提高空冷機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的研究

1、提高空冷機(jī)組經(jīng)經(jīng)濟(jì)性的研究究大同第二發(fā)電廠廠(大同0337043)譚海昆文摘通過對對大同第二發(fā)發(fā)電廠兩臺2200MW空空冷機(jī)組的經(jīng)經(jīng)濟(jì)性分析，以以及對煤耗影影響進(jìn)行的詳詳細(xì)計(jì)算，從從大同地區(qū)的的實(shí)際氣象條條件出發(fā)，對對怎樣提高空空冷機(jī)組的經(jīng)經(jīng)濟(jì)性提出了了具體的措施施和分析計(jì)算算方法，對可可能挖潛的降降耗措施進(jìn)行行了分析。關(guān)鍵詞空冷機(jī)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性性分析節(jié)能能降耗措施大同第二二發(fā)電廠共安安裝6臺2000 MW凝凝汽式發(fā)電機(jī)機(jī)組，其中55、6號機(jī)組組為海勒式空空冷機(jī)組，分分別于19887年12月月和19888年11月投投產(chǎn)。該機(jī)組組空冷系統(tǒng)所所有設(shè)備均由由匈牙利引進(jìn)進(jìn)?？绽錂C(jī)組組比同類型的的濕冷機(jī)組煤

2、煤耗相對較高高，如何提高高空冷機(jī)組的的經(jīng)濟(jì)性，是是生產(chǎn)中迫切切需要解決的的問題。1系統(tǒng)和設(shè)備備概況大同二電廠廠5、6號機(jī)機(jī)組是東方汽汽輪機(jī)廠生產(chǎn)產(chǎn)的三缸三排排汽凝汽式汽汽輪機(jī)，汽輪輪機(jī)排至凝汽汽器的乏汽與與冷卻水混合合冷卻后，由由兩臺循環(huán)泵泵送入空冷塔塔的配水母管管，6個(gè)扇形形冷卻段的進(jìn)進(jìn)水閥分別與與配水母管相相連，每個(gè)扇扇形冷卻段有有20個(gè)鋁管管、鋁翅片三三角形冷卻器器，每臺機(jī)組組共有1199個(gè)三角形冷冷卻器，并垂垂直等間距布布置在空冷塔塔的外側(cè)。經(jīng)經(jīng)冷卻器冷卻卻后的水由回回水管經(jīng)水輪輪發(fā)電機(jī)(回回收經(jīng)冷卻塔塔流下的水的的部分能量)或旁路閥進(jìn)進(jìn)入噴射式凝凝汽器的水室室中。從凝汽汽器下面的集集

3、水管引出6600 t/h冷卻水(是循環(huán)冷卻卻水量的2%3%)，經(jīng)經(jīng)精處理后作作為鍋爐用水水。2空冷系統(tǒng)經(jīng)經(jīng)濟(jì)性分析由于大同第第二發(fā)電廠兩兩臺空冷機(jī)組組與4臺濕冷冷機(jī)組容量相相同，汽輪機(jī)機(jī)和回?zé)嵯到y(tǒng)統(tǒng)、電氣、鍋鍋爐等主要設(shè)設(shè)備也基本相相同(都由東東方三大動力力廠提供)，故故可用比較法法對其經(jīng)濟(jì)性性進(jìn)行分析。影影響空冷機(jī)組組經(jīng)濟(jì)性的因因素主要有大大氣環(huán)境溫度度、風(fēng)力和運(yùn)運(yùn)行方式。2.1環(huán)境氣氣溫的影響5號機(jī)組投投產(chǎn)時(shí)，大同同二電廠曾在在匈方給定的的保證值基礎(chǔ)礎(chǔ)上(保證值值只測試三個(gè)個(gè)點(diǎn))對2000 MW空空冷機(jī)組進(jìn)行行了逐個(gè)環(huán)境境氣溫點(diǎn)的測測試，并繪制制了汽輪機(jī)排排氣溫度、背背壓與環(huán)境溫溫度ta的

4、關(guān)系曲線線，并與該廠廠14號濕濕冷機(jī)組的相相同曲線進(jìn)行行對比，附圖圖所示。附圖200 MW空冷、濕濕冷機(jī)組兩條條曲線的對比比由圖1可算出某某一溫度區(qū)間間濕冷機(jī)組與與空冷機(jī)組背背壓差值及對對應(yīng)的真空度度差值，并按按真空度變化化1%，煤耗耗變化0.8842%的試試驗(yàn)值計(jì)算出出煤耗的差值值，即在一定定氣溫條件下下兩種機(jī)組的的煤耗情況，計(jì)計(jì)算結(jié)果見表表1。表1氣溫溫對空冷機(jī)組組煤耗的影響響g/(kWW*h)大氣溫度區(qū)間/小時(shí)數(shù)/h占全年百分?jǐn)?shù)%濕冷凝汽器真空空度%空冷凝汽器真空空度%平均影響煤耗年影響煤耗5387044.0595.094.42.020.895108609.7994.492.73.860

5、.381015107412.2393.389.88.571.051520143716.3692.086.714.652.42027132915.1389.679.725.53.8627301711.9588.575.039.40.773033430.4987.371.050.10.25由表1可以以計(jì)算出19988年空冷冷機(jī)組剛投運(yùn)運(yùn)時(shí)，因環(huán)境境溫度的影響響使空冷機(jī)組組的年平均煤煤耗比濕冷機(jī)機(jī)組高9.66 g(kkW*h)。從表2可以看出，氣溫越高，空冷機(jī)組比濕冷機(jī)組煤耗的增加值越大。近幾年來全球氣溫普遍升高，延長了機(jī)組在高溫條件下的運(yùn)行時(shí)間，如1988年超過空冷機(jī)組設(shè)計(jì)氣溫27.3的日歷小時(shí)數(shù)

6、為184 h，而1997年達(dá)到300 h以上，造成空冷機(jī)組比濕冷機(jī)組年平均煤耗高1010.5 g(kW*h)。當(dāng)環(huán)境溫度ta5時(shí)，空冷機(jī)組防凍措施規(guī)定為防凍期，經(jīng)空冷塔冷卻后的水溫應(yīng)控制在2022，實(shí)際運(yùn)行工況往往在25左右，凝汽器的真空度為90%92%。如不考慮防凍，空冷塔設(shè)計(jì)保證值在ta=5時(shí)凝汽器的真空度為94.4%。即為防止空冷塔凍裂，人為地將空冷循環(huán)水水溫提高，從而使凝汽器的真空度降低，影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。在大同地區(qū)，環(huán)境溫度ta5的時(shí)間每年約有3 870 h，約占全年小時(shí)的44%。經(jīng)計(jì)算，每臺200 MW的空冷機(jī)組年平均煤耗增加4.34.5 g(kW*h)。 2.2大風(fēng)的的影響近幾

7、年來，各各方面的研究究成果和機(jī)組組的實(shí)際運(yùn)行行情況表明，大大風(fēng)對冷卻效效果影響很大大，從而影響響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)濟(jì)性。機(jī)機(jī)組運(yùn)行實(shí)踐踐表明，風(fēng)速速大于6 mm/s時(shí)才會會明顯影響空空冷塔的冷卻卻效果。在大大同地區(qū)風(fēng)速速大于6 mm/s的時(shí)間間為1 0119 h/aa，其中4、55月份為2220 h，669月份為為249 hh。經(jīng)計(jì)計(jì)算和運(yùn)行數(shù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，得得出因大風(fēng)的的影響使空冷冷機(jī)組年平均均煤耗比濕冷冷機(jī)組高1.21.44 g(kkW*h)。2.3運(yùn)行方方式的影響在19944年以前，為為了緩解夏季季用水的緊張張狀況，5、66號空冷機(jī)組組都安排在446月份大大修，使空冷冷機(jī)組在高溫溫季節(jié)的運(yùn)行行時(shí)間相

8、對增增加，而在低低溫度、高效效率的運(yùn)行時(shí)時(shí)間相對減少少，造成空冷冷機(jī)組熱效率率降低，相對對煤耗年平均均增加444.2 g(kW*hh) 。綜合以上影影響因素，一一臺200 MW的空冷冷機(jī)組比濕冷冷機(jī)組的年平平均煤耗高約約19.120 g(kW*h)3提高空冷機(jī)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的的途徑前面分析了了影響空冷機(jī)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的的各種因素，其其中環(huán)境溫度度和大風(fēng)的影影響是自然因因素，是不可可改變的，而而防凍和運(yùn)行行方式是人為為因素，是可可以改變的。3.1防凍方方面當(dāng)ta55時(shí)為空冷冷塔的防凍期期，全年約有有3 8700 h。防凍凍期空冷塔返返回水的水溫溫控制在255左右，如如將返回水的的水溫控制在在20，而又又

9、使冷卻器不不凍，那么在在近5個(gè)月的的時(shí)間里凝汽汽器的真空度度可達(dá)到944%95%，則年平均均煤耗可降低低4.344.5 g(kW*h)。根據(jù)據(jù)防凍原理，這這種想法是可可以實(shí)現(xiàn)的。三三角形冷卻器器的防凍原理理主要是防止止斷流，即在在冷卻器的鋁鋁管中水不能能滯流。19989年3月月山西試驗(yàn)所所、大同第二二發(fā)電廠、西西安熱工所對對5號空冷塔塔進(jìn)行了模擬擬斷流試驗(yàn)，試試驗(yàn)結(jié)果表明明，冷卻水在在鋁管內(nèi)達(dá)到到冰點(diǎn)的主要要因素是水的的流速、百葉葉窗的開度和和氣溫，而與與水溫關(guān)系不不大。只要冷冷卻器的出水水溫度不小于于20(進(jìn)塔塔水溫3032)，凝凝汽器背壓保保持在0.00047 MMPa，即可可保證安全運(yùn)運(yùn)

10、行。另另外，空冷塔塔有一套防凍凍自動保護(hù)系系統(tǒng)，當(dāng)水溫溫降到18時(shí)，百葉窗窗自動關(guān)閉。當(dāng)當(dāng)水溫降到112時(shí)，安安全閥自動打打開，空冷系系統(tǒng)的水放入入貯水箱中，機(jī)機(jī)組停運(yùn)。從以上分分析可以認(rèn)為為，循環(huán)冷卻卻水在20的條件下運(yùn)運(yùn)行，不但經(jīng)經(jīng)濟(jì)，而且安安全。3.2運(yùn)行方方式1995年年冊田引水工工程完工后，保保證了該廠夏夏季用水量的的要求，兩臺臺空冷機(jī)組可可安排在高溫溫季節(jié)檢修，減減少在煤耗高高的季節(jié)運(yùn)行行時(shí)間，從而而提高機(jī)組的的經(jīng)濟(jì)性。如如機(jī)組分別在在6、7、88、9月期間間檢修一個(gè)月月，則年平均均煤耗可降低低1.7、22.0、1.6和1.11 g(kkW*h)。3.3空冷系系統(tǒng)維護(hù)方面面圖1中的

11、曲曲線pk=f(ta)是在空冷冷系統(tǒng)冷卻效效果最佳條件件下得出的，如如能保證空冷冷塔嚴(yán)密和保保持三角形冷冷卻器清潔，則則可保證空冷冷系統(tǒng)處于或或接近最佳的的冷卻效果。3.3.1確?？绽渌膰?yán)密性空冷塔是依靠熱空氣上浮、冷空氣從底部補(bǔ)充的自然通風(fēng)方式，在三角形冷卻器的表面進(jìn)行換熱，使循環(huán)冷卻水冷卻后的水溫下降 12。確保冷空氣全部經(jīng)過三角形冷卻器進(jìn)入塔中，是保證冷卻效果的必要條件?？绽渌谝韵虏课宦╋L(fēng)，即空冷塔進(jìn)出門(未關(guān)或門已破損)、三角形冷卻器底部的入孔門(未蓋或破損)、三角形冷卻器頂部蓋板(未蓋或破損)、兩個(gè)三角形冷卻器之間夾縫(密封帶脫落或未裝)以及三角形冷卻器底部外圍擋風(fēng)玻璃(破碎

12、或未裝)等。為保證空冷塔嚴(yán)密，要求電廠有關(guān)人員加強(qiáng)管理，專人負(fù)責(zé)。3.3.2三角形冷卻器的防塵及清理要保證空冷塔的冷卻效果，必須保證三角形冷卻器外表面清潔。冷卻器的外表面是翅片，翅片間距為2.88 mm，翅片厚度為0.33 mm。在空冷塔運(yùn)行過程中，冷空氣在翅片間不斷地通過，容易積灰或堵塞。為減少冷卻器外表面積灰，在空冷塔的周圍嚴(yán)禁堆放塵土、垃圾、粉煤灰等雜物，以免大風(fēng)天氣將塵土刮起吸入塔中。在空冷塔停運(yùn)時(shí)，必須將百葉窗關(guān)閉，避免灰塵進(jìn)入翅片的縫隙中。空冷塔應(yīng)定期清洗，每年至少兩次以上。徹底清洗一次，可使循環(huán)冷卻水溫下降23，凝汽器的真空度提高1.2%1.4%，降低煤耗2.53 g(kW*h)

13、。3.4從機(jī)組運(yùn)行分析中挖潛機(jī)組在運(yùn)行時(shí)能夠隨時(shí)提供大氣溫度、汽輪機(jī)排汽溫度和凝汽器真空度等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以判斷機(jī)組是否在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。例如，如果凝汽器的真空度比大氣溫度所對應(yīng)的值低，說明機(jī)組未在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，應(yīng)找出原因進(jìn)行調(diào)整。具體分析方法有兩種：(1) 依據(jù)圖1查曲線法：例如，大氣溫度ta=24，查圖1得出空冷機(jī)組循環(huán)冷卻水溫tk=55，凝汽器背壓為0.0162 MPa，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?.0885 MPa，那么真空值H應(yīng)為0.0723 MPa。(2) 溫差計(jì)算法凝汽器冷卻水出口溫度與空氣進(jìn)口溫度之差稱為初始溫差，也稱設(shè)計(jì)溫差，是海勒空冷塔散熱性能的主要參數(shù)，用IDT表示?？绽錂C(jī)組的

14、排汽溫度與凝汽器冷卻水出口溫度之差稱為凝汽器的端差，用t表示，它們之間的關(guān)系為：tk=ta+IDT+t表2列出了匈牙利給定的保證值及試驗(yàn)值。表2匈方給定定的保證值及及試驗(yàn)值taIDTttk4.427.30.332.015.028.00.343.327.330.90.358.5(30.0)(33.5)(0.5)(64.0)注：括號內(nèi)內(nèi)為試驗(yàn)值。由于IDT和t都是ta的函數(shù)，所以tk=ta+IDT+t也必定是ta的函數(shù)，即tk=f(ta)，將f(ta)用冪級數(shù)展開，取前4項(xiàng)，結(jié)合表3的數(shù)據(jù)可得出以下的擬合公式：tk=24.9+1.8777ta-0.0675ta2+0.0016042ta3 (t27.33)tk=255.1+1.8777tta-0.06675ta2+0.000160442ta3(t27.33)由上式可知知，只要測出出大氣溫度tta，即可計(jì)算算出機(jī)組的排排汽溫度tkk，如果實(shí)測測的排汽溫度度比計(jì)算值高高，說明空冷冷系統(tǒng)存在問問題(如空冷冷塔漏風(fēng)、冷冷卻器表面臟臟污等)，應(yīng)應(yīng)及時(shí)查找原原因，采取措措施。4結(jié)論與建議議空冷機(jī)組是是缺水富煤地地區(qū)發(fā)展電力力的方向。目目前空冷機(jī)組組的煤耗比濕濕冷機(jī)組高約約19 g(kW*h)。影響空冷冷機(jī)組煤耗的的主要因素有有氣溫、大風(fēng)風(fēng)和運(yùn)行方式式等。要提高高空冷機(jī)組的的經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)應(yīng)從以下幾個(gè)個(gè)方面入手：(1