330MW供热机组直接空冷凝汽器节能分析

江东

摘 要：针对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，得出风机节能经济数据，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

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.057

1 设备概况及工作原理

国投伊犁能源开发有限公司 2×330 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1180t/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。

直接空冷技术即用空气直接冷却汽轮机的排汽，空气与排汽之间进行热交换。直接空冷的凝汽器称为空冷凝汽器，由椭圆形扁平基管钎焊铝翅片的管束组成。

机械通风空气冷却凝汽器（ACC）冷却的是汽轮机低压缸排汽，两台机组共用一个空冷凝汽器平台，共由60个换热单元（每台机30个）组成。若干根翅片管构成一个完整的单排管束，每10片管束两两相对，形成一“A”形换热单元，每5个换热单元组成一列散热段。每台空冷凝汽器由6列散热段组成，每列散热段上端有一根配汽管、一根抽真空管，下端有两根汇集凝结水的管道（即蒸汽∕凝结水联箱）。两台空冷凝汽器的散热段、管道布置是完全对称的。每台机组直接空冷系统配置4个排汽隔离阀、8个凝结水阀和4个抽真空阀（在A、B、E、F列布置）。每列换热单元由42片顺流换热管束和8片逆流换热管束组成5个换热单元，其中每一列的1、2、4、5换热单元全部为顺流换热管束，第3换热单元由8片逆流换热管束和2片顺流管束组成。低压缸排汽向下流入排汽装置，蒸汽进入水平布置的主排汽管道向上输送到空冷凝汽器顶端的6根蒸汽分配管，蒸汽携带的热能被流经空冷凝汽器翅片管表面的冷却空气带走，冷却凝结形成的水汇入12根管束下联箱，流入下方的凝结水管，在自身重力的作用下沿1根凝结水总管流回凝结水箱，由凝结水泵升压，送至锅炉给水系统。空冷凝汽器内的不凝结气体由设在逆流凝汽器顶部的抽空气管道抽出。

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

（1）国投伊犁能源开发有限公司2×330MW 机组共有60台功率为132kW的空冷风机，ACC所需要的冷却空气由排布在空冷凝汽器平台下部的空冷风机提供，空冷风机转速由变频器控制，正常变频范围是30–100%，但在环境温度在20℃以上时变频范围是30–110%，其中100%--110%（50HZ-55HZ）为超频转速运行。

（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2013、2014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：

试验开始时间：19：00 试验结束时间：20：00 机组负荷：215MW

真空升高平均值 1.3573Pa， 电量增加值合计 647827W。

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210元/吨，电价0.20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：

0.708×210=148.68（元）

647.827×0.20=119.57（元）

通过以上分析试验计算出效益差为29.11元，可见超频后机组经济性将明显提高。

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℃、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，背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。

参考文献：

[1]汽轮机设备及其运行系统[M].华东六省一市电机工程学会：中国电力出版社.

[2]CZK330-16.67/0.4/538/538中间再热空冷抽汽凝汽式汽轮机运行说明书[S].上海汽轮机有限公司.

[3]上海新华.电站汽轮机数字式电液控制系统-DEH[M].中国电力出版社，2005（05）1.