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（北方聯(lián)合電力有限責(zé)任公司包頭第一熱電廠，內(nèi)蒙古 包頭014060）

某熱電廠2×300MW 機(jī)組分別于2007 年12 月和2008 年10 月建成并投產(chǎn)，從保證機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的角度出發(fā),通過(guò)對(duì)2×300MW 機(jī)組空冷互聯(lián)系統(tǒng)在單臺(tái)機(jī)組總散熱面積、單臺(tái)機(jī)組冷卻單元、空冷系統(tǒng)變頻風(fēng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速、夏季空氣干球溫度、外界風(fēng)速、以及汽輪機(jī)低壓缸排氣下造成對(duì)背壓影響率的深入探索研究為重點(diǎn),來(lái)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)單臺(tái)機(jī)組的度夏能力，降低發(fā)電煤耗、提高機(jī)組運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)性、安全性、穩(wěn)定性，從而直觀地反映出采取這些節(jié)能降耗措施的效果。為適應(yīng)供熱要求，1號(hào)機(jī)組已實(shí)施了高背壓供熱改造。采暖季節(jié)，1 號(hào)機(jī)組可通過(guò)機(jī)組背壓乏汽余熱進(jìn)行供熱，2 號(hào)機(jī)組仍采用汽輪機(jī)抽汽供熱。而在非采暖季，且單臺(tái)機(jī)組發(fā)電運(yùn)行時(shí)，發(fā)電負(fù)荷波動(dòng)幅度在50%～100%范圍內(nèi)。

1 2×300MW 機(jī)組直接空冷島系統(tǒng)原始工程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

單臺(tái)機(jī)組總散熱面面積為838050m2，直接空冷島系統(tǒng)單臺(tái)機(jī)組中共有30 個(gè)冷卻單元，每個(gè)冷卻單元由10 塊冷卻翅片管束和一個(gè)軸流風(fēng)機(jī)組成。

從兩臺(tái)機(jī)組改造前5 月-10 月平均負(fù)荷為63%時(shí)，汽輪機(jī)平均背壓在15.7Kpa 左右內(nèi)變化。說(shuō)明兩臺(tái)機(jī)組的空冷島散熱性能基本滿足原設(shè)計(jì)要求。當(dāng)兩臺(tái)機(jī)組分別在夏季獨(dú)立運(yùn)行發(fā)電的平均負(fù)荷為63%時(shí)，主機(jī)背壓值偏高。尤其是單臺(tái)機(jī)組處于夏季午后，機(jī)組背壓值達(dá)到當(dāng)天最高值，該時(shí)間段機(jī)組表現(xiàn)出帶負(fù)荷能力差，機(jī)組發(fā)電煤耗也同時(shí)增大。因此，為了進(jìn)一步提高機(jī)組的帶負(fù)荷能力，改善機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，有必要從降低機(jī)組運(yùn)行背壓著手。所以，采用擴(kuò)大機(jī)組排汽冷卻面積的方法，再利用現(xiàn)有的冷卻資源條件基礎(chǔ)，通過(guò)充分利用相鄰機(jī)組的空冷面積，來(lái)增加單臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)的冷卻面積，從而降低單臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)的背壓壓力。

2 一機(jī)雙島空冷互聯(lián)改造內(nèi)容與技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)

單臺(tái)機(jī)組的空冷系統(tǒng)構(gòu)造是由汽輪機(jī)低壓缸排出的乏汽經(jīng)由1 根排汽管道引至主廠房外，再分出6 根蒸汽分配管將乏汽引入空冷凝汽器頂部的配汽聯(lián)箱。每組配汽聯(lián)箱與5 個(gè)冷卻單元相連接，單臺(tái)機(jī)組共有30 各冷卻單元，每個(gè)冷卻單元由10塊冷卻翅片管束和一個(gè)軸流風(fēng)機(jī)組成。[1]10 塊翅片管束以約60度角組成的等腰三角“A”型結(jié)構(gòu)構(gòu)成，“A”型兩側(cè)分別為5 個(gè)管束，管束的長(zhǎng)度為9.8/8.8m。在設(shè)計(jì)氣溫17.9℃時(shí)，外界風(fēng)速為5m/s, 空冷系統(tǒng)變頻風(fēng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下，夏季空氣干球溫度為31.5℃，外界風(fēng)速為5m/s，汽輪機(jī)低壓缸100%排汽下，背壓不大于30kPa。

根據(jù)空冷系統(tǒng)現(xiàn)有資料的基礎(chǔ)，我們根據(jù)空冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及其運(yùn)行時(shí)的性能曲線等主要技術(shù)參數(shù)來(lái)初步估算；接入兩列使單臺(tái)機(jī)組由原來(lái)的6 列×5 臺(tái)布置變成8 列×5 臺(tái)共40臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行布置，而所有風(fēng)機(jī)以100%額定速度運(yùn)行，則單臺(tái)機(jī)組汽機(jī)背壓可以降低約6～8kPa。

2.1 空冷島抽真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)

抽真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)是分別將1 號(hào)機(jī)組的第五、六列抽真空管道合并后接入2 號(hào)機(jī)組第三列抽真空管道上，再將2 號(hào)機(jī)組的第五、六列抽真空管道合并后接入1 號(hào)機(jī)組第三列抽真空管道上。最后在連接管道上和原機(jī)組空冷島下的主抽真空管道上均增設(shè)電動(dòng)真空隔離閥，并在閥前安裝疏水接口，疏水接至原各臺(tái)機(jī)組第四列散熱器中去。

2.2 空冷島凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)是分別將1 號(hào)機(jī)組的第五、六列與2 號(hào)機(jī)組的第五、六列凝結(jié)水管道互聯(lián)。原凝結(jié)水管道上的測(cè)壓、測(cè)溫儀表仍拆裝于原位。在連接管道上和原機(jī)組空冷島下的主凝結(jié)水管道上均增設(shè)電動(dòng)真空隔離閥。并且在空冷島上兩機(jī)之間加裝電動(dòng)和手動(dòng)各一道隔離閥。

2.3 乏汽系統(tǒng)設(shè)計(jì)

乏汽系統(tǒng)設(shè)計(jì)是將1 號(hào)機(jī)組的第五、六列的水平管道進(jìn)行擴(kuò)管、延伸并互聯(lián)，且加裝一道電動(dòng)真空蝶閥。乏汽經(jīng)過(guò)熱網(wǎng)凝結(jié)器系統(tǒng)再流到主供熱管道中進(jìn)行供熱熱量補(bǔ)償。這一種設(shè)計(jì)完全實(shí)現(xiàn)了資源再利用的目的。

3 一機(jī)雙島空冷互聯(lián)系統(tǒng)的控制方案

采用冗余配置方式的DCS 控制系統(tǒng), 對(duì)整體一機(jī)雙島空冷互聯(lián)系統(tǒng)內(nèi)的工藝參數(shù)進(jìn)行采集，納入原有直接空冷島DCS控制系統(tǒng)架構(gòu)保持不變，每臺(tái)機(jī)組增加的閥門(mén)控制指令、反饋信號(hào)以及工藝流程圖來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

當(dāng)單臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，打開(kāi)真空管道互聯(lián)隔離閥，關(guān)閉不運(yùn)行機(jī)組的抽真空隔離閥。并打開(kāi)凝結(jié)水管道隔離閥，關(guān)閉不運(yùn)行機(jī)組的凝結(jié)水管道隔離閥。凝結(jié)水回至乏汽來(lái)汽機(jī)組的凝結(jié)水系統(tǒng)。當(dāng)兩臺(tái)機(jī)組同時(shí)運(yùn)行時(shí)，打開(kāi)各機(jī)組的抽真空管道隔離閥，關(guān)閉兩臺(tái)機(jī)組間的抽真空隔離閥。并打開(kāi)各臺(tái)機(jī)組的凝結(jié)水隔離閥，關(guān)閉兩臺(tái)機(jī)組間的管道互聯(lián)隔離閥，空冷散熱器凝結(jié)水回到各本臺(tái)機(jī)組排汽裝置熱井。這樣做是使其一部分排汽流至另一臺(tái)空冷島散熱器進(jìn)行冷卻，從而分擔(dān)另一臺(tái)機(jī)組直接空冷散熱器的散熱任務(wù)，達(dá)到降低機(jī)組運(yùn)行背壓的目的。當(dāng)進(jìn)入冬季模式時(shí)則須開(kāi)啟抽真空母管上的電動(dòng)閥和手動(dòng)閥，這是為了防凍所用。并將新增設(shè)的閥門(mén)接入自動(dòng)控制系統(tǒng)，再通過(guò)已做好的冬、夏季模式、防凍保護(hù)模式的無(wú)擾切換邏輯組態(tài)傳入其空冷系統(tǒng)后，便可以實(shí)現(xiàn)2 臺(tái)機(jī)組一機(jī)雙島間的切換運(yùn)行，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)夏季高溫時(shí)以更低的背壓運(yùn)行或機(jī)組以高負(fù)荷率運(yùn)行時(shí)，還可以保證不影響采暖季時(shí)機(jī)組的單元制運(yùn)行。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

經(jīng)過(guò)本項(xiàng)改造工程結(jié)束后利用一年的運(yùn)行周期來(lái)統(tǒng)計(jì)出非采暖季節(jié)時(shí)單臺(tái)機(jī)組發(fā)電平均負(fù)荷為63%≈189MW 時(shí)，汽機(jī)背壓與往年相比平均可降6kPa；平均負(fù)荷為70%≈210MW 時(shí)，汽機(jī)背壓與往年相比平均可降7kPa；平均負(fù)荷為80%≈240MW時(shí)，汽機(jī)背壓與往年相比平均可降8kPa。那么利用發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率計(jì)算公式：

根據(jù)該熱電廠全年熱效率平均在92%-93%之間。由此可得出發(fā)電煤耗在平均負(fù)荷為63%、70%、80%較往年可分別降約8.9g/KW·h、10.4g/KW·h、11.8g/KW·h。再根據(jù)熱負(fù)荷計(jì)算年耗煤量公式：

由此可推算出在非采暖期平均負(fù)荷為63%可節(jié)約發(fā)電標(biāo)煤0.62 萬(wàn)噸，年節(jié)約煤耗費(fèi)用約198.4（萬(wàn)元/年）。平均負(fù)荷為70%可節(jié)約發(fā)電標(biāo)煤0.81 萬(wàn)噸，年節(jié)約煤耗費(fèi)用約259.2（萬(wàn)元/年）。平均負(fù)荷為80%可節(jié)約發(fā)電標(biāo)煤1.01 萬(wàn)噸，年節(jié)約煤耗費(fèi)用約323.2（萬(wàn)元/年）。此項(xiàng)目不僅達(dá)到了降低煤耗的指標(biāo)，還具有結(jié)構(gòu)安全、冷卻蒸汽分配更均勻的優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)論

某熱電廠2×300MW 機(jī)組一機(jī)雙島空冷互聯(lián)改造工程是非采暖季單機(jī)發(fā)電降背壓項(xiàng)目。此項(xiàng)目技術(shù)改造節(jié)能效果明顯，經(jīng)濟(jì)效益良好，不僅降背壓和節(jié)能煤耗指標(biāo)一致，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)安全、可靠，冷卻汽量分配均勻等優(yōu)點(diǎn)。項(xiàng)目完成后還成為我國(guó)目前第一例改造成功并投產(chǎn)利用的工程，此項(xiàng)工程還榮獲了“國(guó)家級(jí)節(jié)能減排財(cái)政政策典型示范項(xiàng)目”的稱號(hào)。一機(jī)雙島空冷互聯(lián)系統(tǒng)項(xiàng)目不僅充分發(fā)揮了單機(jī)帶負(fù)荷的度夏能力，而且還達(dá)到了火力發(fā)電廠機(jī)組夏季降背壓節(jié)能發(fā)電的需要。由于煤價(jià)與機(jī)組負(fù)荷率變數(shù)多，這些因素都會(huì)對(duì)回收投資有著很大影響。所以，此項(xiàng)改造工程不僅體現(xiàn)了其經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性，還有一定的代表性，與常規(guī)空冷機(jī)組的技術(shù)路線相比較，具有一定的技術(shù)創(chuàng)新性和很強(qiáng)的前瞻性。可在同類(lèi)型熱電廠中進(jìn)行推廣性發(fā)展，有著未來(lái)火力發(fā)電廠走向低碳環(huán)保、節(jié)能降耗的進(jìn)步前景。