330MW供熱機(jī)組直接空冷凝汽器節(jié)能分析

江東

摘 要：針對(duì)330MW直接空冷供熱機(jī)組風(fēng)機(jī)多、電耗率高等特點(diǎn)，通過(guò)優(yōu)化試驗(yàn)，得出風(fēng)機(jī)節(jié)能經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，同時(shí)為降低電耗，機(jī)組正常運(yùn)行期間盡量保持同列中各風(fēng)機(jī)的頻率相同；低負(fù)荷時(shí)盡可能保持各列風(fēng)機(jī)多投、低頻運(yùn)行對(duì)直接空冷機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有參考意義。

關(guān)鍵詞：直接空冷機(jī)組；風(fēng)機(jī)電耗；節(jié)能

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

1 設(shè)備概況及工作原理

國(guó)投伊犁能源開(kāi)發(fā)有限公司 2×330 MW 直接空冷供熱機(jī)組為亞臨界、一次中間再熱、雙缸雙排、空冷抽汽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，配以1180t/h亞臨界自然循環(huán)汽包鍋爐，空冷設(shè)備采用的是北京龍?jiān)蠢鋮s技術(shù)有限公司生產(chǎn)的鋁鋼單排管變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)直接空冷凝汽器（簡(jiǎn)稱 ACC），布置在汽機(jī)房外，安裝在空冷平臺(tái)上。

直接空冷技術(shù)即用空氣直接冷卻汽輪機(jī)的排汽，空氣與排汽之間進(jìn)行熱交換。直接空冷的凝汽器稱為空冷凝汽器，由橢圓形扁平基管釬焊鋁翅片的管束組成。

機(jī)械通風(fēng)空氣冷卻凝汽器（ACC）冷卻的是汽輪機(jī)低壓缸排汽，兩臺(tái)機(jī)組共用一個(gè)空冷凝汽器平臺(tái)，共由60個(gè)換熱單元（每臺(tái)機(jī)30個(gè)）組成。若干根翅片管構(gòu)成一個(gè)完整的單排管束，每10片管束兩兩相對(duì)，形成一“A”形換熱單元，每5個(gè)換熱單元組成一列散熱段。每臺(tái)空冷凝汽器由6列散熱段組成，每列散熱段上端有一根配汽管、一根抽真空管，下端有兩根匯集凝結(jié)水的管道（即蒸汽∕凝結(jié)水聯(lián)箱）。兩臺(tái)空冷凝汽器的散熱段、管道布置是完全對(duì)稱的。每臺(tái)機(jī)組直接空冷系統(tǒng)配置4個(gè)排汽隔離閥、8個(gè)凝結(jié)水閥和4個(gè)抽真空閥（在A、B、E、F列布置）。每列換熱單元由42片順流換熱管束和8片逆流換熱管束組成5個(gè)換熱單元，其中每一列的1、2、4、5換熱單元全部為順流換熱管束，第3換熱單元由8片逆流換熱管束和2片順流管束組成。低壓缸排汽向下流入排汽裝置，蒸汽進(jìn)入水平布置的主排汽管道向上輸送到空冷凝汽器頂端的6根蒸汽分配管，蒸汽攜帶的熱能被流經(jīng)空冷凝汽器翅片管表面的冷卻空氣帶走，冷卻凝結(jié)形成的水匯入12根管束下聯(lián)箱，流入下方的凝結(jié)水管，在自身重力的作用下沿1根凝結(jié)水總管流回凝結(jié)水箱，由凝結(jié)水泵升壓，送至鍋爐給水系統(tǒng)。空冷凝汽器內(nèi)的不凝結(jié)氣體由設(shè)在逆流凝汽器頂部的抽空氣管道抽出。

2 空冷風(fēng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及優(yōu)化運(yùn)行措施

2.1 風(fēng)機(jī)電耗情況及超頻運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性分析

（1）國(guó)投伊犁能源開(kāi)發(fā)有限公司2×330MW 機(jī)組共有60臺(tái)功率為132kW的空冷風(fēng)機(jī)，ACC所需要的冷卻空氣由排布在空冷凝汽器平臺(tái)下部的空冷風(fēng)機(jī)提供，空冷風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由變頻器控制，正常變頻范圍是30–100%，但在環(huán)境溫度在20℃以上時(shí)變頻范圍是30–110%，其中100%--110%（50HZ-55HZ）為超頻轉(zhuǎn)速運(yùn)行。

（2）為了計(jì)算風(fēng)機(jī)超頻后所增加的電量與風(fēng)機(jī)超頻后機(jī)組所增加的效益達(dá)成平衡，通過(guò)對(duì)2013、2014年相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，得出結(jié)論并為運(yùn)行人員操作調(diào)整提供依據(jù)，具體試驗(yàn)分析如下：

1）試驗(yàn)經(jīng)過(guò)：將風(fēng)機(jī)頻率由50Hz增加到55Hz，觀察機(jī)組真空的變化情況，運(yùn)行至真空不再發(fā)生變化為止，記錄真空值及每臺(tái)風(fēng)機(jī)的電流變化，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算。

2）數(shù)據(jù)記錄：

試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)間：19：00 試驗(yàn)結(jié)束時(shí)間：20：00 機(jī)組負(fù)荷：215MW

真空升高平均值 1.3573Pa， 電量增加值合計(jì) 647827W。

3）經(jīng)濟(jì)性核算

參照依據(jù)：真空以設(shè)計(jì)背壓（真空—84kPa）為基準(zhǔn)，每變化1%，影響煤耗約2.045g/kwh（引用同類型機(jī)組）；原煤?jiǎn)蝺r(jià)按210元/噸，電價(jià)0.20元/kwh（上網(wǎng)電價(jià)）計(jì)算。

超頻后真空上升1.3573kPa，真空變化率為1.61%，影響煤耗約3.292 g/kwh，折合成煤量每小時(shí)減少0.708噸，風(fēng)機(jī)超頻后每小時(shí)增加電量為647.827 kwh，能耗比較：

0.708×210=148.68（元）

647.827×0.20=119.57（元）

通過(guò)以上分析試驗(yàn)計(jì)算出效益差為29.11元，可見(jiàn)超頻后機(jī)組經(jīng)濟(jì)性將明顯提高。

2.2 優(yōu)化運(yùn)行措施

2.2.1 正常運(yùn)行方式

（1）進(jìn)入夏季機(jī)組背壓逐漸上升，投入空冷風(fēng)機(jī)超頻運(yùn)行是降低機(jī)組背壓的主要手段之一，按照風(fēng)機(jī)超頻能耗平衡點(diǎn)真空變化值曲線進(jìn)行判別，保證機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

（2）投入空冷噴淋也是有效降低機(jī)組背壓的手段之一，當(dāng)機(jī)組背壓因環(huán)境溫度高達(dá)37℃、背壓到25kPa，應(yīng)投入空冷噴淋系統(tǒng)運(yùn)行，背壓低于16kPa時(shí)停止空冷噴淋系統(tǒng)運(yùn)行。

（3）為保證低電耗空冷島正常運(yùn)行期間，應(yīng)盡量保持同列中各風(fēng)機(jī)的頻率相同，低負(fù)荷時(shí)盡可能保持各列風(fēng)機(jī)多投、低頻運(yùn)行。

2.2.2 大風(fēng)期間運(yùn)行方式調(diào)整

直接空冷系統(tǒng)受風(fēng)向、風(fēng)速影響比較明顯。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到5m/s以上時(shí)，不同風(fēng)向有可能使空冷系統(tǒng)形成熱回流，降低風(fēng)機(jī)效率：冷空氣經(jīng)過(guò)ACC散熱器后轉(zhuǎn)換成熱風(fēng)呈羽流狀上升，背爐斜后方向來(lái)風(fēng)壓制在ACC散熱器平臺(tái)，熱風(fēng)又被風(fēng)機(jī)吸入，形成熱風(fēng)再循環(huán)，使背壓頻繁波動(dòng)。如果一味地將風(fēng)機(jī)投自動(dòng)，會(huì)造成風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速忽高忽低、急劇變化，空冷島產(chǎn)生共振、共鳴現(xiàn)象。這種現(xiàn)象對(duì)空冷的安全運(yùn)行極為不利，風(fēng)機(jī)的電耗率也比正常時(shí)高出許多。 因此，在大風(fēng)期間，空冷風(fēng)機(jī)最好手動(dòng)調(diào)整，留足背壓跳機(jī)裕度，讓背壓隨風(fēng)適度波動(dòng)，不會(huì)對(duì)汽壓造成大的影響。在具體的調(diào)整中，根據(jù)外界風(fēng)向，風(fēng)機(jī)手動(dòng)、自動(dòng)也可以同步進(jìn)行，迎風(fēng)面的風(fēng)機(jī)或逆流風(fēng)機(jī)手動(dòng)控制，保持恒速，其余部分風(fēng)機(jī)投入自動(dòng)，可以有效地降低電耗率，同時(shí)也可避免運(yùn)行人員頻繁調(diào)整。

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