CN112150192B - 一种电厂辅机干湿联合冷却塔起喷点温度选择计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种电厂辅机干湿联合冷却塔起喷点温度选择计算方法，该方法首先根据经济最优的原则确定耗水量，然后再根据干湿联合冷却塔的耗水量指标，通过试算起喷点温度点的方式进行循环迭代，通过假定的起喷点温度确定空冷段和蒸发段的冷却塔冷却能力需求，根据该需求确定空冷段冷却规模和蒸发段冷却规模以及相应的冷幅，根据空冷段夏季工况的冷却能力确定蒸发段的冷却规模，最后计算耗水量，再根据耗水量的要求调整起喷点，最终达到核实的起喷点和设计值，本发明替代了传统依靠人工经验进行起喷点温度选择的复杂工作，避免了繁杂的文本筛选和手工工作，大幅提高工作效率，同时实现电厂的节能减排、减低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及电厂辅机干湿联合起喷点温度选择计算方法，主要应用于电厂等辅机系统采用干湿联合冷却塔的优化选型和计算。
背景技术
起喷点温度为在干湿联合冷却塔中，运行/未运行喷淋水系统时的临界点的喷淋水温度。该起喷点温度的选取与电厂所在地的气候条件、水资源条件等息息相关，同时适宜的起喷点温度能够极大的节约企业成本和有效避免水资源浪费的问题。通常起喷点温度的选取主要依靠操作人员的工作经验进行，主观性强，可调节性差。
再者，近年随着机组节能减排的迫切要求，提效升级改造越来越受到电厂业界的重视，在电厂辅机节水降耗等方面采用干湿联合冷却塔的方案越来越多，但是如何在串联布置中分配干湿比例，即空冷承担冷却任务多少为宜，目前探讨的并不多。
而且，对于干湿联合冷却系统中如何确定起喷点温度是设计的核心也是最重要的设计参数，目前国内尚无关于起喷点温度确定依据性的研究资料。基于此背景本发明将对起喷点温度的选择进行综合分析，并给出了一种电厂辅机干湿联合冷却塔起喷点温度选择计算方法。
发明内容
本发明所解决的技术问题即在于提供一种电厂辅机干湿联合冷却塔起喷点温度选择计算方法。
本发明所采用的技术手段如下。
一种电厂辅机干湿联合冷却塔起喷点温度选择计算方法，包含一全厂耗水量指标V0，其重点在于，还包含以下步骤：步骤一S1：依据电厂所在地的气象参数ta，选取起喷点温度t。
步骤二S2：根据所述起喷点温度t计算出与其对应的全年工况耗水量V。
步骤三S3：将所述全年工况耗水量V和所述全厂耗水量指标V0进行比较：若所述全年工况耗水量V不高于所述全厂耗水量指标V0，则该全年工况耗水量V所对应的起喷点温度t数值有效；反之若所述全年工况耗水量V高于所述全厂耗水量指标V0，则该全年工况耗水量V所对应的起喷点温度t数值无效。
有效的起喷点温度t进入后续计算步骤，无效的起喷点温度t剔除并返回步骤一S1中再次进行起喷点温度t的选取和计算。
步骤四S4：重复步骤一S1至步骤三S3，最终得到复数个有效的起喷点温度to1、to2、to3、to4……ton。
步骤五S5：将步骤四S4中得到的有效的起喷点温度to1、to2、to3、to4……ton依次带入拟合公式C＝f最小(to1、to2、to3、to4……ton，P，μ水费，μ电费)中计算出若干与有效的起喷点温度相对应的年总费用Co1、Co2、Co3、Co4……Con，并得出年总费用与有效的起喷点温度的曲线关系图；其中，P为设备造价，μ水费为水耗费用；μ电费为电费。
步骤六S6：依据所述曲线关系图得出最低年总费用C最低，与所述最低年总费用C最低对应的起喷点温度即为最终起喷点温度to。
步骤七S7：选用最终起喷点温度to进行工艺设计。
进一步的，所述步骤二S2还包含以下计算步骤：步骤一S21：根据所述起喷点温度t计算出空冷段冷却规模。
步骤二S22：根据上述空冷段冷却规模计算出年平均工况时的冷幅△t1和夏季工况时的冷幅△t2。
步骤三S23：根据所述夏季工况时的冷幅△t2及出塔水温要求，计算蒸发段冷却规模及循环水量。
步骤四S24：根据步骤一S21至步骤三S23中所得到的参数计算出全年工况耗水量V。
进一步的，复数个有效的起喷点温度为温度由低到高依次选取，且相邻所述有效的起喷点温度之间的差值为1～5℃。
进一步的，所述步骤一S1中还包含步骤S0，即根据所述气象参数ta至少计算出年均气温和夏季平均气温，根据所述年均气温和所述夏季平均气温预估起喷点温度t。
进一步的，所述起喷点温度的最低选取温度为5℃。
本发明所产生的有益效果如下所述。
1、本发明所揭露的起喷点温度的计算方法替代了传统依靠人工经验进行起喷点温度选择的复杂工作，实现了起喷点温度选择的电子化操作，以可视化的形式显示在电子系统或电脑界面中，使得相关工作者能直观快速地获得所关注的起喷点温度信息，大幅提高工作效率。
2、首次公开了一种起喷点温度与干湿联合冷却系统的经济性之间的耦合关系，借助该耦合关系采用循环迭代法快速的提升起喷点温度的选取速度和精准度，同时实现电厂的节能减排、减低生产成本。
附图说明
图1为本发明起喷点温度选择计算方法的步骤流程图。
图2为本发明实施例年总费用与起喷点温度关系图。
具体实施方式
干湿联合冷却系统是由干冷段和蒸发段组成，其理论基础分别基于机械通风空冷和蒸发冷却技术的原理。根据气候条件及水资源的条件设定适宜的起喷温度，并根据起喷温度确定空冷段和蒸发段的冷却塔冷却能力需求，根据该需求确定空冷段冷却规模和蒸发段冷却规模以及相应的冷幅。
因此本发明的核心在于：干湿联合冷却系统首先应确定起喷点温度，然后计算空冷段冷却能力，根据空冷段夏季工况的冷却能力确定蒸发段的冷却规模，最后计算耗水量，再根据耗水量的要求调整起喷点，最终达到核实的起喷点和设计值。
本发明的又一重要作用在于：本发明以综合经济最低为优的原则，根据干湿联合冷却系统的计算理论流程可以发现起喷点温度的选择对于系统的配置和组成形式影响至关重要，甚至是决定干湿联合冷却系统规模、投资、运行的核心要素，依据综合经济最低为最优的原则提出起喷点温度的相关性以及影响程度。发现干湿联合冷却系统的经济性与起喷点温度的关系和气象参数、设备造价、水价等因素存在耦合关联。这种耦合关联的各个因素之间构成一拟合公式为：
C＝f最小(to1、to2、to3、to4……ton，P，μ水费，μ电费)。
当气象参数确定即ta已知，分别对可选的起喷点温度to1、to2、to3、to4……ton对应的设备造价P、水耗费用μ水费、电费μ电费进行计算，取其综合造价最低时的耗水量值对应的起喷温度点作为干湿联合冷却塔起喷温度点的选取点。
【实施例】
以国内某电厂辅机为例，该辅机规定的冷却循环冷却水量7760m3/h，且假定蒸发段该循环水量水温不变，全厂耗水量指标为V0。同时在计算时应暂不考虑或忽略：①，机组不满发负荷的影响；②，占地造价的影响；③，干湿联合冷却塔本体以外的比如循环水泵、循环水管道等差异的影响；在此条件下获得经济比较假定的已知参数，如下表：
如图1所示，该电厂的起喷点温度的计算步骤为：
步骤一S1：依据电厂所在地的气象参数ta，选取起喷点温度t。
步骤二S2：根据所述起喷点温度t计算出与其对应的全年工况耗水量V。
步骤三S3：将所述全年工况耗水量V和所述全厂耗水量指标V0进行比较：若所述全年工况耗水量V不高于所述全厂耗水量指标V0，则该全年工况耗水量V所对应的起喷点温度t数值有效；反之若所述全年工况耗水量V高于所述全厂耗水量指标V0，则该全年工况耗水量V所对应的起喷点温度t数值无效。
进一步的，有效的起喷点温度t进入后续计算步骤，无效的起喷点温度t剔除并返回步骤一S1中再次进行起喷点温度t的选取和计算。
步骤四S4：重复步骤一S1至步骤三S3，最终得到复数个有效的起喷点温度to1、to2、to3、to4……ton。
步骤五S5：将步骤四S4中得到的全部的有效的起喷点温度to1、to2、to3、to4……ton依次带入拟合公式C＝f最小(to1、to2、to3、to4……ton，P，μ水费，μ电费)中计算出若干与有效的起喷点温度相对应的年总费用Co1、Co2、Co3、Co4……Con，并得出年总费用与有效的起喷点温度的曲线关系图；其中，P为设备造价，μ水费为水耗费用；μ电费为电费。
步骤六S6：依据所述曲线关系图得出最低年总费用C最低，与所述最低年总费用C最低对应的起喷点温度即为最终起喷点温度to。
步骤七S7：选用最终起喷点温度to进行后续工艺设计。
根据上文所述及计算步骤，现得到若干有效的起喷点温度，依次为5℃，10℃，15℃，20℃和25℃，假定该电厂的水价为25元/m3(除盐水价)，将上述有效的起喷点温度(即5℃，10℃，15℃，20℃和25℃)依次带入所述拟合公式中，得到年总费用与有效的起喷点温度的曲线关系图，请参见图2所示。
由图2可以发现，当水价为25元/m3时，年总费用C出现2个拐点，分别为起喷点温度15℃和起喷点温度25℃，经过分析这种现象是合理的，这是与固定投资的增加和水费的增加敏感程度有关的，综合比较当起喷点温度为25℃时年总费用最低为C最低，因此该电厂选取25℃为起喷点温度为经济性最优。
进一步的，所述步骤二S2还包含以下计算步骤：步骤一S21：根据所述起喷点温度t计算出空冷段冷却规模。
步骤二S22：根据上述空冷段冷却规模计算出年平均工况时的冷幅△t1和夏季工况时的冷幅△t2。
步骤三S23：根据所述夏季工况时的冷幅△t2及出塔水温要求，计算蒸发段冷却规模及循环水量。
步骤四S24：根据步骤一S21至步骤三S23中所得到的参数计算出全年工况耗水量V。
进一步的，复数个有效的起喷点温度为温度由低到高依次选取，且相邻所述有效的起喷点温度之间的差值为1～5℃。
进一步的，所述步骤一S1中还包含步骤S0，即从电厂所在地的气象部门获悉当地气候条件和气象参数ta，根据所述气候参数ta至少计算出年均气温和夏季平均气温，根据所述年均气温和所述夏季平均气温预估起喷点温度t。
进一步的，所述起喷点温度的最低选取温度一般为5℃。
值得说明的是，起喷点温度作为纯空冷运行的临界点，根据起喷点温度的换热能力需求可以计算空冷段的冷却规模，空冷段的冷却规模确定后，根据其承担换热负荷的能力可以根据环境温度的逐渐提高确定湿冷段的规模，进而计算全年耗水量，这一计算方法为现有技术，在本发明中不做赘述。
本发明从实际需求出发创造性的提出一种起喷点温度与干湿联合冷却系统的经济性之间的耦合关系，借助该耦合关系采用循环迭代法快速的提升起喷点温度的选取速度和精准度，同时实现电厂的节能减排、减低生产成本。同时，本发明所述的计算方法实用性强，可根据不同电厂的情况进行灵活使用，值得大范围推广。
Claims (5)
1.一种电厂辅机干湿联合冷却塔起喷点温度选择计算方法，包含一全厂耗水量指标V0，其特征在于，还包含以下步骤：
步骤一S1：依据电厂所在地的气象参数ta，选取起喷点温度t；
步骤二S2：根据所述起喷点温度t计算出与其对应的全年工况耗水量V；
步骤三S3：将所述全年工况耗水量V和所述全厂耗水量指标V0进行比较：
若所述全年工况耗水量V不高于所述全厂耗水量指标V0，则该全年工况耗水量V所对应的起喷点温度t数值有效；
反之若所述全年工况耗水量V高于所述全厂耗水量指标V0，则该全年工况耗水量V所对应的起喷点温度t数值无效；
有效的起喷点温度t进入后续计算步骤，无效的起喷点温度t剔除并返回步骤一S1中再次进行起喷点温度t的选取和计算；
步骤四S4：重复步骤一S1至步骤三S3，最终得到复数个有效的起喷点温度to1、to2、to3、to4……ton；
步骤五S5：将步骤四S4中得到的有效的起喷点温度to1、to2、to3、to4……ton依次带入拟合公式C＝f最小(to1、to2、to3、to4……ton，P，μ水费，μ电费)中计算出若干与有效的起喷点温度相对应的年总费用Co1、Co2、Co3、Co4……Con，并得出年总费用与有效的起喷点温度的曲线关系图；
其中，P为设备造价，μ水费为水耗费用；μ电费为电费；
步骤六S6：依据所述曲线关系图得出最低年总费用C最低，与所述最低年总费用C最低对应的起喷点温度即为最终起喷点温度to；
步骤七S7：选用最终起喷点温度to进行工艺设计。
2.如权利要求1所述的一种电厂辅机干湿联合冷却塔起喷点温度选择计算方法，其特征在于，所述步骤二S2还包含以下计算步骤：
步骤一S21：根据所述起喷点温度t计算出空冷段冷却规模；
步骤二S22：根据上述空冷段冷却规模计算出年平均工况时的冷幅△t1和夏季工况时的冷幅△t2；
步骤三S23：根据所述夏季工况时的冷幅△t2及出塔水温要求，计算蒸发段冷却规模及循环水量；
步骤四S24：根据步骤一S21至步骤三S23中所得到的参数计算出全年工况耗水量V。
3.如权利要求1所述的一种电厂辅机干湿联合冷却塔起喷点温度选择计算方法，其特征在于，复数个有效的起喷点温度为温度由低到高依次选取，且相邻所述有效的起喷点温度之间的差值为1～5℃。
4.如权利要求1所述的一种电厂辅机干湿联合冷却塔起喷点温度选择计算方法，其特征在于，所述步骤一S1中还包含步骤S0，即根据所述气象参数ta至少计算出年均气温和夏季平均气温，根据所述年均气温和所述夏季平均气温预估起喷点温度t。
5.如权利要求1所述的一种电厂辅机干湿联合冷却塔起喷点温度选择计算方法，其特征在于，所述起喷点温度的最低选取温度为5℃。
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| GR01 | Patent grant | ||
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