开始取值),算例中直接空冷系统额定背压为15kPa。复合循环空冷系统相对于直接空冷系统的经济性收益[4]有两部分:(1)由于背压的降低汽轮机发电增量Qst,1定义为复合循环空冷系统内收益;(2)对低温潜热利用的氨汽轮机的发电功率Qat定义为复合循环空冷系统的外收益。算例中温度低于-2℃的加权小时数为2409.7h,机组由于真空的变化汽轮机发电功率增量为10129kW,由此可得到复合循环空冷系统在低温时段机组内收益为:
Qst,1=10129 2409.7=2.44 108kW·h (2)
结合氨汽轮机功率与温度—小时分布情况可以得到系统的外收益如图5所示。低温时段氨气轮机累计产电量为:
Qat==9.78×108kW·h (3)
按算例中直接空冷机组的额定工况计算,可以得出直接空冷系统全年的发电量为3.33×1010 kW.h,由此可得:(2.44 108+9.78×108)/3.33×1010=3.67%,可以看出复合循环空冷系统中的氨汽轮机内收益与汽轮机组发电外收益对电站整个系统经济性有一个很大的提高。
3.2高温时段系统经济性的比较
复合循环空冷系统在满负荷时,由图4可知当外界温度大于-2℃时为最佳真空运行方式的高温时段,系统由氨汽轮机转换为压缩机的运行。随着环境温度的升高,系统的最佳真空也增大,当环境温度为13℃最佳真空值是10.5kPa时,系统相对于算例中直接空冷系统的收益为零,即此时压缩机的功率等于系统相对于直冷系统由于背压下降汽轮机功率的增量。当环境温度大于13℃时,采用最佳真空运行方式由于压缩机的功量的增加与最佳真空的变大,复合循环空冷系统的运行出现负收益阶段。结合图4中的给出的数据点,计算负收益阶段复合循环空冷系统压缩机小时累计耗功量如图6所示。高温时段压缩机耗功Qac结合对应小时数计算结果:
高温时段系统采取最佳真空方式运行与直接空冷系统汽轮机发电功率增量计算中,直接空冷系统的额定背压为15kPa,复合循环空冷系统背压结合图4中计算结果[5],结合气温—小时分布图可得:
3.1 低温时段系统经济性比较
由图4可知在低于-2℃时,最佳真空为4kPa(在最佳真空的计算中,真空取值从机组设计的极限背压4kPa开始取值),算例中直接空冷系统额定背压为15kPa。复合循环空冷系统相对于直接空冷系统的经济性收益[4]有两部分:(1)由于背压的降低汽轮机发电增量Qst,1定义为复合循环空冷系统内收益;(2)对低温潜热利用的氨汽轮机的发电功率Qat定义为复合循环空冷系统的外收益。算例中温度低于-2℃的加权小时数为2409.7h,机组由于真空的变化汽轮机发电功率增量为10129kW,由此可得到复合循环空冷系统在低温时段机组内收益为:
Qst,1=10129 2409.7=2.44 108kW·h (2)
结合氨汽轮机功率与温度—小时分布情况可以得到系统的外收益如图5所示。低温时段氨气轮机累计产电量为:
Qat==9.78×108kW·h (3)
按算例中直接空冷机组的额定工况计算,可以得出直接空冷系统全年的发电量为3.33×1010 kW.h,由此可得:(2.44 108+9.78×108)/3.33×1010=3.67%,可以看出复合循环空冷系统中的氨汽轮机内收益与汽轮机组发电外收益对电站整个系统经济性有一个很大的提高。
3.2高温时段系统经济性的比较
复合循环空冷系统在满负荷时,由图4可知当外界温度大于-2℃时为最佳真空运行方式的高温时段,系统由氨汽轮机转换为压缩机的运行。随着环境温度的升高,系统的最佳真空也增大,当环境温度为13℃最佳真空值是10.5kPa时,系统相对于算例中直接空冷系统的收益为零,即此时压缩机的功率等于系统相对于直冷系统由于背压下降汽轮机功率的增量。当环境温度大于13℃时,采用最佳真空运行方式由于压缩机的功量的增加与最佳真空的变大,复合循环空冷系统的运行出现负收益阶段。结合图4中的给出的数据点,计算负收益阶段复合循环空冷系统压缩机小时累计耗功量如图6所示。高温时段压缩机耗功Qac结合对应小时数计算结果:
高温时段系统采取最佳真空方式运行与直接空冷系统汽轮机发电功率增量计算中,直接空冷系统的额定背压为15kPa,复合循环空冷系统背压结合图4中计算结果[5],结合气温—小时分布图可得: