陳淑琴,王 進(jìn)

(山西電力科學(xué)研究院,山西太原 030001)

直接空冷機(jī)組空冷系統(tǒng)運(yùn)行特性分析

陳淑琴,王 進(jìn)

(山西電力科學(xué)研究院,山西太原 030001)

以代表山西南北兩地不同氣溫特性、不同年負(fù)荷特性的2臺空冷機(jī)組作為研究對象,分析了空冷機(jī)組年運(yùn)行負(fù)荷率、背壓分布情況與環(huán)境特性和機(jī)組設(shè)計(jì)參數(shù)的變化關(guān)系,發(fā)現(xiàn)了機(jī)組運(yùn)行方式存在的問題,并探討了機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行的調(diào)整潛力。

空冷機(jī)組;負(fù)荷率;背壓;優(yōu)化運(yùn)行

0 引言

目前,我國大容量直接空冷機(jī)組已廣泛采用,在北方缺水地區(qū),基本采用了直接空冷冷卻系統(tǒng),直接空冷技術(shù)已在超臨界、超 (超)臨界機(jī)組中推廣應(yīng)用。系統(tǒng)分析不同類型空冷散熱器的設(shè)計(jì)特性和運(yùn)行特性,是開展好直接空冷機(jī)組優(yōu)化設(shè)計(jì)和運(yùn)行控制工作的基礎(chǔ)。為分析比較不同氣象條件、不同類型直接空冷機(jī)組的設(shè)計(jì)特性及實(shí)際運(yùn)行特性,重點(diǎn)選擇了有代表性氣象條件的2臺機(jī)組進(jìn)行全面的比較和分析。

1 2臺機(jī)組空冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)特性的比較

2 臺機(jī)組的空冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。由表1可以看出,漳澤電力股份有限公司蒲洲發(fā)電分公司(以下簡稱 “蒲洲”)與國電電力大同第二熱電廠(以下簡稱 “大二”)相比,因其環(huán)境溫度高,空冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初始溫差I(lǐng)TD(Iinitial Temperature Differece)值減小,風(fēng)機(jī)變頻范圍增加,這樣就可彌補(bǔ)環(huán)境溫度升高對機(jī)組不滿發(fā)小時(shí)數(shù)的影響。

表1 典型直接空冷機(jī)組空冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)比較

2 兩個地區(qū)環(huán)境氣溫特性比較

為研究典型氣象參數(shù)對直接空冷機(jī)組的影響,對永濟(jì)和大同兩個地區(qū)的環(huán)境氣溫特性進(jìn)行了比較。由圖1可以看出,環(huán)境溫度小于0℃的概率大同占到25%,而永濟(jì)不到8%,大于12℃的氣溫,大同占到45%,永濟(jì)為60%。以3℃為間隔,出現(xiàn)概率超過4%的溫度范圍大同為-12℃到27℃,而永濟(jì)為-3℃到33℃。

圖1 大同和永濟(jì)地區(qū)氣溫間隔3℃的環(huán)境溫度概率分布

當(dāng)把永濟(jì)的環(huán)境溫度各點(diǎn)均減小5℃后,在環(huán)境溫度大于25℃的溫度范圍內(nèi),兩地區(qū)的環(huán)境溫度的概率分布基本重合,而空冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)模主要決定于高氣溫區(qū)的的溫度分布,這樣通過平移高氣溫區(qū)環(huán)境溫度的概率分布,獲得的溫度偏差,可比較確定不同地區(qū)機(jī)組空冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)模的差異。一般該溫度偏差與極端最高氣溫的差值基本接近。蒲洲300MW機(jī)組考核工況下ITD值較大二低3.2℃,風(fēng)機(jī)變頻范圍增加5%,可使ITD值下降1.5℃,兩者相加為4.7℃,ITD值的下降幅與極端最高氣溫的差值也基本相當(dāng),這樣可使2臺機(jī)組的不滿發(fā)小時(shí)數(shù)基本相當(dāng)。

3 2臺機(jī)組年運(yùn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析研究

3.1 2臺機(jī)組不同氣溫段下各負(fù)荷率運(yùn)行時(shí)間概率分布的比較

對2個電廠全年運(yùn)行每間隔1 h的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行了收集和整理,計(jì)算確定出的不同氣溫段下各負(fù)荷率運(yùn)行時(shí)間概率分布見表2,機(jī)組平均負(fù)荷率與氣溫關(guān)系的比較見圖2。

表2 2臺機(jī)組不同氣溫段下各負(fù)荷率運(yùn)行時(shí)間概率分布的比較

圖2 大二和蒲洲電廠平均負(fù)荷率與氣溫關(guān)系的比較

由表1和圖2可以看出,機(jī)組的不同溫度段的平均負(fù)荷率隨氣溫升高而升高,高氣溫下,滿負(fù)荷率的比例明顯增加,環(huán)境溫度大于30℃后幾乎無60%下的負(fù)荷。這一運(yùn)行特點(diǎn)決定了空冷機(jī)組設(shè)計(jì)和運(yùn)行中需重點(diǎn)解決的問題,即機(jī)組過夏滿發(fā)問題和冬季防凍與優(yōu)化運(yùn)行調(diào)整工作。

大二600MW機(jī)組低溫段的滿負(fù)荷率在10%～15%,而高溫段達(dá)到60%,年95%以上的負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間占20%;與大二600 MW機(jī)組相比,蒲洲300 MW機(jī)組調(diào)峰范圍小,年平均負(fù)荷高于大二600 MW機(jī)組,各負(fù)荷分布密度較為均勻。不同氣溫下負(fù)荷分布密度主要決定于電網(wǎng)不同季節(jié)及晝夜負(fù)荷率的變化,同時(shí)與電網(wǎng)不同的習(xí)慣性調(diào)度方式也有一定的關(guān)系。

3.2 2臺機(jī)組不同背壓運(yùn)行時(shí)間概率與負(fù)荷率關(guān)系的比較

通過對2臺機(jī)組年運(yùn)行背壓統(tǒng)計(jì),得到2臺機(jī)組不同背壓運(yùn)行時(shí)間概率與負(fù)荷率關(guān)系見表3,2臺機(jī)組運(yùn)行背壓與氣溫的統(tǒng)計(jì)關(guān)系如圖3、圖4。

表3 2臺機(jī)組不同背壓運(yùn)行時(shí)間概率與負(fù)荷率關(guān)系的比較

圖3 大二600 MW機(jī)組運(yùn)行背壓與氣溫的統(tǒng)計(jì)關(guān)系

圖4 蒲洲300 MW機(jī)組運(yùn)行背壓與氣溫的統(tǒng)計(jì)關(guān)系

機(jī)組的運(yùn)行背壓對機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性有顯著的影響。針對大二600 MW機(jī)組冬季運(yùn)行背壓偏高的問題,通過對機(jī)組冬季運(yùn)行背壓進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)整,使低氣溫區(qū) 50%負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行背壓降到6 kPa,80%負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行背壓降到8 kPa,滿負(fù)荷調(diào)整到9～10 kPa,調(diào)整后運(yùn)行一年的運(yùn)行統(tǒng)計(jì)表明:大二600 MW機(jī)組全年運(yùn)行小時(shí)的平均背壓為12.9 kPa,年運(yùn)行11 kPa以下的運(yùn)行時(shí)間為65.5%,12.5kPa以下的運(yùn)行時(shí)間為76%。蒲洲300 MW機(jī)組調(diào)整前全年運(yùn)行小時(shí)的平均背壓為15.6 kPa,年運(yùn)行11 kPa以下的運(yùn)行時(shí)間為36.6%,12.5 kPa以下的運(yùn)行時(shí)間為3.4%。機(jī)組的運(yùn)行背壓主要集中在9.5～22.5 kPa的范圍內(nèi)。

蒲洲300 MW機(jī)組高負(fù)荷區(qū)的背壓與環(huán)境溫度關(guān)系與大二600 MW機(jī)組基本相當(dāng),但由于該機(jī)組設(shè)計(jì)ITD值比大同低3.2℃,同時(shí)空冷風(fēng)機(jī)調(diào)頻范圍大,因此其實(shí)際運(yùn)行性能較大二600 MW機(jī)組差。中低負(fù)荷下的運(yùn)行背壓偏高,應(yīng)主要與風(fēng)機(jī)運(yùn)行調(diào)整方式有關(guān)。

蒲洲300 MW機(jī)組平均背壓明顯高于大二600 MW機(jī)組,與機(jī)組平均負(fù)荷率高、空冷系統(tǒng)性能差、空冷風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式有關(guān)。蒲洲300 MW機(jī)組調(diào)整前最低運(yùn)行背壓為10 kPa,近期通過對該機(jī)組的試驗(yàn)調(diào)整工作,可使機(jī)組80%負(fù)荷下的經(jīng)濟(jì)背壓降到7.5 kPa,100%負(fù)荷降到了8 kPa,明顯提高了機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié)束語

環(huán)境氣溫條件是影響空冷機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的主要因素,在環(huán)境溫度高的地區(qū),應(yīng)適當(dāng)增加空冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)模,減小系統(tǒng)的ITD值來保證機(jī)組在高氣溫下的出力和經(jīng)濟(jì)性要求?？绽湎到y(tǒng)實(shí)際運(yùn)行背壓除與空冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)模及環(huán)境氣溫年分布規(guī)律有關(guān)外,機(jī)組負(fù)荷率分布對其也有較大的影響,尤其在機(jī)組空冷系統(tǒng)性能差,風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式不當(dāng)?shù)那闆r下,對機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性將產(chǎn)生很大的影響。機(jī)組空冷系統(tǒng)性能差主要影響高負(fù)荷、高氣溫段的經(jīng)濟(jì)性,而風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式對低負(fù)荷、低氣溫段的經(jīng)濟(jì)性影響更為明顯。因此,解決好機(jī)組防冬與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)系,開展空冷系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行工作對提高空冷機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性具有重要的作用。

Analysison the Operating of Air-cooling System in the Direct Air-cooling Unit

CHEN Shu-qin,WANG Jin
(Shanxi Electric Power Research Institute,Taiyuan,Shanxi 030001,China)

Taking the two air-cooling unit,which represent the different temperature characteristics and different load characteristics of the northern and southern region in Shanxi,as the study ob jects,this paper analyses how the annual operating load rate of the air-cooling units and back p ressure distribution relate to the environmental p roperties and the unit design parameters.The study reveals the p rob lem s in the units operating mode and thereof explores thead justment potential of the units'op tim ized operation.

air-cooling unit;load rate;back pressure;optimized operation

TM 264.1

B

1671-0320(2010)03-0038-03

2009-12-29,

2010-04-13

陳淑琴 (1972-),女,山西應(yīng)縣人,2008年畢業(yè)于山西大學(xué)工程學(xué)院熱能與動力工程專業(yè),工程師,從事汽輪機(jī)專業(yè);

王 進(jìn) (1980-),男,山西保德人,2007年畢業(yè)于太原理工大學(xué)熱能與動力工程專業(yè),碩士,工程師,從事汽輪機(jī)專業(yè)。