張華仙

（中國能源建設集團山西省電力勘測設計院有限公司，山西 太原 030001）

0 引言

某電廠安裝2 臺300 MW 抽汽、凝汽式空冷供熱機組，配置2 臺1 164 t/h 亞臨界參數煤粉鍋爐。2 臺機組分別于2009 年12 月、2010 年1 月投入商業(yè)運行。2012 年7 月，該電廠對1 號機組進行了乏汽供熱改造，增設了2 臺表面式凝汽器。機組在冬季采暖期間運行時，汽輪機排出的乏汽全部進入增設的表面式凝汽器，對熱網循環(huán)水進行加熱。

為了降低機組煤耗，增加發(fā)電量，該電廠對1 號機組的直接空冷系統(tǒng)進行尖峰冷卻改造。即在夏季高溫時段，利用1 號機組供熱改造時增設的表面式凝汽器、排汽管道等，通過再增設機械通風冷卻塔等對汽輪機排出的一部分乏汽進行冷卻，從而提高機組度夏能力，降低發(fā)電煤耗，保障機組的安全性和經濟性。

1 改造內容

本次對1 號機組空冷系統(tǒng)進行尖峰冷卻改造，利用了1 號機組供熱改造時增設的表面式凝汽器、排汽管道等系統(tǒng)，通過再增設機械通風冷卻塔、循環(huán)水泵、循環(huán)水管道等，對汽輪機排出的一部分乏汽進行尖峰冷卻，以達到降低汽輪機排汽壓力的目的。

本次對空冷系統(tǒng)進行尖峰冷卻改造，實際上是增加了一套濕式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。常規(guī)的濕冷系統(tǒng)由凝汽器、循環(huán)水泵、循環(huán)水泵吸水池、冷卻塔、冷卻塔集水池組成，詳情見圖1。

圖1 常規(guī)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)圖

濕冷系統(tǒng)的冷卻裝置一般有自然通風冷卻塔或機械通風冷卻塔2 種，本次改造受到場地條件的限制，采用了機械通風冷卻塔。結合已有的空冷系統(tǒng)及乏汽供熱系統(tǒng)，本次尖峰冷卻系統(tǒng)的改造流程見圖2。

圖2 尖峰冷卻系統(tǒng)圖/乏汽供熱系統(tǒng)圖

2 改造容量及設備

空冷尖峰冷卻系統(tǒng)改造容量主要受電廠建設用場地條件的限制，同時需要考慮電廠目前的實際運行情況，以及熱網循環(huán)水管路系統(tǒng)及表面式凝汽器管路系統(tǒng)等情況。本次改造經綜合分析并通過計算后，確定尖峰冷卻系統(tǒng)循環(huán)水量按6 000 m3/h 考慮，對應的冷卻汽輪機排汽量約150 t/h。

當排汽量150 t/h，冷卻幅度15 ℃（循環(huán)冷卻水溫度由33 ℃升至48 ℃，溫升15 ℃） 時，循環(huán)冷卻水量6 000 m3/h。

根據循環(huán)冷卻水量，循環(huán)水冷卻系統(tǒng)配置了1 臺循環(huán)水泵、3 格機力通風冷卻塔和1 條循環(huán)水供水管道。

循環(huán)水泵選臥式離心泵，流量為6 000 m3/h，揚程為25 m，布置在已有的熱網站內。

機力通風冷卻塔選用3 格結構，每格冷卻塔淋水面積13×13 m2，淋水密度11.8 m3/（m2·h）。風機采用d8 000 mm 玻璃鋼軸流風機，設計風量130×104m3/h。

3 系統(tǒng)布置

該電廠建設時，為了充分利用場地，地下設施以直埋為主。同時，由于前期已經進行了供熱改造，使廠區(qū)地下設施布置比較復雜。本次尖峰冷卻系統(tǒng)改造的地上、地下設施布置較為困難。

根據該電廠基本情況，本次改造增設的機力通風冷卻塔布置在現有的蒸發(fā)冷卻器西側，架空布置。尖峰冷卻系統(tǒng)表面式凝汽器利用現有的熱網改造所增設的表面式凝汽器（位于直接空冷平臺下方），新增的1 臺循環(huán)水泵布置在現有的熱網站內，新增設的循環(huán)水管道接至現有熱網循環(huán)水進出凝汽器的熱網循環(huán)水管道上，采用架空與地埋相結合的敷設方式。

3.1 機力通風冷卻塔布置

本次改造增設的機力通風冷卻塔架構采用框架結構，橫向共4 跨，柱距3.25 m，寬度共13 m；縱向12 跨，柱距3.25 m，12 跨共39 m 長；每4個柱距13 m 支撐1 臺風機。冷卻塔按3 個13 m×13 m 的單元一字排開，共3 個單元。

冷卻塔布置在現有的蒸發(fā)冷卻器西側、生活污水處理設施的東側。由于周圍建筑物對冷卻塔進風有影響，因此冷卻塔采用架空布置，冷卻塔安裝在集水池頂部。由于冷卻塔一側的生活污水處理間高6.3 m，因此將冷卻塔集水池頂標高定為6.55 m，高出生活污水處理間0.25 m。同時，冷卻塔集水池頂即冷卻塔進風口底距冷卻塔填料托架底面高度為3.13 m，滿足了冷卻塔進風的要求。

3.2 集水池布置

常規(guī)的濕冷系統(tǒng)冷卻塔水池為地下或半地下設置。但是，由于在冷卻塔架構范圍內有部分管道需要改線，有2 條電纜溝道需要保留，致使集水池不能以地下或半地下形式設置，而是采用架構將水池托起，形成高位布置。冷卻塔集水池底標高為4.4 m。

3.3 吸水池布置

一般循環(huán)水泵吸水池隨循環(huán)水泵均為地下布置。本次改造，不增設循環(huán)水泵房，循環(huán)水泵布置在現有的熱網站內，而熱網站外沒有布置循環(huán)水泵吸水池的位置。因此，循環(huán)水泵的吸水池與冷卻塔的集水池共用一個平臺，布置在集水池的南端，即機力通風冷卻塔的平臺向南多布置出一跨的間距，用于支撐循環(huán)水泵的吸水池。

3.4 循環(huán)水泵的布置

通常選用具有較大允許吸上真空高度的水泵，盡量使泵房布置成地面式，以節(jié)約投資和方便運行管理；如水泵采用吸水水位較低或水泵允許吸上真空高度較小以及需采用自灌式啟動的水泵時，泵房常布置成半地下式或地下式。

在電廠中，一般循環(huán)水泵采用地下布置。本次改造，一方面由于循環(huán)水泵布置在現有的熱網站內，而熱網站的熱網循環(huán)水泵均為地上布置。因此，本次改造新增的循環(huán)水泵也采用地上布置。另一方面，由于循環(huán)水泵吸水池采用高位布置，使得循環(huán)水泵進水為正壓進水，也為循環(huán)水泵采用地上布置創(chuàng)造了條件。

由于循環(huán)水泵吸水池為高位布置，因此在水泵啟動、停運時將會產生水錘力。在改造設計階段，對水泵在不同的啟、停工況下進行了水錘力的計算。經過計算，最大水錘力為5 263.64 N，滿足水泵及管道的承壓能力。

4 系統(tǒng)運行效果

該電廠空冷尖峰冷卻系統(tǒng)改造于2015 年投運，整個尖峰冷卻系統(tǒng)/循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運行平穩(wěn)，在水泵啟動、停運時，沒有發(fā)生水錘力對水泵的危害。在夏季運行工況，當投入空冷尖峰冷卻系統(tǒng)時，系統(tǒng)運行平穩(wěn)，機組排汽壓力有明顯的降低，汽輪機運行排汽壓力可由改造前的32 kPa降至23 kPa，降低約9 kPa，從而降低了發(fā)電煤耗，達到了預期的效果。同時，在冬季采暖期，尖峰冷卻系統(tǒng)停運后，對現有的供熱系統(tǒng)沒有任何影響。

5 結論

該電廠利用現有的供熱系統(tǒng)部分設備和管道，進行空冷尖峰冷卻系統(tǒng)改造，即增設了一套循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，通過對汽輪機排出的一部分乏汽進行冷卻，提高了機組的度夏能力，降低了發(fā)電煤耗，保障了機組的安全性和經濟性。

該電廠尖峰冷卻系統(tǒng)的部分設施及設備利用了現有供熱系統(tǒng)的部分設施及設備，使這些設施和設備得到了充分、有效的使用，增加了電廠設備的利用率。部分設施及設備采用高位布置，根據現有場地進行合理的布置，可以降低由于水池高位布置引起的水錘力對水泵及管道產生的不良影響，保證系統(tǒng)的安全運行。同時，部分設施及設備采用高位布置，減少了占地面積，減少了地下設施的拆除工作，對電廠改造和場地較為緊張的新建電廠有一定的借鑒作用。