王雪平

(煙臺(tái)龍?jiān)措娏夹g(shù)股份有限公司上海分公司，上海 200062)

干濕聯(lián)合冷卻系統(tǒng)在直接空冷機(jī)組電廠的應(yīng)用

王雪平

(煙臺(tái)龍?jiān)措娏夹g(shù)股份有限公司上海分公司，上海 200062)

隨著空冷凝汽器管束結(jié)垢現(xiàn)象的日益嚴(yán)重，機(jī)組運(yùn)行背壓已遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值，機(jī)組被迫降負(fù)荷運(yùn)行。干濕聯(lián)合冷卻系統(tǒng)可以降低機(jī)組運(yùn)行背壓，提高夏季帶負(fù)荷能力。針對(duì)這一技術(shù)，介紹了干濕聯(lián)合冷卻系統(tǒng)在某2×600 MW直接空冷機(jī)組中的應(yīng)用，分析了其實(shí)施效果，認(rèn)為該技術(shù)安全及經(jīng)濟(jì)性良好，具有廣泛推廣價(jià)值。

干濕聯(lián)合冷卻；尖峰冷卻；降背壓；直接空冷機(jī)組

0 引言

為了降低直接空冷機(jī)組運(yùn)行背壓，提高機(jī)組運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性及夏季帶負(fù)荷能力，干濕聯(lián)合冷卻系統(tǒng)作為一種新興技術(shù)在電廠中得到廣泛應(yīng)用。以某2×600 MW電廠#1機(jī)組空冷系統(tǒng)進(jìn)行改造為例，詳細(xì)分析干濕聯(lián)合冷卻系統(tǒng)在直接空冷機(jī)組電廠的應(yīng)用。

1 實(shí)施方案

1.1 實(shí)施原則

現(xiàn)有空冷系統(tǒng)常年運(yùn)行，新增尖峰冷卻系統(tǒng)在春、夏、秋季與空冷系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行，尤其是夏季高負(fù)荷、高氣溫的尖峰條件下，彌補(bǔ)空冷散熱面積的不足，降低機(jī)組運(yùn)行背壓，保證機(jī)組發(fā)電能力，降低發(fā)電煤耗。在冬季不結(jié)冰的條件下，尖峰冷卻系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行要求適度投運(yùn)。

設(shè)計(jì)保證尖峰冷卻系統(tǒng)能夠適應(yīng)機(jī)組的變負(fù)荷運(yùn)行，能夠保證機(jī)組排汽在尖峰冷卻系統(tǒng)和空冷系統(tǒng)之間正常切換。

將已有#3冷卻塔剩余面積2 000 m2全部用于#1機(jī)組新增尖峰冷卻系統(tǒng)，從主機(jī)排汽管道中分流的排汽量，由原#3冷卻塔的剩余冷卻能力通過(guò)計(jì)算確定。

#3冷卻塔作為機(jī)組重要輔機(jī)冷卻水的冷源，夏季水塔出水溫度不能太高，以保證輔機(jī)的正常工作，設(shè)計(jì)按照水塔出水溫度31 ℃考慮。

1.2 系統(tǒng)方案概述

利用已有#3冷卻塔作為冷源，通過(guò)增加尖峰冷卻系統(tǒng)，與原輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)串聯(lián)，以達(dá)到降低機(jī)組夏季運(yùn)行背壓、降低發(fā)電煤耗、提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的目的。

從#1機(jī)組主機(jī)排汽管道中分流部分排汽至凝汽器，循環(huán)冷卻水在凝汽器中與排汽進(jìn)行換熱，換熱升溫后的循環(huán)冷卻水經(jīng)原#3冷卻塔進(jìn)行散熱，散熱完成后送回凝汽器完成一次循環(huán)。尖峰冷卻系統(tǒng)流程如圖1所示。

圖1 尖峰冷卻系統(tǒng)流程

尖峰冷卻系統(tǒng)和原輔機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)串聯(lián)運(yùn)行，為保證輔機(jī)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，按照機(jī)組負(fù)荷550 MW和環(huán)境溫度30 ℃，尖峰冷卻系統(tǒng)分流排汽246 t/h為設(shè)計(jì)工況，機(jī)組背壓由23 kPa降低至15 kPa，機(jī)組背壓降低8 kPa。此時(shí)，水塔出水溫度為30.8 ℃，輔機(jī)循環(huán)水溫升為7.3 ℃，凝汽器溫升為12.85 ℃，輔機(jī)循環(huán)水流量為10 400 t/h，凝汽器端差為3 ℃。#3冷卻塔設(shè)計(jì)面積為5 000 m2，設(shè)計(jì)冷卻水量為27 805 m3/h，在干球溫度30.6 ℃和濕球溫度23.2 ℃時(shí)水塔出水溫度為30.1 ℃。目前實(shí)際淋水面積為3 000 m2，尖峰冷卻系統(tǒng)投入，需全部放開(kāi)水塔，并對(duì)填料、托架、配水管、淋水裝置、收水器等設(shè)施進(jìn)行更換。

尖峰冷卻系統(tǒng)投運(yùn)后，能夠保證在春夏秋三季運(yùn)行。冬季寒冷季節(jié)，為保證機(jī)組防凍要求，可將系統(tǒng)解列。當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)30 ℃時(shí)，水塔出水溫度逐漸升高，當(dāng)夏季環(huán)境溫度超過(guò)33 ℃時(shí)，尖峰冷卻系統(tǒng)出水溫度達(dá)到53 ℃以上，會(huì)危及輔機(jī)冷卻。因此，尖峰冷卻系統(tǒng)增設(shè)旁路關(guān)斷調(diào)整閥，以滿足系統(tǒng)冬季解列，夏季分流部分循環(huán)水量的需求。

尖峰冷卻系統(tǒng)投運(yùn)后，機(jī)組整體運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性較高，變工況結(jié)果表明，在環(huán)境溫度低于33 ℃、負(fù)荷低于550 MW工況下，機(jī)組背壓可維持在7～21 kPa。

輔機(jī)循環(huán)泵為雙速離心泵，設(shè)計(jì)高速時(shí)流量為10 450 t/h，設(shè)計(jì)揚(yáng)程為29.5 m。增加尖峰冷卻系統(tǒng)后，系統(tǒng)阻力增加39.7 kPa，已有循環(huán)水泵性能可滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求。

系統(tǒng)增設(shè)空冷尖峰凝汽器，并進(jìn)行相關(guān)乏汽及凝結(jié)水系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)的改造。其中，凝汽器的凝結(jié)水系統(tǒng)按不設(shè)凝結(jié)水疏水泵、凝結(jié)水依靠高差自流進(jìn)行管道設(shè)計(jì)。抽真空系統(tǒng)也不增設(shè)新的設(shè)備，凝汽器的抽真空管道接至原有的抽真空系統(tǒng)中。循環(huán)水系統(tǒng)考慮場(chǎng)地條件的限制，每臺(tái)機(jī)組按照單供、單回進(jìn)行設(shè)計(jì)。凝汽器除垢設(shè)膠球清洗系統(tǒng)，循環(huán)水進(jìn)口管道設(shè)二次濾網(wǎng)以避免凝汽器管束被循環(huán)水雜物堵塞。

2 工藝系統(tǒng)

乏汽及凝結(jié)水系統(tǒng)。從主機(jī)乏汽管道分流246 t/h排汽，接至凝汽器，冷卻后變成飽和水，不設(shè)凝結(jié)水疏水泵，凝結(jié)水自流至主機(jī)排汽裝置熱井中。

抽真空系統(tǒng)。抽真空系統(tǒng)不增設(shè)新的設(shè)備，凝汽器的抽真空管道接至原有的抽真空系統(tǒng)中。

循環(huán)水系統(tǒng)。尖峰冷卻系統(tǒng)循環(huán)水與原輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)串聯(lián)運(yùn)行，冷卻水流量為10 400 m3/h。

尖峰冷卻膠球清洗系統(tǒng)。尖峰冷卻系統(tǒng)設(shè)置1套膠球清洗系統(tǒng)，以防止鋼管結(jié)垢，端差增大影響經(jīng)濟(jì)性。

尖峰冷卻旁路系統(tǒng)。尖峰冷卻系統(tǒng)設(shè)置旁路調(diào)整門(mén)，一方面保證冬季及特殊運(yùn)行方式下系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性；另一方面，通過(guò)該閥門(mén)調(diào)節(jié)循環(huán)水量，以防止夏季極端氣溫下因#3冷卻塔的冷卻能力不足而危及輔機(jī)冷卻系統(tǒng)正常運(yùn)行。

3 電控部分

3.1 電氣部分

新增尖峰冷卻系統(tǒng)主要低壓用電設(shè)備：一套膠球清洗系統(tǒng)，20 kW/380 V；閥門(mén)配電柜，15 kW/380 V。

膠球清洗系統(tǒng)電源引自主廠房#1汽機(jī)電動(dòng)機(jī)控制中心(MCC)A段。

3.2 熱工儀表

控制對(duì)象主要為各系統(tǒng)關(guān)斷電動(dòng)閥門(mén)和循環(huán)水流量調(diào)節(jié)閥，以上設(shè)備的控制均接入#1機(jī)空冷集散控制系統(tǒng)(DCS)，膠球清洗設(shè)備就地控制。

IO點(diǎn)數(shù)(總共約50點(diǎn)，不含備用點(diǎn)數(shù))占用原#1機(jī)空冷DCS機(jī)柜備用通道，備用通道不夠時(shí)增加IO卡件，不單獨(dú)設(shè)置控制器。

設(shè)置一面閥門(mén)配電柜分別為#1機(jī)組尖峰冷卻系統(tǒng)各閥門(mén)供電，閥門(mén)配電柜需要2路380 V AC進(jìn)線電源，2路電源均引自主廠房電氣柜。

4 #3冷卻塔改造

4.1 更換全新填料

淋水填料是濕式冷卻塔的重要組成部分，是冷卻塔中氣、水進(jìn)行熱交換的核心部件。#3冷卻塔改造塔內(nèi)填料采用冷卻效果較好的改性PVC薄膜填料(S型波)，拆除原有5 000 m2×1 m(厚度)填料，安裝全新填料5 000 m2×1 m。

拆除冷卻塔內(nèi)原有5 000 m2填料托架，更換為增強(qiáng)型擠拉成型玻璃鋼型材托架，該型材堅(jiān)韌牢固，其縱向彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度較高，并具有防腐蝕、耐高溫等特性。

4.2 更換收水器

拆除原有5 000 m2收水器，更換為BO160-45型高效低阻加筋弧形收水器。收水器片采用阻燃型改性PVC甲級(jí)材料擠拉成型，該收水器按循環(huán)水量計(jì)的飄水損失在0.001%以下。

4.3 更換配水管

拆除原有DN 200 mm和DN 160 mm配水管，安裝全新DN 200 mm和DN 160 mm配水管，總長(zhǎng)度約4 445 m。配水管采用PVC-U管道，管道上均勻開(kāi)孔，用于安裝噴濺裝置。配水管在水溫為65 ℃以下時(shí)不軟化變形，在-40 ℃條件下不凍裂脫落、損壞。配水管道懸吊件材質(zhì)采用不銹鋼。

4.4 更換淋水噴濺裝置

拆除原有淋水噴濺裝置4 540套，安裝全新4 540套TP-Ⅱ噴濺裝置。噴頭材質(zhì)為ABS塑料。塔內(nèi)噴頭布置應(yīng)保證配水均勻。

4.5 內(nèi)壁防腐處理

水塔塔筒內(nèi)壁、淋水架構(gòu)支柱(基礎(chǔ)以上)原涂J55冷卻塔專(zhuān)用涂料，從機(jī)組2012年投運(yùn)至今，部分涂料層出現(xiàn)脫落或老化，不能對(duì)塔筒內(nèi)壁、淋水架構(gòu)支柱起到防護(hù)作用，為保證冷卻塔的安全和機(jī)組正常運(yùn)行，對(duì)現(xiàn)有塔筒內(nèi)壁、淋水架構(gòu)支柱重刷涂料。

5 實(shí)施效果

(1)干濕聯(lián)合冷卻系統(tǒng)可有效提高機(jī)組在夏季用電高峰期接負(fù)荷能力，防止出現(xiàn)機(jī)組背壓高跳機(jī)事故，提高機(jī)組安全性。

(2)在不對(duì)現(xiàn)有輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)管路進(jìn)行大規(guī)模改造的情況下，通過(guò)增設(shè)尖峰冷卻系統(tǒng)達(dá)到了降低機(jī)組背壓的目的，實(shí)現(xiàn)了冷源系統(tǒng)階梯利用，大幅提高了機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

(3)充分利用了現(xiàn)有輔機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)管道和原#3冷卻塔的富余冷卻能力，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，有效降低了投資成本，項(xiàng)目投資回報(bào)期合理。

(4)在降低機(jī)組背壓的同時(shí)，也降低了送粉、煙風(fēng)系統(tǒng)和空冷風(fēng)機(jī)的廠用電。

(5)改造后可停運(yùn)原有空冷系統(tǒng)噴霧裝置，節(jié)約除鹽水用量。

6 結(jié)束語(yǔ)

空冷機(jī)組空冷系統(tǒng)運(yùn)行背壓較高時(shí)，既增大了發(fā)電煤耗，使得運(yùn)行成本增加，同時(shí)又造成汽輪機(jī)耗汽量增加，導(dǎo)致鍋爐負(fù)荷增加，也使得鍋爐各輔機(jī)運(yùn)行負(fù)荷增加，各相關(guān)設(shè)備均處于超出力運(yùn)行狀態(tài)，機(jī)組運(yùn)行安全性下降。

若采用干濕聯(lián)合冷卻系統(tǒng)分流部分排汽至新增的尖峰冷卻器，采用機(jī)力通風(fēng)冷卻塔的開(kāi)式循環(huán)冷卻系統(tǒng)冷卻，既可降低機(jī)組夏季運(yùn)行背壓，又可提高機(jī)組運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性，有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，利國(guó)利民，具有廣闊的推廣前景。

(本文責(zé)編：齊琳)

2016-12-07；

2016-12-25

TM 621

B

1674-1951(2017)01-0056-02

王雪平(1984—)，女，陜西漢中人，工程師，從事電站綜合節(jié)能研究方面的工作(E-mail:119603243@qq.com)。