直接空冷機(jī)組冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況與環(huán)境風(fēng)的關(guān)系

直接空冷機(jī)組冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況與環(huán)境風(fēng)的關(guān)系林寶慶1潘宇峰2朱寶田11西安熱工研究院有限公司710032,2山西華能榆社電力有限責(zé)任公司031800)摘要對(duì)山西華能榆社電力有限責(zé)任公司300MW直接空冷機(jī)組在環(huán)境風(fēng)速增大、風(fēng)向發(fā)生變化和環(huán)境溫度升高時(shí)運(yùn)行工況的測(cè)試表明，空冷島風(fēng)機(jī)群冷卻風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況發(fā)生了改變，耗功增加。獲得了各工況的冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況和耗功與環(huán)境風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫變化之間的關(guān)系，可指導(dǎo)直接空冷機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。關(guān)鍵詞直接空冷冷卻風(fēng)機(jī)環(huán)境風(fēng)TheRelationshipsbetweenWindandDraftFansOperationfortheDirectDry-CoolingUnitLINBaoqing1,PANYufeng2,ZHUBaotian1(1Xi'anThermalPowerResearchInstituteCo.,Ltd,2ShanxiHuanengYushePowerCo.,Ltd)Abstract:Theyhavebeendonethatthetestsofoperationfordirectdry-cooling300MWunitinShanxiHuanengYushePowerCo.,Ltd.Thetestsindicate,draftfansoperationchangeandtheirpowerconsumptionincreasealongwithwindspeed,winddirectionandtemperature.Thispapersummarizestherelationshipsbetweendraftfansoperation,theirpowerconsumption,andwindspeed,winddirection,temperature.Thesewouldguidetheoperationsafelyandeconomicallyforthedirectdry-coolingunit.簡(jiǎn)介山西華能榆社電力有限責(zé)任公司#3和#4機(jī)組為300MW直接空冷機(jī)組，安裝武漢鍋爐廠WGZ1053/17.5-1型鍋爐和上海汽輪機(jī)廠NZK300-16.7/538型汽輪機(jī)及東方電機(jī)廠QFSN-300-2-20C型發(fā)電機(jī)，相繼于2004年10月和11月投產(chǎn)發(fā)電。每臺(tái)空冷汽輪機(jī)排汽由6列共24個(gè)尖形屋頂式空冷凝汽器冷卻單元凝結(jié)（18個(gè)順流式空冷凝汽器和6個(gè)逆流式空冷凝汽器，3順夾1逆配置），空冷凝汽器由張家口巴克—杜爾換熱器公司制造，每個(gè)冷卻單元使用10組鍍鋅繞片式三排橢圓管管束和一臺(tái)提供冷卻空氣的直徑9.754米5葉片鼓風(fēng)式雙速軸流風(fēng)機(jī)。#3和#4空冷島北南相連，平行于汽機(jī)廠房外，平臺(tái)高34米，平臺(tái)四周設(shè)擋風(fēng)墻，高與排汽分配管高齊平?？绽鋶u西面與汽機(jī)廠房相鄰，東面為主進(jìn)風(fēng)口。#3空冷島北面為輔進(jìn)風(fēng)口，#4空冷島南面為輔進(jìn)風(fēng)口。北丨輔進(jìn)風(fēng)口主進(jìn)風(fēng)口東主進(jìn)風(fēng)口主進(jìn)風(fēng)口東主進(jìn)風(fēng)口輔進(jìn)風(fēng)口南]圖1 #3、#4空冷島與汽機(jī)廠房的方向與位置6列空冷凝汽器由北向南按1至6列編號(hào)，各列風(fēng)機(jī)由西向東的位序按1至4位編號(hào)。圖1示出#3、#4空冷島與汽機(jī)廠房的方向與位置。西安熱工研究院有限公司和山西華能榆社電力有限責(zé)任公司于2005年12月下旬進(jìn)行環(huán)境風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫變化對(duì)機(jī)組和空冷島風(fēng)機(jī)群冷卻風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的影響的測(cè)試研究。測(cè)試項(xiàng)目和使用的儀器儀表：在空冷島附近采用空盒式氣壓表測(cè)量大氣壓力，采用輕便三杯風(fēng)向風(fēng)速表測(cè)量風(fēng)向風(fēng)速，采用數(shù)字測(cè)溫儀在每臺(tái)風(fēng)機(jī)的出口處測(cè)量空冷凝汽器入口空氣溫度。采用超聲波流量計(jì)測(cè)量凝結(jié)水流量。排汽壓力、排汽溫度、各低壓加熱器進(jìn)汽壓力、進(jìn)汽溫度、進(jìn)口水溫、出口水溫采用現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行DCS數(shù)據(jù)。在風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的就地控制柜記錄顯示的各臺(tái)的功率值或采用各臺(tái)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況與電流值的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的DCS數(shù)據(jù)。每工況測(cè)試數(shù)據(jù)記錄0.5h，測(cè)試期間空冷島風(fēng)機(jī)群電機(jī)控制柜顯示的各風(fēng)機(jī)功率或風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況與電流值每15min記錄一次，其他包括機(jī)組負(fù)荷、主蒸汽壓力、溫度、流量、調(diào)節(jié)級(jí)壓力等數(shù)據(jù)每5min記錄一次?？绽鋶u冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況與風(fēng)機(jī)入口氣溫的關(guān)系#4機(jī)組在測(cè)試時(shí)段，離地面10m標(biāo)高的環(huán)境風(fēng)速小于3m/s。主進(jìn)風(fēng)口在東面，南面為輔進(jìn)風(fēng)口。主蒸汽壓力、溫度、流量、調(diào)節(jié)級(jí)壓力、機(jī)組背壓和負(fù)荷穩(wěn)定。表1示出#4機(jī)組2005年12月22日1#4、2#4和23日3#4至6#4各測(cè)試工況時(shí)段空冷島風(fēng)機(jī)群冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況和風(fēng)機(jī)電機(jī)控制柜出線端功率與風(fēng)機(jī)入口氣溫、環(huán)境風(fēng)速風(fēng)向的關(guān)系。圖2示出23日3#4至6#4測(cè)試工況的這些關(guān)系曲線。分析#4機(jī)的這些測(cè)試數(shù)據(jù)可知：（1）空冷凝汽器入口氣溫變化時(shí)，空冷島在冬季小風(fēng)下，是以改變風(fēng)機(jī)群風(fēng)機(jī)的不同轉(zhuǎn)速來維持機(jī)組背壓和負(fù)荷的穩(wěn)定。風(fēng)機(jī)功耗隨入口氣溫的上升而增大。如表1中#4機(jī)12月23日3#4至6#4測(cè)試工況（9：30—11：30）所示，空冷凝汽器風(fēng)機(jī)入口氣溫變化時(shí)，空冷島是以改變風(fēng)機(jī)群冷卻風(fēng)機(jī)的不同轉(zhuǎn)速來維持機(jī)組背壓和負(fù)荷的穩(wěn)定。風(fēng)機(jī)入口氣溫從-7.33°C上升到0.25，風(fēng)機(jī)電機(jī)控制柜出線端總功率從1746.3kW上升到2083.2kW。

表1#4機(jī)空冷島冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況與入口氣溫、環(huán)境風(fēng)速風(fēng)向的關(guān)系#4機(jī)機(jī)組風(fēng)機(jī)入環(huán)境風(fēng)速風(fēng)機(jī)群風(fēng)機(jī)電機(jī)1#4至6#4負(fù)荷口氣溫/ms-1運(yùn)轉(zhuǎn)狀況出線端功工況/MW/°C風(fēng)向率/kW12月22日1#307.593.412.766臺(tái)低速、16臺(tái)高速、17：00?17：15南偏西30。2臺(tái)停（1-4、6-3）12月22日1#305.983.412.766臺(tái)低速、16臺(tái)高速、17：15~17：30南偏西30。2臺(tái)停（1-4、6-3）12月22日2#305.152.700.457臺(tái)低速、16臺(tái)高速、17：30~17：45南偏西20。1臺(tái)停（1列-4位）12月22日2#307.242.700.457臺(tái)低速、16臺(tái)高速、17：45?18：00南偏西20。1臺(tái)停（1列-4位）12月23日3#300.64-7.331.478臺(tái)低速、16臺(tái)高速1746.309：30?09：45南偏東20。12月23日3#299.12-7.331.477臺(tái)低速、17臺(tái)高速1830.809：45~10：00南偏東20o12月23日4#300.19-5.330.827臺(tái)低速、16臺(tái)高速、1737.010：00~10：15南偏東30o1臺(tái)停（6列-2位）12月23日4#302.32-5.330.826臺(tái)低速、17臺(tái)高速、1816.010：15~10：30南偏東30o1臺(tái)停（6列-3位）12月23日5#296.49-1.741.205臺(tái)低速、18臺(tái)高速、1918.110：30~10：45南偏東20o1臺(tái)停（6列-3位）12月23日5#301.15-1.741.204臺(tái)低速、19臺(tái)高速、1975.510：45~11：00南偏東20o1臺(tái)停（6列-3位）12月23日6#303.120.251.203臺(tái)低速、20臺(tái)高速、2083.211：00~11：15南偏東20o1臺(tái)停（6列-3位）12月23日6#303.430.251.203臺(tái)低速、20臺(tái)高速、2053.911：15~11：30南偏東20o1臺(tái)停（6列-3位）

一?一環(huán)境風(fēng)速m/s■一一?一環(huán)境風(fēng)速m/s■一環(huán)境氣溫便風(fēng)機(jī)電機(jī)總功率kWx1009.49.69.810.010.210.410.610.811.011.211.4#4空冷島2005年12月23日測(cè)試時(shí)段(h)圖2#4機(jī)組3#4至6#4工況的關(guān)系曲線1050-5（2）在冬季小風(fēng)下，風(fēng)向的變化對(duì)空冷凝汽器散熱的影響，比風(fēng)速的變化來得明顯。#4機(jī)12月22日1#4至2#4測(cè)試工況（17：00—18：00）和12月23日3#4至4#4測(cè)試工況（9：30—10：30）這兩測(cè)試時(shí)段空冷島風(fēng)機(jī)群風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況相近，而前者與后者的風(fēng)機(jī)入口氣溫分別處于零上與零下攝氏度。說明，在冬季小風(fēng)下，對(duì)著#4空冷島南面輔進(jìn)風(fēng)口吹來南偏西20°—30°風(fēng)，比吹來南偏東20°—30°風(fēng)，更有利于#4空冷島的散熱。環(huán)境風(fēng)速風(fēng)向的變化帶來空冷島冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的改變表2示出#3機(jī)組2#3、環(huán)境風(fēng)改變的1#3和機(jī)組降負(fù)荷的3#3三個(gè)測(cè)試工況的測(cè)試數(shù)據(jù)。表2中#3機(jī)組1#3和2#3兩測(cè)試工況的機(jī)組負(fù)荷、主蒸汽壓力、溫度、主蒸汽流量、汽輪機(jī)排汽量相近；空冷凝汽器風(fēng)機(jī)入口氣溫相近，但環(huán)境風(fēng)速、風(fēng)向變化了，引起兩測(cè)試工況空冷島風(fēng)機(jī)群冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況改變：（1）測(cè)試工況1#3（12月21日17：15—17：45）環(huán)境風(fēng)速V=4.33m/s,風(fēng)向西（#3空冷島北面為輔進(jìn)風(fēng)口）；空冷凝汽器風(fēng)機(jī)入口氣溫零下7.1°C；機(jī)組負(fù)荷307.46MW；超聲波流量計(jì)測(cè)得凝結(jié)水流量759.23m3/h；表2 #3機(jī)組2#3工況、環(huán)境風(fēng)改變的1#3工況和機(jī)組降負(fù)荷的3#3工況#3機(jī)1#3、2#3、1#3(12月2#3(12月1#3與2#33#3(12月3#3與2#33#3測(cè)試工況21日17：1522日9：45相差值和22日15：45相差值—17：45)—10：15)百分比—16：15)〃百分比/%機(jī)組負(fù)荷/MW307.46303.22235.9867.26//22.2主蒸汽壓力/MPa16.02016.0015.87主蒸汽溫度/°C540.81539.40539.69主蒸汽流量/th-11034.771022.51755.75266.76//26.1調(diào)節(jié)級(jí)壓力/MPa12.2412.449.01排汽壓力/kPa17.5818.2415.68汽輪機(jī)排汽量169.85合169.26合139.44合29.78//17.6/kgs-1611.44t/h609.33t/h501.99t/h107.34t/h凝結(jié)水量/m3h-1759.23749.70577.34環(huán)境風(fēng)速/ms-14.331.133.201.27環(huán)境風(fēng)向西北偏東30。北偏東10。風(fēng)機(jī)入口氣溫/C零下7.1零下7.880.785.13空冷島風(fēng)機(jī)14臺(tái)高速、13臺(tái)高速、約110kW,14臺(tái)高速、運(yùn)轉(zhuǎn)狀況10臺(tái)低速11臺(tái)低速約4.58%10臺(tái)低速汽輪機(jī)排汽量169.85kg/s(611.44t/h)；工況開始時(shí)與結(jié)束時(shí)，風(fēng)機(jī)群14臺(tái)高速、10臺(tái)低速運(yùn)轉(zhuǎn)。(2)測(cè)試工況2#3(12月22日9：45—10：15)環(huán)境風(fēng)速V=1.13m/s,風(fēng)向北偏東30°；空冷凝汽器風(fēng)機(jī)入口氣溫零下7.88°C；機(jī)組負(fù)荷303.22MW；超聲波流量計(jì)測(cè)得凝結(jié)水流量749.70m3/h；汽輪機(jī)排汽量169.26kg/s(609.33t/h)；工況開始時(shí)，風(fēng)機(jī)群9臺(tái)高速、14臺(tái)低速運(yùn)轉(zhuǎn)、1臺(tái)停轉(zhuǎn)工況結(jié)束時(shí)，風(fēng)機(jī)群13臺(tái)高速、11臺(tái)低速運(yùn)轉(zhuǎn)。這表明，#3空冷島在風(fēng)機(jī)入口氣溫相近，環(huán)境風(fēng)速?gòu)?.13m/s增至4.33m/s,即增大3.20m/s，同時(shí)風(fēng)向北偏東30°變?yōu)槲黠L(fēng)時(shí)，風(fēng)機(jī)群高速運(yùn)轉(zhuǎn)的冷卻風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)增多，風(fēng)機(jī)群功耗至少增加約110kW，即至少增加4.58%；風(fēng)速如再增大，功耗增加的百分?jǐn)?shù)將很快超過10%。表2中示出#3機(jī)組2005年12月22日15：45—16：15降負(fù)荷的3#3測(cè)試工況圖3示出12月22日#3機(jī)組降負(fù)荷時(shí)，機(jī)組的調(diào)節(jié)級(jí)壓力和主蒸汽流量的變化。⑴主蒸汽流量t/h（X100）30（2）調(diào)節(jié)級(jí)壓力MPa30⑶機(jī)組負(fù)荷MW（X10） 2520151010111213141516#3機(jī)組2005年12月22日測(cè)試時(shí)段（h）圖3#3機(jī)組降負(fù)荷、主蒸汽流量、調(diào)節(jié)級(jí)壓力的變化曲線下列的#4機(jī)3#4測(cè)試工況（12月23日9：30—10：00）與表2中#3機(jī)2#3測(cè)試工況（12月22日9：45—10：15）的環(huán)境條件和機(jī)組負(fù)荷相近，主蒸汽壓力、溫度、調(diào)節(jié)級(jí)壓力、汽輪機(jī)排汽壓力和排汽量相近。風(fēng)機(jī)入口氣溫相近，環(huán)境風(fēng)速均小，風(fēng)向也各對(duì)著各自的南面或北面的輔進(jìn)風(fēng)口（主進(jìn)風(fēng)口都在東面）。#4機(jī)3#4測(cè)試工況（12月23日9：30—10：00）環(huán)境風(fēng)速V=1.47m/s，風(fēng)向南偏東20°（#4空冷島南面為輔進(jìn)風(fēng)口）；空冷凝汽器風(fēng)機(jī)入口氣溫零下7.33°C；機(jī)組負(fù)荷299.93MW；超聲波流量計(jì)測(cè)得凝結(jié)水流量752.70m3/h；汽輪機(jī)排汽量164.54kg/s（592.34t/h）。該測(cè)試工況與表2中#3機(jī)2#3測(cè)試工況的測(cè)試數(shù)據(jù)表明：（1）#4機(jī)組主蒸汽流量比#3機(jī)組小4.56%，它與兩機(jī)組的真空嚴(yán)密性程度或機(jī)組效率有關(guān)（負(fù)荷僅比#3機(jī)組小1.09%）；（2）#4機(jī)3#4測(cè)試工況空冷島風(fēng)機(jī)群16臺(tái)高速運(yùn)轉(zhuǎn)、8臺(tái)低速運(yùn)轉(zhuǎn)；#3機(jī)2#3測(cè)試工況空冷島風(fēng)機(jī)群13臺(tái)高速運(yùn)轉(zhuǎn)、11臺(tái)低速運(yùn)轉(zhuǎn)。在兩座空冷島風(fēng)機(jī)群冷卻風(fēng)機(jī)性能相近的情況下，這兩機(jī)組測(cè)試工況的風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況