陳秀軍

[摘 要]針對(duì)直接空冷機(jī)組夏季高溫天氣散熱不良造成真空低嚴(yán)重限制機(jī)組負(fù)荷的問(wèn)題，通過(guò)多種方法的實(shí)踐探索，提高了機(jī)組真空度、增強(qiáng)了機(jī)組帶負(fù)荷能力，為同類(lèi)型機(jī)組夏季真空低限負(fù)荷問(wèn)題提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。

[關(guān)鍵詞]空冷 出力受限 尖峰凝汽器 噴淋 超頻

中圖分類(lèi)號(hào)：U64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）17-0318-02

0引言

直接空冷系統(tǒng)夏季低真空運(yùn)行是影響機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要問(wèn)題。內(nèi)蒙古大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：托克托發(fā)電公司）5、6、7、8號(hào)直接空冷機(jī)組從投產(chǎn)以來(lái)一直面臨夏季限負(fù)荷的問(wèn)題。當(dāng)環(huán)境溫度大于30℃時(shí)，負(fù)荷500MW工況，機(jī)組平均真空只有-57kPa。（機(jī)組額定容量600MW，實(shí)際最高負(fù)荷只能達(dá)到500MW，鍋爐熱負(fù)荷已達(dá)到最大連續(xù)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷）。每年6、7、8月份電網(wǎng)處于迎峰渡夏高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)期，在此期間電網(wǎng)對(duì)負(fù)荷的需求偏高，因此夏季機(jī)組會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間大負(fù)荷、低真空的運(yùn)行工況。在這種工況下，一旦出現(xiàn)大風(fēng)天氣及熱風(fēng)回流等不利條件，極易造成機(jī)組真空低RB動(dòng)作、甚至因真空低機(jī)組跳閘。

1、系統(tǒng)概述

托克托發(fā)電公司是我國(guó)最大的火力發(fā)電公司，目前擁有8×600MW和2×300MW在役火電機(jī)組，2×660MW在建火電機(jī)組，其中5、6、7、8號(hào)機(jī)組為4×600MW直接空冷汽輪發(fā)電機(jī)組，排汽采用直接空氣冷卻技術(shù)冷卻。直接空冷系統(tǒng)由空冷凝汽器、空冷風(fēng)機(jī)、凝汽器抽真空系統(tǒng)及空冷散熱器清洗系統(tǒng)等組成。每臺(tái)機(jī)組空冷平臺(tái)上共安裝有56組空冷凝汽器，分為8排冷卻單元，每排有7組空冷凝汽器，其中第2、第6組為逆流凝汽器，其余5組為順流凝汽器。每組空冷凝汽器由12個(gè)散熱器管束組成，以接近60°角組成等腰三角形A型結(jié)構(gòu)，兩側(cè)分別布置6個(gè)散熱器管束。散熱器管束為單排扁平翅片管，采用鍍鋁防腐工藝處理。

2、空冷系統(tǒng)存在的問(wèn)題

托克托發(fā)電公司5—8號(hào)機(jī)組自投產(chǎn)以來(lái)每年夏季環(huán)境溫度高時(shí)機(jī)組真空僅-50kPa左右，機(jī)組真空-65kPa才可以滿(mǎn)負(fù)荷發(fā)電。如：2010年7月6日中午環(huán)境溫度33℃，5號(hào)機(jī)負(fù)荷477MW真空維持-51kPa，所以環(huán)境溫度高是限制空冷機(jī)組出力的重要因素。同時(shí)由于環(huán)境溫度高引起真空低嚴(yán)重影響了機(jī)組能耗指標(biāo)，運(yùn)行極不經(jīng)濟(jì)。存在的主要問(wèn)題有：

2.1 空冷機(jī)組真空低，影響電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)度、調(diào)整。每年6、7、8月份電網(wǎng)處于迎峰渡夏高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)期，在此期間電網(wǎng)對(duì)負(fù)荷的需求偏高，而由于夏季環(huán)境溫度高，空冷系統(tǒng)散熱差無(wú)法滿(mǎn)足機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，機(jī)組被迫降出力運(yùn)行，造成機(jī)組出力無(wú)法滿(mǎn)足電網(wǎng)需求，影響電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)度、調(diào)整。在電網(wǎng)上旋備不足時(shí)，給電網(wǎng)運(yùn)行造成安全隱患。

2.2 空冷機(jī)組真空低，影響機(jī)組運(yùn)行安全性。夏季大負(fù)荷期間，由于環(huán)境溫度高，空冷機(jī)組負(fù)荷高、真空低，一旦出現(xiàn)大風(fēng)天氣及熱風(fēng)回流等不利情況，極易造成機(jī)組真空低RB動(dòng)作、甚至因真空低機(jī)組跳閘。而且由于真空低，機(jī)組負(fù)荷高，鍋爐煤量供應(yīng)達(dá)到上限值，在此工況長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行鍋爐極易出現(xiàn)管壁超溫和爐膛結(jié)焦，給鍋爐安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。長(zhǎng)時(shí)間的低真空運(yùn)行，對(duì)汽輪機(jī)軸系、葉片也會(huì)造成損傷。因此，空冷機(jī)組真空低給機(jī)組安全運(yùn)行帶來(lái)威脅。

2.3 環(huán)境溫度高，空冷機(jī)組真空低，嚴(yán)重影響機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。托克托發(fā)電公司地處內(nèi)蒙古呼和浩特托克托縣燕山營(yíng)鄉(xiāng)，屬典型的蒙古高原大陸性氣候，夏季炎熱、少雨。呼和浩特夏季平均溫度是12.0℃-26.0℃，白天平均26.0℃。6、7、8月份托克托發(fā)電公司空冷機(jī)組平均真空只有-57kPa（機(jī)組設(shè)計(jì)背壓：13.8kPa，當(dāng)?shù)叵募敬髿鈮浩骄禐?8.91kPa）。5、6、7、8號(hào)機(jī)組的供電煤耗夏季月平均值達(dá)到350g/kWh（比機(jī)組平均煤耗偏大約20g/kWh），嚴(yán)重影響了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

3、提高機(jī)組真空的方法和途徑

托克托發(fā)電公司空冷機(jī)組因夏季高溫真空低，給機(jī)組運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性造成了嚴(yán)重影響，制約了企業(yè)健康發(fā)展。托克托發(fā)電公司面對(duì)挑戰(zhàn)，努力探索，通過(guò)采取多種真空優(yōu)化手段，徹底解決了夏季空冷機(jī)組真空低機(jī)組負(fù)荷受限的難題。下面介紹托克托發(fā)電公司提高機(jī)組真空所采取的方法和途徑：

3.1 對(duì)空冷島散熱面進(jìn)行水沖洗和噴淋，提高機(jī)組真空

春季內(nèi)蒙地區(qū)風(fēng)沙大，托克托發(fā)電公司周?chē)踺^多，一部分柳絮隨風(fēng)附著在空冷凝汽器的散熱片上，如清洗不及時(shí)會(huì)導(dǎo)致空冷凝汽器換熱效率降低，直接影響機(jī)組真空。

為了提高空冷系統(tǒng)冷凝效果，托克托發(fā)電公司每年春季開(kāi)始定期對(duì)空冷凝汽器散熱片進(jìn)行水沖洗。下面對(duì)沖洗工藝進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明：整個(gè)空冷管束沖洗一般由空冷風(fēng)室外部向內(nèi)自動(dòng)沖洗。在管束的外表面布置一套自動(dòng)沖洗裝置，由平行于管束外表面的沖洗爬梯及其驅(qū)動(dòng)裝置、齒形帶清洗裝置及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、噴嘴架組成，通過(guò)自動(dòng)控制裝置可實(shí)現(xiàn)整個(gè)管束的自動(dòng)沖洗。沖洗壓力一般為10～12MPa，沖洗過(guò)程中噴頭與管束始終保持垂直噴射，防止損壞翅片。

空冷島散熱面水沖洗具體要求：

①春季當(dāng)連續(xù)7天最低環(huán)境溫度高于2℃，投入空冷島本年度首次水沖洗，將所有空冷散熱器全面沖洗一次。

②當(dāng)空冷散熱器內(nèi)表面沾有柳絮等，目測(cè)贓污表面積占該單元總表面積約1/6～1/5及以上時(shí)，應(yīng)及時(shí)投入沖洗，直至贓污部分清潔為止。

③在最大風(fēng)速小于5m/s，相同負(fù)荷，相同運(yùn)行風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)及頻率下穩(wěn)定運(yùn)行30min以上，兩臺(tái)機(jī)組背壓偏差大于2.5 kPa時(shí)投入背壓偏高機(jī)組空冷島水沖洗。

④機(jī)組正常運(yùn)行最低環(huán)境溫度高于2℃時(shí)，最大風(fēng)速小于5m/s，機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定時(shí)間30min以上且排汽裝置水位穩(wěn)定。當(dāng)實(shí)際背壓-設(shè)計(jì)背壓≥2.5kPa時(shí)投入空冷島水沖洗，當(dāng)實(shí)際背壓-設(shè)計(jì)背壓≤1.5kPa可停止。設(shè)計(jì)背壓由空冷凝汽器性能曲線(xiàn)查出（圖1）：

另外：為了減少機(jī)組出力受阻和提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，托克托發(fā)電公司利用空冷島噴淋系統(tǒng)進(jìn)行水噴淋?？绽鋶u噴淋系統(tǒng)是將霧化的除鹽水直接噴在空冷島散熱面下表面，利用水氣化吸熱降低散熱面表面溫度， 從而增強(qiáng)空冷凝汽器的凝結(jié)效果?？绽鋶u噴淋系統(tǒng)改善了空冷機(jī)組散熱器的散熱，降低了機(jī)組背壓， 提高了機(jī)組出力。采用空冷島噴淋系統(tǒng)后，在可接受的噴水強(qiáng)度下，可以將散熱器溫度降低4 ℃左右，汽輪機(jī)背壓可下降5kPa 左右。

3.2 通過(guò)加裝尖峰凝汽器，解決空冷機(jī)組夏季真空低的“頑疾”

面對(duì)5、6、7、8號(hào)直接空冷機(jī)組夏季負(fù)荷嚴(yán)重受限的問(wèn)題，托克托發(fā)電公司全體職工奮勇而上，力克難題。6、7號(hào)空冷機(jī)組通過(guò)尖峰凝汽器改造，徹底解決了空冷機(jī)組夏季真空低負(fù)荷受限的難題。5、6號(hào)空冷機(jī)組和7、8號(hào)空冷機(jī)組各有一套機(jī)房循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，各有一個(gè)水塔。水塔冷卻面積2500m2，塔高84.8m，塔盆直徑59.648m。冷卻水塔的冷卻能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于機(jī)房冷卻水所攜帶的熱量，冷卻水塔經(jīng)?？床坏綗釟狻Ｍ锌送邪l(fā)電公司利用現(xiàn)有冷卻系統(tǒng)，在6、7號(hào)機(jī)組加裝了尖峰凝汽器系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)空冷機(jī)組夏季低背壓運(yùn)行。所謂尖峰凝汽器就是在夏季空冷機(jī)組靠直接風(fēng)冷無(wú)法維持正常真空，投入部分傳統(tǒng)水冷凝汽器，維持機(jī)組真空，提高機(jī)組帶負(fù)荷能力。

以6號(hào)機(jī)組為例介紹空冷機(jī)組加裝尖峰凝汽器系統(tǒng)。在6號(hào)空冷機(jī)組排汽裝置出口的兩根 DN6000mm的排汽主管道兩側(cè)分別安裝了一個(gè)單背壓、單殼體、雙流程、表面式的水冷凝汽器。這兩個(gè)凝汽器的冷卻面積一共4000m2 （兩個(gè)獨(dú)立管束，每個(gè)2000 m2），凝汽量240t/h （兩個(gè)獨(dú)立管束，每個(gè)120t/h），冷卻水量18000t/h （兩個(gè)獨(dú)立管束，每個(gè)9000t/h）。兩個(gè)凝汽器的汽側(cè)連接在兩根 DN6000mm的排汽主管道兩側(cè)的安全隔膜處，凝汽器的水側(cè)連接在機(jī)房循環(huán)水回水管道上，通過(guò)循環(huán)水回水進(jìn)行冷卻。尖峰凝汽器的投運(yùn)，減少了機(jī)組空冷島噴淋水的使用，綜合用水量并沒(méi)有增加。尖峰凝汽器占地面積少，對(duì)機(jī)組設(shè)備沒(méi)有其他不利影響。6號(hào)機(jī)通過(guò)尖峰凝汽器的投運(yùn)，機(jī)組真空提高了約7kPa，機(jī)組供電煤耗平均下降了約7.5g/kWh。托克托發(fā)電公司通過(guò)加裝尖峰凝汽器，徹底解決了空冷機(jī)組夏季出力受限的難題，保證了機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 通過(guò)空冷風(fēng)機(jī)超頻運(yùn)行，提高空冷機(jī)組真空

托克托發(fā)電公司通過(guò)試驗(yàn)確定了空冷風(fēng)機(jī)頻率、電流、總功率和機(jī)組背壓之間的關(guān)系。環(huán)境溫度26℃，機(jī)組500MW工況，空冷風(fēng)機(jī)頻率、電流、總功率、機(jī)組排汽背壓之間的關(guān)系如圖2：

通過(guò)對(duì)空冷風(fēng)機(jī)頻率、總功率、機(jī)組排氣背壓的分析得出：當(dāng)環(huán)境溫度高于10℃或機(jī)組負(fù)荷高于450MW時(shí)，風(fēng)機(jī)頻率運(yùn)行在50～55 Hz比較經(jīng)濟(jì)。風(fēng)機(jī)的額定頻率為50Hz，風(fēng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間超頻運(yùn)行會(huì)對(duì)減速機(jī)造成損傷。托克托發(fā)電公司根據(jù)空冷風(fēng)機(jī)制造廠家、風(fēng)機(jī)的特性確定部分風(fēng)機(jī)可以超頻運(yùn)行：5號(hào)機(jī)（1排2 、1排3、2排5、4排2、6排5、7排1、7排4、7排5、8排1）；6號(hào)機(jī)全部；7號(hào)機(jī)（2排2、1排6、2排4、3排2、5排6）；8號(hào)機(jī)（2排6、2排7、4排4、5排2、5排7）。

托克托發(fā)電公司通過(guò)空冷風(fēng)機(jī)超頻運(yùn)行，提高了機(jī)組平均真空約2kPa，減少和避免了機(jī)組限出力的運(yùn)行，提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

3.4 消除真空系統(tǒng)的泄漏點(diǎn)，提高真空系統(tǒng)嚴(yán)密性

托克托發(fā)電公司采用超聲波與氦氣相結(jié)合的方法進(jìn)行檢漏，將空冷機(jī)組真空泄漏率控制在100Pa/min之內(nèi)。針對(duì)機(jī)組真空系統(tǒng)的不同部位，合理選用超聲波及氦質(zhì)譜檢漏儀。一般空冷島管束及高空位置采用超聲波，主廠房?jī)?nèi)真空系統(tǒng)采用氦質(zhì)譜檢漏儀，進(jìn)行全方位檢測(cè)，對(duì)系統(tǒng)存在的泄漏點(diǎn)在不停機(jī)狀態(tài)下，進(jìn)行軟處理封堵工作，通過(guò)兩種工藝的合理運(yùn)用，使機(jī)組的真空嚴(yán)密性控制在50～100Pa/min 的優(yōu)秀水平。

托克托發(fā)電公司通過(guò)消除空冷機(jī)組真空系統(tǒng)泄漏點(diǎn)，保證機(jī)組真空嚴(yán)密性，使機(jī)組的真空維持在較高水平，提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性、安全性。

4、結(jié)語(yǔ)

托克托發(fā)電公司面對(duì)直接空冷機(jī)組夏季高溫天氣真空低嚴(yán)重限制機(jī)組負(fù)荷的問(wèn)題，努力探索，在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行改造、優(yōu)化運(yùn)行方式、采取各種改進(jìn)措施，終于解決了空冷機(jī)組限出力的“頑疾”。目前5、6、7、8號(hào)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)比剛投產(chǎn)時(shí)有了很大的改進(jìn)，機(jī)組供電煤耗有了大幅度下降，機(jī)組運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性都得到了大幅度提升，托克托發(fā)電公司空冷機(jī)組向著600MW空冷先進(jìn)標(biāo)桿機(jī)組邁進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孔昭文，焦曉峰，樊澤國(guó)等.600MW空冷機(jī)組夏季優(yōu)化運(yùn)行試驗(yàn)與分析論[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2012，30（1）：103-106.

[2] 托克托發(fā)電公司三、四期集控運(yùn)行規(guī)程Q/CDT- - ITKTPC105- -330011-2012：216-219.