330-MW-直接空冷机组节能降耗及防冻问题探讨(报七届空冷年会)

第七届全国火电空冷机组技术交流研讨会论文集185330MW 直接空冷机组节能降耗及防冻问题探讨王明辉（内蒙古京科发电有限公司内蒙古兴安盟029400）【摘 要】针对内蒙古京科发电有限公司 1×330MW 直接空冷供热机组风机多、电耗率高等特点，通过优化试验，得出风机超频的经济数据，同时为降低电耗机组正常运行期间尽量保持同列中各风机的频率相同；低负荷时尽可能保持各列风机多投、低频运行；并对空冷机组冬季运行防冻问题进行了分析，提出了在冬季启动、甩负荷、正常运行及低负荷运行等工况下的防冻措施,对直接空冷机组的安全、经济运行具有参考意义。【关键词】直接空冷机组风机电耗节能防冻0前言直接空冷汽轮机因具有节水效果显著、初始投资低、占地面积小的优点，目前已成为空冷系统的主流。直接空冷机组背压的高低直接关系到整个机组的安全性和经济性，但同时背压也存在受环境影响变化较大的问题，尤其是我国北方冬季气温低，直接空冷凝汽器存在防冻问题；夏季气温高，存在机组背压高、经济性差，甚至限负荷的问题。本文通过对京科发电有限责任公司 1×330 MW 直接空冷机组背压试验分析，确定了提高机组经济性的运行方式。另外，机组在调试期及运行间采取的防冻措施，可供极度寒冷地区空冷岛调试及运行参考。1设备概况及工作原理京科发电有限公司 1×330 MW 直接空冷供热机组为亚临界、一次中间再热、双缸双排、空冷抽汽凝汽式汽轮发电机组，配以 1039t/h 亚临界自然循环汽包锅炉，空冷设备采用的是北京龙源冷却技术有限公司生产的铝钢单排管变频调速风机直接空冷凝汽器（简称 ACC） ，布置在汽机房外，安装在空冷平台上。汽轮机的排汽进入排汽装置，经过排汽装置汇入 1 根大孔径管道后流入凝汽器。大孔径管道系统分流，形成 6 个上升管和配汽集管（沿每第七届全国火电空冷机组技术交流研讨会论文集186组管排的顶部布置） 。蒸汽通过配汽集管后进入一次冷凝管束顶部的翅片管道，在管道内下行的过程中部分被冷凝。凝结水和非冷凝蒸汽 再通过“A”型屋图 1直接空冷示意图顶结构底部的大尺寸蒸汽凝结水联箱收集，如图 1 所示。 2空冷风机经济运行及优化运行措施2.1风机电耗情况及超频运行的经济性分析2.1.1京科发电有限公司 1×330MW 共有 30 台功率为 110kW 的空冷风机，空冷风机采用变频调节，其变频范围为 20%-100%，其中 90.9%-100%为超频转速运行。空冷风机一般按照自动方式运行，启动风机后将背压设定在规定范围内，随着实测背压的不断增加，风机的转速也逐渐增加，使得实测值接近设定值。当单组风机转速达到最大时，随着排汽流量的增加，已投运风机的风量不能满足需要时再投运其余风机，直到所有风机全部投入并按额定转速运行，甚至超频运行，此时风机的电耗将达到最大。2.1.2为了计算风机超频后所增加的电量与风机超频后机组所增加的效益达成平衡，通过对 2011年相关试验数据进行整理和分析，得出结论并为运行人员操作调整提供依据，具体试验分析如下：（1）试验经过：将风机频率由 50Hz 增加到 55Hz，观察机组真空的变化情况，运行至真空不再发生变化为止，记录真空值及每台风机的电流变化，然后进行数据计算。（2）数据记录： 表 1试验参数统计表项目 初始参数数超频参数变化量 项目 初始参数超频参数变化量增加的功率（瓦）开始时间 18:50 19:00 A1 电流 123 159 36 20140结束时间 20:00 A2 电流 128 166 38 21259负荷 215 215 0 A3 电流 126 164 38 21259主汽压力 11.54 11.81 0.27 A4 电流 126 168 42 23496主汽温度 538 536 -2 A5 电流 136 178 42 23496主汽流量 702 697 -5 B1 电流 129 165 36 20140总煤量 161 161 0 B2 电流 132 173 41 22937排汽真空 -80.83 -82.46 -1.63 B3 电流 127 161 34 19021排汽温度测点 1 56.2 54.5 -1.7 B4 电流 121 163 42 23496排汽温度测点 2 56 54 -2 B5 电流 130 171 41 22937排汽温度测点 3 55.9 53.9 -2 C1 电流 132 169 37 20699空冷背压测点 1 17.02 15.4 -1.62 C2 电流 120 158 38 21259空冷背压测点 2 16.08 15.49 -0.59 C3 电流 130 153 23 12867主机参数变化空冷背压测点 3 17.17 15.58 -1.59风机参数变化C4 电流 129 180 51 28531第七届全国火电空冷机组技术交流研讨会论文集187项目 初始参数数超频参数变化量 项目 初始参数超频参数变化量增加的功率（瓦）环境温度测点 1 31.4 32 0.6 C5 电流 127 167 40 22377环境温度测点 2 30.4 30.6 0.2 D1 电流 123 152 29 16224环境温度测点 3 36.4 37.5 1.1 D2 电流 146 185 39 21818大气压 97.57 97.58 0.01 D3 电流 134 168 34 19021风速 1.4 1.7 0.3 D4 电流 134 177 43 24056风向 D5 电流 134 173 39 21818E1 电流 131 169 38 21259E2 电流 126 162 36 20140E3 电流 128 173 45 25175E4 电流 136 170 34 19021E5 电流 129 162 33 18461F1 电流 130 163 33 18461F2 电流 131 173 42 23496F3 电流 125 179 54 30210F4 电流 128 176 48 26853F5 电流 129 161 32 17902真空升高平均值 1.3573 电量增加值合计 647827（3）经济性核算参照依据：真空以设计背压（真空84kPa）为基准，每变化 1，影响煤耗约2.045g/kwh（引用同类型机组） ；原煤单价按 390 元/吨，电价 0.3317 元/kwh（上网电价）计算。超频后真空上升 1.3573Kpa，真空变化率为 1.61，影响煤耗约 3.292 g/kwh，折合成煤量每小时减少 0.708 吨，风机超频后每小时增加电量为 647.827 kwh，能耗比较：0.708×390276.12（元）647.827×0.3317=214.88（元）通过以上分析试验计算出效益差为 61.24 元，可见超频后机组经济性将有所提高。（4）数据分析通过以上的分析方法可知，超频后电量的增加值是一定的，以电量反推可得两者平衡时的背压变化值，在煤价与电价不变的情况下不同负荷会得到不同背压变化值：绘制成曲线为：负荷（MW） 150 170 180 200 210 220 230 250 270 300 330真空变化值（kPa）1.47 1.29 1.22 1.10 1.05 1.00 0.96 0.88 0.81 0.73 0.67第七届全国火电空冷机组技术交流研讨会论文集188值 值 值 值 值 值 值 值 值 值 值 值 值 值 值 值0.40.60.81.01.21.41.6140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340机 组 负 荷 (MW)最低真空变化值（kpa）图 2 风机超频能耗平衡点真空变化值曲线运行人员可通过此值判断超频运行是否经济，当超频前后背压的变化值大于表中对应负荷下最低变化值，即可判断为该运行方式是经济的。2.2优化运行措施 2.2.1正常运行方式 （1）进入夏季机组背压逐渐上升，投入空冷风机超频运行是降低机组背压的主要手段之一，按照风机超频能耗平衡点真空变化值曲线进行判别，保证机组的经济性。（2）投入空冷喷淋也是有效降低机组背压的手段之一，当机组背压因环境温度高达 37 度、背压到 25kPa，应投入空冷喷淋系统运行，背压低于 16kPa 时停止空冷喷淋系统运行。（3）为保证低电耗空冷岛正常运行期间，应尽量保持同列中各风机的频率相同，低负荷时尽可能保持各列风机多投、低频运行。2.2.2大风期间运行方式调整 直接空冷系统受风向、风速影响比较明显。当风速达到 5m/s 以上时，不同风向有可能使空冷系统形成热回流，降低风机效率：冷空气经过 ACC 散热器后转换成热风呈羽流状上升，被炉斜后方向来风压制在 ACC 散热器平台，热风又被风机吸入，形成热风再循环，使背压频繁波动。如果一味地将风机投自动，会造成风机转速忽高忽低、急剧变化，空冷岛产生共振、共鸣现象。这种现象对空冷的安全运行极为不利，风机的电耗率也比正常时高出许多。 因此，在大风期间，空冷风机最好手动调整，留足背压跳机裕度，让背压随风适度波动，不会对汽压造成大的影响。在具体的调整中，根据外界风向，风机手动、自动也可以同步进行，迎风面的风机或逆流风机手动控制，保持恒速，其余部分风机投入自动，可以有效地降低电耗率，同时也可避免运行人员频繁调整。3直接空冷机组防冻措施第七届全国火电空冷机组技术交流研讨会论文集189冬季环境温度低，在排汽流量小到一定值时，可能会导致排汽凝结放热量小于其管线对环境的散热量，排汽在未到达空冷散热片时就已全部凝结成水，不能实现正常的汽水循环流动。由于空冷散热面积大，冬季运行防冻工作非常重要，特别是在机组启停和事故情况下。针对空冷系统的防冻，一方面应当事先完善外围的防冻系统，备好防冻用品；另一方面则应制定机组在冬季运行时各种工况下的防冻措施。3.1防冻准备工作 （1）机组设计主汽、再热汽疏水排入排汽装置。冬季空冷机组在启动、停止及事故情况下，不允许将小流量的疏水和排汽进入排汽装置，否则会造成空冷系统的冻结。（2）逐列解列空冷岛，掌握各列进汽蝶阀严密性及空冷岛进汽重新分配对机组的影响情况，从而制定出机组在启动、停止及事故情况下空冷岛各列的投入和解列的顺序。进汽蝶阀不严密的列要先投入后解列，以防止小流量蒸汽进入空冷岛内造成冻结。对每列进汽蝶阀的伴热带进行试验，保证其完好、可靠。（3）空冷凝汽器投入运行后，保证各列散热器之间的隔离门关闭，防止窜风。（4）全面封堵空冷岛挡风墙上的孔洞。（5）准备足够的测温枪、对讲机 ，便于岛上测温、联系工作，随时掌握空冷岛换热面温度场的情况。（6）准备苫布。在异常情况下，风机停用仍然不能满足防冻要求时，用苫布将风机口封住，避免冷风对流冻结。3.2防冻措施 3.2.1冬季启动 （1）不同的空冷机组，因环境温度的不同，冬季启动要求单列的进汽量是不同的。如果得不到足够的蒸汽预热，就会产生局部管路膨胀不均，发生冻结、冻裂事故。因此，冬季启动最好采用高中压缸联合带旁路启动方式。（2）锅炉点火前，检查主再热蒸汽管道上所有疏水，高排逆止门前后疏水低旁管道疏水手动门及气动门关闭，辅汽及轴封系统疏水倒至无压管道，确保汽轮机排汽装置无热水、热汽进入。当抽真空后，机组背压低于 50kPa 时，锅炉点火，锅炉点火后主汽压力在 3.2MPa 以前，定期对主再热蒸汽管道疏水。（3）当主汽压力达到 3.5MPa，主汽温度达 320以上时，空冷岛开始进汽且蒸汽流量必须在30 分钟内蒸汽流量达到 143t/h 及以上，保证空冷岛最小蒸汽流量,在低旁允许的温度范围内尽量提高低旁后的蒸汽温度。(按照图 3 进行控制)第七届全国火电空冷机组技术交流研讨会论文集190环 境 温 度 与 进 汽 量 关 系-35-30-25-20-15-10-50473 435 398 361 324 289