表凝式间接空冷系统在高原地区火电机组上的实践

郝晨光

摘要：本工程计划位于新疆准东高原区域。文中全面地分析了该空冷机组采用表面式凝汽器间接空冷系统在具体实践中的优缺点、运行经验和存在问题以及实践。

关键词：表凝式间接空冷；高原地区；火电机组

Abstract: the project is located in ZhunDong plateau area in xinjiang plan. This paper comprehensively analyzed the air cold gensets adopt surface type condenser indirect air-cooled system in the concrete practice of advantages and disadvantages, the operation experience and the existing problems and the practice.

Keywords: table type of indirect air-cooled; Plateau region; Thermal power unit

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

1空冷机组运行情况

设计机组建设规模为2×350MW超临界、间接空冷燃煤机组。由于本工程采用空冷机组，对气温、风向、风速设计数据在厂址位置的实际变化情况要求较高，为合理的分析确定所选厂址处的空冷气象设计条件，设计专业应根据对比观测分析成果对本阶段依据吉木萨尔气象站提供的空冷气象参数进行修正[1]。

本工程间接空冷系统采用带表面式凝汽器、垂直布置散热器的自然通风间接空冷系统的方案。汽轮机主要特性数据见表1和表2。

表1汽轮机各工况特性数据表

由于汽动给水泵尚未招标，小机排汽参数参考数据见表2。

表2 小机排汽参数参考数据

2表面式凝汽器的间接空冷系统

表面式凝汽器的间接空冷系统如图2-2所示。该系统由表面式凝汽器与空冷塔构成。与常规的湿冷系统基本相仿，不同之处是用表面式对流换热的空冷塔代替混合式蒸发冷却换热的湿冷塔，通常用不锈钢管凝汽器代替铜管凝汽器，用碱性除盐水代替循环水，用密闭式循环冷却水系统代替开敞式循环冷却水系统。该系统采用自然通风方式冷却[2]。将散热器装在自然通风冷却塔中。带表面式凝汽器的间接空冷系统类似于湿冷系统，其优点是节约厂用电，设备少，冷却水系统与汽水系统分开，两者水质可按各自要求控制。缺点是空冷塔占地大，基建投资多，系统中需进行两次换热，且都属表面式换热，使全厂热效率有所降低。

图1 带混合式凝汽器的间接空冷机组原则性汽水系统图

2.1主要经验

(1)该钢制空冷散热器以卧式内、外两环布置于空冷塔内。当4-5级大风(v=6.7m/s～9.4 m/s)时，对散热器性能影响甚微，基本上可带满电负荷；当6～7级风(v=12.3m/s～15.5m/s)时，真空仅变化为1kPa左右。

(2)选用全钢制椭圆基管、矩形翅片的管束，取得了良好的耐冻考验(从剖管检查看，当受冻后，椭圆管变形为圆管，融冻后又恢复为椭圆管，说明耐冻性能比圆管好)，同时显示了优越的散热性能。例如当空冷塔设计风速为1.67m/s时，其总传热系数为36W/(m2•℃)，气流阻力为48.3Pa，达到设计值；而大同二电厂铝圆管铝方片仅为30.3W/( m2•℃) ，汽流阻力为60.4Pa。

(3)进空冷塔的冷却水量可根据气温变化、负荷多少进行调节，运行灵活。

2.2存在问题

(1)汽轮机满发背压P′c=22kPa选择偏低，导致机组夏季带电负荷能力差。例如当气温为22℃时，汽轮机背压为23.3kPa，运行工况点仍在安全区，可以长期带200MW运行。当气温在27℃及以上时则需降负荷运行，

(2)少量设备泄漏，影响空冷机组安全经济运行。

(3)冷却段充排水的程控尚不完善，造成4段配水母管开裂。

(4)空冷塔内两台高位膨胀水箱水位不平衡，水位高的发生溢流，空气进入系统，对水回路不利。

(5)充氮系统不严密，无法投运。

(6)化水加药系统缺陷多。目前加药泵出力小，难以满足机组启动或大量补水时的加药要求。

(7)散热器外表面冲洗系统的水源管路直径偏小，水量不足，影响冲洗效果。

3表凝式间接空冷系统在新疆高原地区火电机组上的实践

间接空冷循环供水系统采用扩大单元制，每台机组配3台循环水泵(每台泵的水量约为总循环水量的35%)、1座自然通风双曲线型冷却塔、1条循环水管道。

2台机组设1座独立的间接空冷循环水泵房，布置在空冷塔附近。

循环水管道采用DN2400焊接钢管，由循环水泵出口至冷却塔，经散热器后通向主厂房，管内最大流速约为2.5m/s。循环水管道采用直埋敷设。

3.1空冷散热器充水排水系统

在空冷系统投运前，需将其管道及散热器中充满水，停运、检修亦需将系统水放空。充水、排水系统由地下贮水箱、输水泵、充水管道和阀门组成。贮水箱布置在空冷塔内地面以下，地下贮水箱的容积可满足所有冷却散热器段放空后储水的要求。输水泵采用潜水泵，安装在贮水箱内。

储水(排水)箱暂定为6个容积为320m3的圆柱形容器，两台机公用，布置在冷卻塔内，为带有加固的焊接碳钢结构。输水泵设置2台，两台机公用。水泵流量为370m3/h，扬程为0.40MPa。

在水箱进(排)水总管处设有切换阀门，两台机可单独进(排)水。

3.2补水稳压系统

为了保持循环水系统内的水压稳定，维持正常的水循环，空冷塔内设置稳压补水系统。补水系统每台机1套。塔内共设2套。

该系统由稳压泵、高位水箱以及连接管道组成。补水来自除盐水，每台机组设置2×100%容量的稳压泵(采用潜水泵)。水泵流量为80m3/h，扬程为0.40MPa。在散热器上部设置4座高位膨胀水箱(每台机组2座)，对称布置。每座膨胀水箱的容积暂定为120m3。稳压泵布置在地下贮水箱中，水泵根据高位水箱的水位自动控制补水。

3.3散热器清洗系统

本工程所在地区风沙大、灰尘多，考虑每年应冲洗空冷散热器外表面1～2次，将沉积在空冷散热器翅片间的灰、泥垢清洗干净，保持散热器良好的散热性能。本设计采用水清洗，每座空冷塔内拟设置1套清洗系统，包括两台清洗水泵(流量：30m3/h，扬程：0.9MPa)和不锈钢清洗水环管，清洗水环管设置在空冷塔内冷却三角的下面[3]。

3.4排气系统

间接空冷系统若采用全铝制翅片管热交换器，无需采用充氮系统。热交换器所采用的排气系统可以保证管束的正常排气。空冷塔中每个扇段管束的排气共用一根扇段排气立管。每个扇段分别有其自己的排气系统。

扇段立管的高度可以防止在系统稳定正常的运行状态下冷却水的流失，同时将空气排入大气。扇段的排气系统在扇段对外排气过程中为自排式。

结论

针对本工程的特殊情况，对表凝式间接空冷系统进行了煤价和上网电价的经济敏感性分析，当上网电价小于0.16元时，背压约13kPa较为经济；当上网电价在0.16～0.25元时，背压约12kPa最优；当上网电价大于0.25元时，背压约11KPa最为经济。通过对一机一塔、两机一塔自然通风间接空冷系统的推荐方案进行初步经济比较，本工程表凝式空冷系统推荐方案为两机一塔的自然通风间接空冷系统。系统配置为：采用192个冷却三角，两台机总散热面积1908726m2。设计气温16.0℃，设计背压12.0kPa，在夏季环境温度34.5℃时，汽轮机背压小于30kPa，机组可以满发350MW。

参考文献

[1]梁振明，白志刚. 600MW表凝式间接空冷系统冬季运行方式探讨[J]. 山西电力，2010.02：15-17.

[2]张福才，黄光宏. 三种内燃发电机组产品高原试验及结果分析[J]. 移动电源与车辆，2010.09：20-22.

[3]雷平和，冯璟. 新型并列配置间接空冷系统在热电厂的应用[J]. 电力建设，2011.12：110-114.

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。