直接空冷机组空冷系统运行特性分析

陈淑琴,王 进

(山西电力科学研究院,山西太原 030001)

直接空冷机组空冷系统运行特性分析

陈淑琴,王 进

(山西电力科学研究院,山西太原 030001)

以代表山西南北两地不同气温特性、不同年负荷特性的2台空冷机组作为研究对象,分析了空冷机组年运行负荷率、背压分布情况与环境特性和机组设计参数的变化关系,发现了机组运行方式存在的问题,并探讨了机组优化运行的调整潜力。

空冷机组;负荷率;背压;优化运行

0 引言

目前,我国大容量直接空冷机组已广泛采用,在北方缺水地区,基本采用了直接空冷冷却系统,直接空冷技术已在超临界、超 (超)临界机组中推广应用。系统分析不同类型空冷散热器的设计特性和运行特性,是开展好直接空冷机组优化设计和运行控制工作的基础。为分析比较不同气象条件、不同类型直接空冷机组的设计特性及实际运行特性,重点选择了有代表性气象条件的2台机组进行全面的比较和分析。

1 2台机组空冷系统设计特性的比较

2 台机组的空冷系统设计参数见表1。由表1可以看出,漳泽电力股份有限公司蒲洲发电分公司(以下简称 “蒲洲”)与国电电力大同第二热电厂(以下简称 “大二”)相比,因其环境温度高,空冷系统的设计初始温差ITD(Iinitial Temperature Differece)值减小,风机变频范围增加,这样就可弥补环境温度升高对机组不满发小时数的影响。

表1 典型直接空冷机组空冷系统的设计参数比较

2 两个地区环境气温特性比较

为研究典型气象参数对直接空冷机组的影响,对永济和大同两个地区的环境气温特性进行了比较。由图1可以看出,环境温度小于0℃的概率大同占到25%,而永济不到8%,大于12℃的气温,大同占到45%,永济为60%。以3℃为间隔,出现概率超过4%的温度范围大同为-12℃到27℃,而永济为-3℃到33℃。

图1 大同和永济地区气温间隔3℃的环境温度概率分布

当把永济的环境温度各点均减小5℃后,在环境温度大于25℃的温度范围内,两地区的环境温度的概率分布基本重合,而空冷系统的设计规模主要决定于高气温区的的温度分布,这样通过平移高气温区环境温度的概率分布,获得的温度偏差,可比较确定不同地区机组空冷系统的设计规模的差异。一般该温度偏差与极端最高气温的差值基本接近。蒲洲300MW机组考核工况下ITD值较大二低3.2℃,风机变频范围增加5%,可使ITD值下降1.5℃,两者相加为4.7℃,ITD值的下降幅与极端最高气温的差值也基本相当,这样可使2台机组的不满发小时数基本相当。

3 2台机组年运行数据的统计分析研究

3.1 2台机组不同气温段下各负荷率运行时间概率分布的比较

对2个电厂全年运行每间隔1 h的运行数据进行了收集和整理,计算确定出的不同气温段下各负荷率运行时间概率分布见表2,机组平均负荷率与气温关系的比较见图2。

表2 2台机组不同气温段下各负荷率运行时间概率分布的比较

图2 大二和蒲洲电厂平均负荷率与气温关系的比较

由表1和图2可以看出,机组的不同温度段的平均负荷率随气温升高而升高,高气温下,满负荷率的比例明显增加,环境温度大于30℃后几乎无60%下的负荷。这一运行特点决定了空冷机组设计和运行中需重点解决的问题,即机组过夏满发问题和冬季防冻与优化运行调整工作。

大二600MW机组低温段的满负荷率在10%～15%,而高温段达到60%,年95%以上的负荷运行时间占20%;与大二600 MW机组相比,蒲洲300 MW机组调峰范围小,年平均负荷高于大二600 MW机组,各负荷分布密度较为均匀。不同气温下负荷分布密度主要决定于电网不同季节及昼夜负荷率的变化,同时与电网不同的习惯性调度方式也有一定的关系。

3.2 2台机组不同背压运行时间概率与负荷率关系的比较

通过对2台机组年运行背压统计,得到2台机组不同背压运行时间概率与负荷率关系见表3,2台机组运行背压与气温的统计关系如图3、图4。

表3 2台机组不同背压运行时间概率与负荷率关系的比较

图3 大二600 MW机组运行背压与气温的统计关系

图4 蒲洲300 MW机组运行背压与气温的统计关系

机组的运行背压对机组的运行经济性有显著的影响。针对大二600 MW机组冬季运行背压偏高的问题,通过对机组冬季运行背压进行了系统的调整,使低气温区 50%负荷的经济运行背压降到6 kPa,80%负荷的经济运行背压降到8 kPa,满负荷调整到9～10 kPa,调整后运行一年的运行统计表明:大二600 MW机组全年运行小时的平均背压为12.9 kPa,年运行11 kPa以下的运行时间为65.5%,12.5kPa以下的运行时间为76%。蒲洲300 MW机组调整前全年运行小时的平均背压为15.6 kPa,年运行11 kPa以下的运行时间为36.6%,12.5 kPa以下的运行时间为3.4%。机组的运行背压主要集中在9.5～22.5 kPa的范围内。

蒲洲300 MW机组高负荷区的背压与环境温度关系与大二600 MW机组基本相当,但由于该机组设计ITD值比大同低3.2℃,同时空冷风机调频范围大,因此其实际运行性能较大二600 MW机组差。中低负荷下的运行背压偏高,应主要与风机运行调整方式有关。

蒲洲300 MW机组平均背压明显高于大二600 MW机组,与机组平均负荷率高、空冷系统性能差、空冷风机运行方式有关。蒲洲300 MW机组调整前最低运行背压为10 kPa,近期通过对该机组的试验调整工作,可使机组80%负荷下的经济背压降到7.5 kPa,100%负荷降到了8 kPa,明显提高了机组的运行经济性。

4 结束语

环境气温条件是影响空冷机组运行经济性的主要因素,在环境温度高的地区,应适当增加空冷系统的设计规模,减小系统的ITD值来保证机组在高气温下的出力和经济性要求。空冷系统实际运行背压除与空冷系统的设计规模及环境气温年分布规律有关外,机组负荷率分布对其也有较大的影响,尤其在机组空冷系统性能差,风机运行方式不当的情况下,对机组运行经济性将产生很大的影响。机组空冷系统性能差主要影响高负荷、高气温段的经济性,而风机运行方式对低负荷、低气温段的经济性影响更为明显。因此,解决好机组防冬与经济运行的关系,开展空冷系统的优化运行工作对提高空冷机组的经济性具有重要的作用。

Analysison the Operating of Air-cooling System in the Direct Air-cooling Unit

CHEN Shu-qin,WANG Jin
(Shanxi Electric Power Research Institute,Taiyuan,Shanxi 030001,China)

Taking the two air-cooling unit,which represent the different temperature characteristics and different load characteristics of the northern and southern region in Shanxi,as the study ob jects,this paper analyses how the annual operating load rate of the air-cooling units and back p ressure distribution relate to the environmental p roperties and the unit design parameters.The study reveals the p rob lem s in the units operating mode and thereof explores thead justment potential of the units'op tim ized operation.

air-cooling unit;load rate;back pressure;optimized operation

TM 264.1

B

1671-0320(2010)03-0038-03

2009-12-29,

2010-04-13

陈淑琴 (1972-),女,山西应县人,2008年毕业于山西大学工程学院热能与动力工程专业,工程师,从事汽轮机专业;

王 进 (1980-),男,山西保德人,2007年毕业于太原理工大学热能与动力工程专业,硕士,工程师,从事汽轮机专业。