300 MW机组利旧冷却塔的研究和运用

周桥亮

（攀钢集团钒钛资源股份有限公司发电厂,四川攀枝花617062）

300 MW机组利旧冷却塔的研究和运用

周桥亮

（攀钢集团钒钛资源股份有限公司发电厂,四川攀枝花617062）

对大机组建设过程中利用小机组冷却塔的可行性进行了研究。利用旧的小机组冷却塔后缩短了施工工期，降低了工程造价。

自然通风双曲线冷却塔;循环水泵;利旧

1 背景情况

攀钢发电厂原装机容量为3×100 MW纯凝汽式发电机组，每台机组配一座自然通风双曲线冷却塔。其作用是利用从下往上流动的空气冷却从上往下流动的水。冷却后的循环水通过循环水泵送到凝汽器里将汽轮机中做过功的乏汽冷凝成水，循环水通过凝汽器后回到冷却塔内重新冷却，形成循环。

攀钢发电厂100 MW机组循环水系统为单元制，具体如图1。

图1 3台100 MW机组循环水系统图

根据国家的产业政策和环保形势，攀钢发电厂3台100 MW机组在运行满20年后会面临关停。为了满足攀钢用电负荷的需求，攀钢发电厂一期一台300 MW循环流化床机组于2013年3月开始正式动工。

300 MW机组原设计新建一座5500 m2冷却塔，由于300 MW机组建成后100 MW机组将关停，其冷却塔报废。为节省投资和缩短工期，需要分析并确定300 MW机组是否能利旧100 MW机组冷却塔。

300 MW机组利旧的原则是：一是保证300 MW机组安全运行；二是施工改造期间不影响100 MW机组的安全运行；三是能降低300 MW机组的投资；四是缩短本工程的工期。

2 300 MW机组利旧100 MW机组冷却塔的可行性分析

2.1 100MW机组冷却塔分析

（1）100 MW机组与300 MW机组冷却塔技术规范如表1。

表1 100 MW与300 MW机组冷却塔技术规范对比表

从技术规范对比表可以看出，300 MW的机组冷却塔在最重要的冷却面积和设计流量2个参数上均是单台100 MW机组的2倍多。因此，需要2到3个100 MW机组的冷却塔才能满足需要。

（2）100 MW机组3座冷却塔现状

由图1可见，1、2号冷却塔进水间仅有钢闸门隔离，且各种标高和形状尺寸相同。3号机组是独立的循环水系统，其冷却塔标各类标高比1、2号冷却塔低3.5 m，与1、2号冷却塔水池或循环水泵房的进水间无任何连接，相距300 m。如使用3座冷却塔，将出现循环水回水至3个冷却塔的水量分配不均，导致循环水系统不能正常运行，故仅能同时利用1、2号2座冷却塔。

（3）循环水泵房及设备利旧

100 MW机组循环水管道已使用20余年，腐蚀较严重且存在多处泄漏，要进行整治，不仅施工复杂，还会影响100 MW机组的安全运行。故不能利用原循环水管道。

每台100 MW机组配2台卧式循环水泵（扬程18 m，流量10000 m3/h），一用一备；300 MW机组配2台立式斜流循环水泵（扬程20.5 m、流量18000 m3/h），无备用，若300 MW机组利用100 MW机组1、2号冷却塔和循环水泵，由于受泵扬程和流量的影响，需更换4台循环水泵和电机。而原循环水泵房采用卧式离心泵，其布置方式和地面结构不能改为斜流泵，仅能使用卧式泵。

目前运行的3台100 MW机组，其凝汽器、冷油器和空冷器利用循环水冷却，循环水泵更换后其压力将高于上述设备的工作压力，易导致空冷器漏水造成发电机定子线圈绝缘被击穿、凝汽器漏水污染凝结水水质和汽轮机烧瓦等事故。

因此考虑100 MW机组的运行，不能利用100 MW机组的循环水泵房及其设备。

2.2 利用2座100 MW机组冷却塔存在的问题

（1）背压升高

按100 MW机组运行经验看，攀枝花常年处于高温天气，机组运行背压比设计背压高约6 kPa，即利用2座冷却塔汽轮机背压会升高至13.563 kPa，而汽轮机满负荷运行的最高背压不超过11.8 kPa，因此在高温天气时，300 MW机组必须降负荷运行；

（2）经济性下降

仅利旧100 MW机组1、2号冷却塔，其冷却能力较300 MW机组原设计新建一座5500 m2塔有一定的下降。经计算，在年平均气象条件，TMCR工况下，一座5500 m2冷却塔的出水温度为23.9℃，而2座2500 m2冷却塔的出水温度为26.2℃，较原设计水温上升2.3℃。300 MW机组汽轮机背压由原来的6.45 kPa提高到7.563 kPa。300 WM机组汽轮机背压提高后，汽轮机热耗将提高438 kJ/kW.h，相应标煤耗提高3.17 g/kW.h，年运行成本将增加674万元/年。

因此仅利用2座冷却塔是不能满足300 MW机组的要求。

2.3 利旧100 MW机组2座冷却塔的优化

由于300 MW机组利旧100 MW机组2座冷却塔存在以上问题，做如下优化：

在原循环水泵房南侧新建300 MW机组循环水泵房，并配置2台立式斜流循环水泵（扬程20.5 m、流量18000 m3/h），重新铺设循环水管路（DN2400）。300 MW机组循环水沟在100 MW机组1、2号冷却塔的循环水沟（2根2.5m×1.6m）上引接，采用2根相同尺寸的钢筋混凝土自流沟，设计工况下循环水沟内流速v=0.88 m/s，具体见图2。

300 MW机组设计的循环水冷却水量为36000 m3/h，经计算2座100 MW机组冷却塔冷却能力共为25464 m3/h，在额定负荷下冷却塔温差为9.6℃，距300 MW机组循环水量差10536 m3/h。经外出考察和研究分析，需要增设3座逆流式机械通风冷却塔，其冷却塔能力共为10536 m3/h。

机力通风塔主要参数如下:

单段塔体尺寸:18×18 m

单段塔冷却水量：3512 m3/h

风机直径:9.14 m

风机功率:160 kW

温差：9.6℃

循环水回水管（一根DN2400）从凝汽器至冷却塔附近分成三路，其中2路（DN1800）分别回到100 MW机组循环水回水管至1、2号冷却塔，还有一路（DN1600）至机力通风塔，水池的水通过DN1600焊接钢管自流至循泵房进水间，自流管内流速v=1.49 m/s。为了调节三路回水的水量，分别在回水管上安装电动碟阀，具体见图2。

图2 300 MW机组利旧冷却塔优化图

循环水通过2座冷却塔和增设的机力通风塔后，在TMCR工况下，循环水出水温度和冷却水量均能达到23.9℃和36000 m3/h（原5500 m2冷却塔设计的参数），300 MW机组的汽轮机背压能维持在原设计的6.45 kPa，运行成本与原方案基本维持不变。

3 结束语

通过利旧2座冷却塔和增设3座机力通风塔后，其冷却效果能满足300 MW机组的各项设计指标，并按该方案实施。新建机力通风塔需要设备费和土建费共计500万元，而新建一座5500 m2的冷却塔需要花费2597万元，大大降低了工程投资。且100 MW机组停运后，利用了其中2座冷却塔，减少了资产的闲置浪费。由于修建一座300 WM机组冷却塔的工期预计11个月，本是制约本工程工期最关键的构筑物，而利用冷却塔后，缩短了2个月的工期。

Utilization of O ld Small Cooling Tower in a New 300 MW Generation Unit

Zhou Qiaoliang
(ThePowerPlantofPangangGroupV-TiCo.,Ltd.,Panzhihua,Sichuan617062,China)

The feasibility of utilizing old smaller cooling tower in the construction process of large thermal power unit was studied.Utilization of old small cooling tower not only shortened the construction period but also reduced the project cost.

natural ventilation hyperbolic cooling tower;circulating water pump,utilizing old device

TM611

B

1006-6764（2014）12-0049-03

2014-07-09

周桥亮（1986-），2010年毕业于内蒙古科技大学热能动力工程专业，大学本科，现从事火力发电机组热能动力技术工作。