武乡电厂2×600 MW机组增设尖峰冷却工程浅析

刘振宇

（西山煤电集团公司发电分公司，山西 太原 030053）

·技术经验·

武乡电厂2×600 MW机组增设尖峰冷却工程浅析

刘振宇

（西山煤电集团公司发电分公司，山西 太原 030053）

武乡电厂#1、#2机组投运后，在夏天环境温度高时，带负荷能力不足，后经提高空冷风机转速，带负荷能力有所好转，但是由于空冷系统设计存在问题，造成机组带大负荷时背压较高，不能满足夏天带满负荷的要求，给机组的安全经济运行带来不利影响。为此提出解决方案，确定增设尖峰冷却系统，并从改造总体设计、增设设备及系统、改造后效益等方面进行了分析。

空冷风机；背压较高；尖峰冷却系统；分析

1 背 景

武乡电厂#1、#2汽轮机为哈尔滨汽轮机厂生产的NZK600-16．7／5538／538型亚临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽轮机。汽轮机排汽采用直接空冷方式，设计换热面积1 379 591 m2，迎风面风速1．995 m／s，电机功率75 kW，风机直径9 144 mm，数量64台，管束型式为三排管。两台机组分别于2006年10月7日和2007年1月7日投运。机组自投运以来因空冷岛设计问题（主要是迎风面风速太小）造成过夏带负荷能力不足且高背压运行，当环境温度达到30℃及以上时运行背压在32 kPa以上，运行很不经济，有时需要降负荷运行。同时电网调度对电量考核越来越严，对带不上电网所给负荷值的机组要进行考核。

2006年9月，#1机组168 h试运期间在带597 MW负荷时发现机组背压偏高，当时环境温度23℃，64台风机全速110%运行，背压26．6 kPa，过夏带负荷能力明显不足；经过与空冷厂家联系并计算后提高风机转速到120%，带负荷能力有所提高，但TRL工况背压仍较设计值偏高5～10 kPa，环境温度越高偏差值越大，最大时能达到15 kPa，如：2007年6月5日，#2机组带600 MW负荷，环境温度28．4℃，背压35．6 kPa，空冷风机电耗较设计考核值增大1 000 kWh左右。2009年6月24日，环境温度37．6℃，#2机组带600 MW负荷、喷淋水100%投运时的背压为37 kPa。2010年7月29日，环境温度40℃，风机全速120%、投喷淋水50%条件下，#1、#2机组最大负荷分别为490 MW、450 MW，远达不到600 MW要求，背压32．8 kPa。随着机组运行时间的增加，空冷管束换热效果会降低，空冷过夏带负荷能力与高背压运行的问题会更加突出。

2 实施方案

2010年8月，通过对采用湿式尖峰冷却器、采用直接空冷（增加空冷岛换热面积）与采用表凝式间接空冷三个方案的全面比较，综合考虑现场布置、投资费用、环保要求等多方面因素后，推荐采用湿式尖峰冷却器方案。

2．1 总体改造方案

#1、#2机组在原有2根DN6000的竖直大排汽管道上各接出1根DN1800管道，汇合成DN2400的管道，接到尖峰凝汽器（每台机设1台）入口，在管道上设有膨胀节和电动蝶阀。在夏季机组运行背压高时，打开电动蝶阀使一部分蒸汽流至凝汽器冷却，缓解直接空冷散热器的压力，以达到降低背压的目的。春、秋、冬季机组运行背压较低时，关闭阀门，使全部排汽通过直接空冷散热器冷却。尖峰凝汽器通过新装的机力冷却塔和循环水进行冷却，尖峰冷却器凝结水自流到主机排汽装置，抽空气系统与主机相连。每台机组设计抽出175 t／h蒸汽，循环冷却水量6 000 t／h（配套2台机力通风冷却塔），所配凝汽器面积1 800 m2（TP304材质），环境温度高于25℃投运该系统，改造前夏季满发背压32 kPa，改造后夏季满发背压28 kPa，可降低背压4 kPa，降低发电煤耗5 g／kWh，提高了机组运行经济性及带负荷能力，并可免于电网调度考核。

2．2 增加的有关设备及系统

循环冷却水系统：设2根d920的循环冷却水供回水母管至凝汽器。凝汽器设有胶球清洗装置。

蒸汽系统：从主机排汽管道上接出DN2400的蒸汽管道至凝汽器，上设膨胀节和电动蝶阀。

凝结水系统：排汽通过凝汽器冷却后的凝结水通过自流回至主厂房0 m层的排汽装置，与直接空冷散热器冷却后的凝结水混合后，进入主机凝结水系统。

抽真空系统：真空系统接至主厂房内抽真空管道，以维持凝汽器的真空。

根据二期预留机力通风冷却塔和辅机循环水泵房场地条件，循环水系统拟采用母管制供水系统，即2台机配3台循环水泵、2台机力通风冷却塔、供回水母管各1条。

循环水泵：2台机组设3台循环水泵，没有设备水泵，流量3 305～5 428 m3／h。

机力塔：在二期预留场地上建两台机力通风冷却塔（占地面积38 m×23．2 m）。每台机力通风冷却塔循环水量6 000 m3／h，淋水面积为20．8×20．8 m2，冷却塔总高度19 m。

主循环水管道：与两台机A列布置的凝汽器出入口相连接的循环水管道在空冷平台下并穿越厂区道路埋地敷设；循环水管道拟采用一条DN1400供水管、一条DN1400回水管。

补给水系统：本项目原补给水接自原有补给水系统，计划将污水厂处理后的中水直接补入塔内水池。

循环水处理系统：采用一期循环水加药系统。维持循环水浓缩倍率在3．5倍左右。

电气部分：对厂用电负荷进行核算，电厂现有的高压厂变和化学水干变容量能满足本期所增负荷的需要。

热工控制部分：采用DCS系统控制，信号纳入原DCS系统中：单元机组部分控制（包括凝汽器系统等）纳入原汽机DCS系统，公用部分控制（包括循环水泵、机力塔等）纳入原公用DCS系统。

3 工程造价

#1、#2机组技术改造可研投资估算3 807万元。

该项目作为节能技改工程获得了世行GEF火电效率赠款资金1 051万元，主要用于设备采购（真空蝶阀、金属膨胀节、胶球清洗装置、高压控制装置与电缆、控制系统和现场仪表、循环水供水装置）。技改工程总投资3 784万元（包括世行增款资金），实际投资2 733万元。

4 效益分析

2012年6月1日，#1机尖峰装置试运行，负荷453 MW，环境温度25℃，真空由68 kPa提高至72 kPa。2012年6月7日#2机尖峰装置试运行，负荷466 MW，环境温度21℃，真空由72 kPa提高至76 kPa。基本达到设计目标，详细节能数据见表1，表2。

表1 #1机节能数据表

通过参数对比，#1机真空提高平均值为3．17 kPa。#2机真空提高平均值为3．43 kPa。两台机组真空提高平均为：3．3 kPa。真空提高1 kPa可降低煤耗约1．25 g／kWh。单台机可降低煤耗约：1．25 g／kWh×3．3=4．125 g／kWh。

尖峰装置年运行小时数为（4月底至9月底）：

单台机组每年煤耗可降低：

每吨标煤按770元（含税）计算，则单台机组每年可节约资金：

770元／t×5 593．5t／年=430．699 5万元／年

两台机组每年可节约资金：

518．672万元×2=861．399万元

每年尖峰设备运行用水量及用电量费用：

设计水耗每小时353 m3，水费按2．1元／m3计算；设计电耗每小时1 570 kWh，电价按照成本价0．32元／kWh计算：

353×2260×2．1元=167．54万元

1 570×2 260×0．32元=113．54万元

两项合计：

167．54万元+113．54万元=281．08万元

综上所述两台机组每年可节省费用：

861．399万元-281．08万元=580．319万元

按实际投资2 733万元计算，则不到5年即可收回投资成本。

上述计算未考虑投运尖峰系统增加电量带来的收益和减少调度考核的收益。另外实际投运尖峰系统可以从4月份投运一直持续到10月底，投资效益会更加显著。

表2 #2机节能数据表

［1］ 李 青，公维平．火力发电厂节能和指标管理技术［M］．北京：中国电力出版社，2009：41-42．

［2］ 汪 耕，李希明．大型汽轮发电机设计制造与运行（精）［M］．上海：上海科技出版社，2010：69-72．

Analysis on Installing Peak Cooling Engineering of 2×600 MW Unit in Wuxiang Power Plant

Liu Zhen-yu

After#1 and#2 unit of Wuxiang power plant put into operation，when the ambient temperature is high in summer，loading capacity is obviously insufficient．After increase the air cooling fan speed，load carrying capacity has improved，but because of the existing problems in the design of air cooling system，cause the units with high load，backpressure is high，can not meet the requirements of the summer with full load，bring about adverse influence to the safe and economic operation of the units．Therefore proposes solutions，determines adding the peak cooling system，and has carried on the analysis from the transformation overall design，the adding equipment and system，the efficiency reformed and other aspect．

Air cooler；Higher backpressure；Peak cooling system；Analysis

TD612

B

1672-0652（2013）10-0055-03

2013-07-02

刘振宇（1980—），男，山西忻州人，2003年毕业于中国矿业大学，工程师，主要从事火电厂技术管理工作（E-mail）15840513＠qq．com