劉振宇

（西山煤電集團(tuán)公司發(fā)電分公司，山西 太原 030053）

·技術(shù)經(jīng)驗(yàn)·

武鄉(xiāng)電廠2×600 MW機(jī)組增設(shè)尖峰冷卻工程淺析

劉振宇

（西山煤電集團(tuán)公司發(fā)電分公司，山西 太原 030053）

武鄉(xiāng)電廠#1、#2機(jī)組投運(yùn)后，在夏天環(huán)境溫度高時(shí)，帶負(fù)荷能力不足，后經(jīng)提高空冷風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，帶負(fù)荷能力有所好轉(zhuǎn)，但是由于空冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在問(wèn)題，造成機(jī)組帶大負(fù)荷時(shí)背壓較高，不能滿足夏天帶滿負(fù)荷的要求，給機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)不利影響。為此提出解決方案，確定增設(shè)尖峰冷卻系統(tǒng)，并從改造總體設(shè)計(jì)、增設(shè)設(shè)備及系統(tǒng)、改造后效益等方面進(jìn)行了分析。

空冷風(fēng)機(jī)；背壓較高；尖峰冷卻系統(tǒng)；分析

1 背 景

武鄉(xiāng)電廠#1、#2汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的NZK600-16．7／5538／538型亞臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽輪機(jī)。汽輪機(jī)排汽采用直接空冷方式，設(shè)計(jì)換熱面積1 379 591 m2，迎風(fēng)面風(fēng)速1．995 m／s，電機(jī)功率75 kW，風(fēng)機(jī)直徑9 144 mm，數(shù)量64臺(tái)，管束型式為三排管。兩臺(tái)機(jī)組分別于2006年10月7日和2007年1月7日投運(yùn)。機(jī)組自投運(yùn)以來(lái)因空冷島設(shè)計(jì)問(wèn)題（主要是迎風(fēng)面風(fēng)速太?。┰斐蛇^(guò)夏帶負(fù)荷能力不足且高背壓運(yùn)行，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到30℃及以上時(shí)運(yùn)行背壓在32 kPa以上，運(yùn)行很不經(jīng)濟(jì)，有時(shí)需要降負(fù)荷運(yùn)行。同時(shí)電網(wǎng)調(diào)度對(duì)電量考核越來(lái)越嚴(yán)，對(duì)帶不上電網(wǎng)所給負(fù)荷值的機(jī)組要進(jìn)行考核。

2006年9月，#1機(jī)組168 h試運(yùn)期間在帶597 MW負(fù)荷時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)組背壓偏高，當(dāng)時(shí)環(huán)境溫度23℃，64臺(tái)風(fēng)機(jī)全速110%運(yùn)行，背壓26．6 kPa，過(guò)夏帶負(fù)荷能力明顯不足；經(jīng)過(guò)與空冷廠家聯(lián)系并計(jì)算后提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速到120%，帶負(fù)荷能力有所提高，但TRL工況背壓仍較設(shè)計(jì)值偏高5～10 kPa，環(huán)境溫度越高偏差值越大，最大時(shí)能達(dá)到15 kPa，如：2007年6月5日，#2機(jī)組帶600 MW負(fù)荷，環(huán)境溫度28．4℃，背壓35．6 kPa，空冷風(fēng)機(jī)電耗較設(shè)計(jì)考核值增大1 000 kWh左右。2009年6月24日，環(huán)境溫度37．6℃，#2機(jī)組帶600 MW負(fù)荷、噴淋水100%投運(yùn)時(shí)的背壓為37 kPa。2010年7月29日，環(huán)境溫度40℃，風(fēng)機(jī)全速120%、投噴淋水50%條件下，#1、#2機(jī)組最大負(fù)荷分別為490 MW、450 MW，遠(yuǎn)達(dá)不到600 MW要求，背壓32．8 kPa。隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的增加，空冷管束換熱效果會(huì)降低，空冷過(guò)夏帶負(fù)荷能力與高背壓運(yùn)行的問(wèn)題會(huì)更加突出。

2 實(shí)施方案

2010年8月，通過(guò)對(duì)采用濕式尖峰冷卻器、采用直接空冷（增加空冷島換熱面積）與采用表凝式間接空冷三個(gè)方案的全面比較，綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)布置、投資費(fèi)用、環(huán)保要求等多方面因素后，推薦采用濕式尖峰冷卻器方案。

2．1 總體改造方案

#1、#2機(jī)組在原有2根DN6000的豎直大排汽管道上各接出1根DN1800管道，匯合成DN2400的管道，接到尖峰凝汽器（每臺(tái)機(jī)設(shè)1臺(tái)）入口，在管道上設(shè)有膨脹節(jié)和電動(dòng)蝶閥。在夏季機(jī)組運(yùn)行背壓高時(shí)，打開(kāi)電動(dòng)蝶閥使一部分蒸汽流至凝汽器冷卻，緩解直接空冷散熱器的壓力，以達(dá)到降低背壓的目的。春、秋、冬季機(jī)組運(yùn)行背壓較低時(shí)，關(guān)閉閥門(mén)，使全部排汽通過(guò)直接空冷散熱器冷卻。尖峰凝汽器通過(guò)新裝的機(jī)力冷卻塔和循環(huán)水進(jìn)行冷卻，尖峰冷卻器凝結(jié)水自流到主機(jī)排汽裝置，抽空氣系統(tǒng)與主機(jī)相連。每臺(tái)機(jī)組設(shè)計(jì)抽出175 t／h蒸汽，循環(huán)冷卻水量6 000 t／h（配套2臺(tái)機(jī)力通風(fēng)冷卻塔），所配凝汽器面積1 800 m2（TP304材質(zhì)），環(huán)境溫度高于25℃投運(yùn)該系統(tǒng)，改造前夏季滿發(fā)背壓32 kPa，改造后夏季滿發(fā)背壓28 kPa，可降低背壓4 kPa，降低發(fā)電煤耗5 g／kWh，提高了機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性及帶負(fù)荷能力，并可免于電網(wǎng)調(diào)度考核。

2．2 增加的有關(guān)設(shè)備及系統(tǒng)

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)：設(shè)2根d920的循環(huán)冷卻水供回水母管至凝汽器。凝汽器設(shè)有膠球清洗裝置。

蒸汽系統(tǒng)：從主機(jī)排汽管道上接出DN2400的蒸汽管道至凝汽器，上設(shè)膨脹節(jié)和電動(dòng)蝶閥。

凝結(jié)水系統(tǒng)：排汽通過(guò)凝汽器冷卻后的凝結(jié)水通過(guò)自流回至主廠房0 m層的排汽裝置，與直接空冷散熱器冷卻后的凝結(jié)水混合后，進(jìn)入主機(jī)凝結(jié)水系統(tǒng)。

抽真空系統(tǒng)：真空系統(tǒng)接至主廠房?jī)?nèi)抽真空管道，以維持凝汽器的真空。

根據(jù)二期預(yù)留機(jī)力通風(fēng)冷卻塔和輔機(jī)循環(huán)水泵房場(chǎng)地條件，循環(huán)水系統(tǒng)擬采用母管制供水系統(tǒng)，即2臺(tái)機(jī)配3臺(tái)循環(huán)水泵、2臺(tái)機(jī)力通風(fēng)冷卻塔、供回水母管各1條。

循環(huán)水泵：2臺(tái)機(jī)組設(shè)3臺(tái)循環(huán)水泵，沒(méi)有設(shè)備水泵，流量3 305～5 428 m3／h。

機(jī)力塔：在二期預(yù)留場(chǎng)地上建兩臺(tái)機(jī)力通風(fēng)冷卻塔（占地面積38 m×23．2 m）。每臺(tái)機(jī)力通風(fēng)冷卻塔循環(huán)水量6 000 m3／h，淋水面積為20．8×20．8 m2，冷卻塔總高度19 m。

主循環(huán)水管道：與兩臺(tái)機(jī)A列布置的凝汽器出入口相連接的循環(huán)水管道在空冷平臺(tái)下并穿越廠區(qū)道路埋地敷設(shè)；循環(huán)水管道擬采用一條DN1400供水管、一條DN1400回水管。

補(bǔ)給水系統(tǒng)：本項(xiàng)目原補(bǔ)給水接自原有補(bǔ)給水系統(tǒng)，計(jì)劃將污水廠處理后的中水直接補(bǔ)入塔內(nèi)水池。

循環(huán)水處理系統(tǒng)：采用一期循環(huán)水加藥系統(tǒng)。維持循環(huán)水濃縮倍率在3．5倍左右。

電氣部分：對(duì)廠用電負(fù)荷進(jìn)行核算，電廠現(xiàn)有的高壓廠變和化學(xué)水干變?nèi)萘磕軡M足本期所增負(fù)荷的需要。

熱工控制部分：采用DCS系統(tǒng)控制，信號(hào)納入原DCS系統(tǒng)中：?jiǎn)卧獧C(jī)組部分控制（包括凝汽器系統(tǒng)等）納入原汽機(jī)DCS系統(tǒng)，公用部分控制（包括循環(huán)水泵、機(jī)力塔等）納入原公用DCS系統(tǒng)。

3 工程造價(jià)

#1、#2機(jī)組技術(shù)改造可研投資估算3 807萬(wàn)元。

該項(xiàng)目作為節(jié)能技改工程獲得了世行GEF火電效率贈(zèng)款資金1 051萬(wàn)元，主要用于設(shè)備采購(gòu)（真空蝶閥、金屬膨脹節(jié)、膠球清洗裝置、高壓控制裝置與電纜、控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)儀表、循環(huán)水供水裝置）。技改工程總投資3 784萬(wàn)元（包括世行增款資金），實(shí)際投資2 733萬(wàn)元。

4 效益分析

2012年6月1日，#1機(jī)尖峰裝置試運(yùn)行，負(fù)荷453 MW，環(huán)境溫度25℃，真空由68 kPa提高至72 kPa。2012年6月7日#2機(jī)尖峰裝置試運(yùn)行，負(fù)荷466 MW，環(huán)境溫度21℃，真空由72 kPa提高至76 kPa。基本達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，詳細(xì)節(jié)能數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，表2。

表1 #1機(jī)節(jié)能數(shù)據(jù)表

通過(guò)參數(shù)對(duì)比，#1機(jī)真空提高平均值為3．17 kPa。#2機(jī)真空提高平均值為3．43 kPa。兩臺(tái)機(jī)組真空提高平均為：3．3 kPa。真空提高1 kPa可降低煤耗約1．25 g／kWh。單臺(tái)機(jī)可降低煤耗約：1．25 g／kWh×3．3=4．125 g／kWh。

尖峰裝置年運(yùn)行小時(shí)數(shù)為（4月底至9月底）：

單臺(tái)機(jī)組每年煤耗可降低：

每噸標(biāo)煤按770元（含稅）計(jì)算，則單臺(tái)機(jī)組每年可節(jié)約資金：

770元／t×5 593．5t／年=430．699 5萬(wàn)元／年

兩臺(tái)機(jī)組每年可節(jié)約資金：

518．672萬(wàn)元×2=861．399萬(wàn)元

每年尖峰設(shè)備運(yùn)行用水量及用電量費(fèi)用：

設(shè)計(jì)水耗每小時(shí)353 m3，水費(fèi)按2．1元／m3計(jì)算；設(shè)計(jì)電耗每小時(shí)1 570 kWh，電價(jià)按照成本價(jià)0．32元／kWh計(jì)算：

353×2260×2．1元=167．54萬(wàn)元

1 570×2 260×0．32元=113．54萬(wàn)元

兩項(xiàng)合計(jì)：

167．54萬(wàn)元+113．54萬(wàn)元=281．08萬(wàn)元

綜上所述兩臺(tái)機(jī)組每年可節(jié)省費(fèi)用：

861．399萬(wàn)元-281．08萬(wàn)元=580．319萬(wàn)元

按實(shí)際投資2 733萬(wàn)元計(jì)算，則不到5年即可收回投資成本。

上述計(jì)算未考慮投運(yùn)尖峰系統(tǒng)增加電量帶來(lái)的收益和減少調(diào)度考核的收益。另外實(shí)際投運(yùn)尖峰系統(tǒng)可以從4月份投運(yùn)一直持續(xù)到10月底，投資效益會(huì)更加顯著。

表2 #2機(jī)節(jié)能數(shù)據(jù)表

［1］ 李 青，公維平．火力發(fā)電廠節(jié)能和指標(biāo)管理技術(shù)［M］．北京：中國(guó)電力出版社，2009：41-42．

［2］ 汪 耕，李希明．大型汽輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)制造與運(yùn)行（精）［M］．上海：上?？萍汲霭嫔?，2010：69-72．

Analysis on Installing Peak Cooling Engineering of 2×600 MW Unit in Wuxiang Power Plant

Liu Zhen-yu

After#1 and#2 unit of Wuxiang power plant put into operation，when the ambient temperature is high in summer，loading capacity is obviously insufficient．After increase the air cooling fan speed，load carrying capacity has improved，but because of the existing problems in the design of air cooling system，cause the units with high load，backpressure is high，can not meet the requirements of the summer with full load，bring about adverse influence to the safe and economic operation of the units．Therefore proposes solutions，determines adding the peak cooling system，and has carried on the analysis from the transformation overall design，the adding equipment and system，the efficiency reformed and other aspect．

Air cooler；Higher backpressure；Peak cooling system；Analysis

TD612

B

1672-0652（2013）10-0055-03

2013-07-02

劉振宇（1980—），男，山西忻州人，2003年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，工程師，主要從事火電廠技術(shù)管理工作（E-mail）15840513＠qq．com