尖峰凝汽器在300 MW空冷机组上的应用

许艳锋

（漳泽电力蒲洲发电（热电）公司，山西 运城 044500）

我国北方大部分地区属于干旱缺水区域，因此近年来新建的火电机组大多数采用了直接空冷机组。某电厂设计安装2台型号为NZK300-16.7/537/537，亚临界、一次中间再热、单轴、双缸、双排汽、反动式、直接空冷凝汽式汽轮机组。因所在地区夏季平均气温达26.5℃，极端最高气温可达42.8℃，因此每年迎峰度夏期间机组常发生因背压过高、接近跳闸值，不得不降负荷运行的情况，严重影响机组出力，且机组经济性较低。为降低机组高温天气时的背压，提高机组夏季运行的安全性和经济性，该公司于2015年在2台机组空冷岛的基础上加装了尖峰凝汽器，以降低机组夏季运行时的排汽背压。

1 尖峰凝汽器简介

根据汽轮机排汽管道、空冷平台及A排外主变等设备的布置，将新增尖峰凝汽器布置在空冷平台下方，尖峰循环水池及冷却水泵（包括弱酸补水系统）布置在原辅机循环水池外侧。根据厂家提供的参数计算，从汽轮机排汽管道上抽取270 t/h的蒸汽流量送至加装的尖峰凝汽器内冷却，循环冷却水量为9 450 t/h，将循环冷却水温度由33℃加热到48℃，设计排汽压力为22 kPa。尖峰系统在夏季机组排汽压力高时投运，打开阀门将部分蒸汽送至尖峰凝汽器内进行冷却，降低机组背压。其他季节排汽压力不高时关闭阀门，退出运行。

尖峰凝汽器冷却系统包括以下设备（系统）：凝汽器、循环水池及水泵、机力通风冷却塔及冷却风机、凝结水系统、抽真空系统、胶球清洗装置（系统）、弱酸补水及排水系统。

蒸汽系统：对2台机组，在原有的DN6000竖直大排汽管道上接出一根DN3000管道，然后接到尖峰凝汽器入口。在管道上设有膨胀节和电动蝶阀，膨胀节用以吸收管道的横向和轴向位移；电动蝶阀在夏季机组运行排汽压力高时，打开阀门使一部分蒸汽流至尖峰凝汽器进行冷却，缓解直接空冷散热器的压力，达到降低排汽压力的目的。春、秋、冬季机组运行排汽压力低时，关闭阀门，使全部排汽通过直接空冷散热器冷却。

循环水系统：设置2根直径920 mm的循环冷却水供水母管至凝汽器，冷却蒸汽后经2根直径920 mm的回水管道接至尖峰冷却器。

凝结水系统：排汽通过凝汽器冷却后的凝结水由尖峰凝结水泵打至主机排汽疏水箱，与直接空冷散热器冷却后的凝结水混合后进入凝结水系统。

抽真空系统：将凝汽器内的不凝结蒸汽和漏入的空气抽出至主厂房内抽真空管道或就近的空冷平台抽真空管道上，以维持凝汽器的真空。

循环水泵冷却润滑泵：每台尖峰循环水泵都配备有一套密封冷却水系统，冷却水系统由配套的过滤器、压力指示器和示流器、流量报警开关、报警器等组成。循环水泵润滑水和电机冷却水，由该循环水泵冷却润滑泵供给，冷却润滑泵的入口水源取自循环泵出口管路，出口水作为循环水泵轴承冷却、润滑水备用水源。冷却水润滑泵流量2.0～3.0 m3/h，供水压力0.2～0.3 MPa。

循环水系统排空泵：在循环水泵房的每个水泵流道设有排空泵。当停止运行需放空流道和水塔水池水时，排空泵将塔和流道水提升至一期辅机循环水系统冷却塔水池内。排空泵流量148 m3/h，扬程18 m，功率22 kW。

二次滤网：每台尖峰凝汽器入口配1台旋转滤网，用于清除进水中的垃圾、污物和各种漂浮物；定期进行反冲洗，设在凝结器处，冲洗水冲至原厂区就近回收水管道。尖峰凝汽器系统运行流程见图1，各设备主要参数见表1.

2 尖峰凝汽器投运前、后运行分析

2.1 对机组背压的影响分析

机组背压是指蒸汽在汽轮机中做完功后排出的压力，即排汽压力。如表2所示，该厂#2机组在2015年未进行尖峰凝汽器改造前，当环境温度为35℃时，机组背压可达43 kPa，严重影响到机组的安全经济运行；在2016年尖峰凝汽器投运后，当环境温度为36℃时，背压可控制在35 kPa左右，可降低机组背压8 kPa左右，效果明显。

图1 尖峰凝汽器流程图

表1 尖峰凝汽器各设备主要参数

表2 尖峰凝汽器改造前后背压对比

2.2 对机组厂用电率的影响分析

由于尖峰冷却系统中循环冷却水泵等新增设备的运行，使机组厂用电率升高，但在负荷、背压及环境温度相同的情况下，投入尖峰凝汽器系统使得空冷风机转速大幅下降，空冷系统总体电耗得到下降，总的综合厂用电率下降了0.75%，达到了节能降耗的目的。

2.3 对机组煤耗的影响分析

煤耗是燃煤发电企业能源利用效率的主要指标，发电标准煤耗指发电企业每发1 kW·h的电能所消耗的标准煤量。表3为该厂#2机组2015—2016年发电煤耗同期对比值。

表3 #2机组2015—2016年发电煤耗同期对比值（单位：g/kW·h）

从表3分析可知：尖峰凝汽器投运后，#2机煤耗有了明显下降，同比可下降2 g/kW·h左右，节能效果比较明显。

3 尖峰凝汽器存在的问题及解决办法

尖峰凝汽器运行时，如果循环水质变差，则会使冷却水侧铜管脏污结垢，影响传热效果。因此要保证杂物不能进入循环冷却水管，并维持胶球清洗装置运行正常可靠，加强胶球系统的运行清洗，投球、收球工作，对投球数量、回球率、胶球直径进行核查，保证传热铜管的表面清洁度。

以某种不受外界影响而变化的离子为代表，循环水中的离子浓度与补充水中的离子浓度之比，称为“循环水浓缩倍率”。尖峰冷却系统长时间运行后，循环冷却水中氯离子含量升高、浓缩倍率增大，严重时将腐蚀损坏冷却水管。因此要勤于调整补、排水量，使补水量与水塔排污、蒸发、风吹、泄漏等损失的水量平衡，还要保证补水弱酸处理系统运行正常。当循环水的浓缩倍率1.5时，化学运行人员应检查药剂是否及时投放和检查机力通风塔补水弱酸处理系统是否正常运行。当循环水浓缩倍率大于2.0时，进行机力通风塔补、排水工作。浓缩倍率超过5.5采取措施无效时，应停运尖峰冷却系统运行，进行彻底的补、排水。在每年冬季环境温度低的情况下，运行机组的背压会降低到一个安全数值以内，尖峰凝汽器便失去了作用，需要退出运行，因此尖峰凝汽器要做好冬季防冻工作，防止尖峰凝汽器管路冻结损坏。要求在尖峰凝汽器退出运行后，将各管路内积存的水彻底放尽，并保持放水门全开直至下次投运前。尖峰凝汽器还存在散热面脏污影响散热效果的问题，因此必须在运行期间逐个清洗及利用机组大小修对尖峰凝汽器进行全面的清洗。

4 结束语

对于火电厂来说，背压是一项很重要的运行参数，有助于确保机组的安全、稳定运行。背压的降低有利于机组的正常运行调节。煤耗是一项重要的经济指标，它的降低，是企业实行对标管理、控制生产成本、降低费用的一个重要渠道。通过对比尖峰凝汽器投运前、后的数据可以得出结论：空冷机组增设尖峰凝汽器后，机组在防峰过夏时背压、煤耗等指标明显下降，收到了很好的效果，保障了机组的安全、经济运行，证明尖峰凝汽器改造是成功的。

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