空冷機(jī)組背壓優(yōu)化改造方案可行性分析

摘 要：中泰化學(xué)阜康工業(yè)園熱電廠位于新疆昌吉回族自治州阜康市中泰化學(xué)阜康工業(yè)園內(nèi)，熱電廠現(xiàn)運(yùn)行兩臺(tái)150MW供熱機(jī)組，配套兩臺(tái)540t/h超高壓煤粉爐，主要為中泰化學(xué)阜康工業(yè)園區(qū)2套40萬(wàn)噸/年聚氯乙烯樹(shù)脂生產(chǎn)裝置供應(yīng)自備電、工業(yè)蒸汽等產(chǎn)品。熱電廠采用直接空冷方式進(jìn)行乏汽凝結(jié)，每臺(tái)機(jī)組共配置空冷風(fēng)機(jī)16臺(tái)。自熱電廠投用以來(lái)，機(jī)組一直以較高的負(fù)荷運(yùn)行，每年的運(yùn)行時(shí)間在8000小時(shí)以上，年利用小時(shí)數(shù)在7000小時(shí)以上，但在夏季，因?yàn)榄h(huán)境溫度較高，導(dǎo)致機(jī)組背壓太高不得不減負(fù)荷運(yùn)行，為了解決空冷機(jī)組夏季背壓?jiǎn)栴}及提高機(jī)組循環(huán)熱效率，必須進(jìn)行機(jī)組背壓優(yōu)化的技術(shù)改造，文章即對(duì)利用霧化水降低排汽裝置背壓的優(yōu)化方案進(jìn)行了分析論述。

關(guān)鍵詞：直接空冷；背壓優(yōu)化；霧化降溫；節(jié)能分析

1 概述

空冷機(jī)組背壓優(yōu)化改造的經(jīng)濟(jì)性對(duì)空冷技術(shù)的發(fā)展具有重要的意義?？绽錂C(jī)組在夏季運(yùn)行時(shí)，由于環(huán)境溫度較高，機(jī)組運(yùn)行時(shí)的背壓較高，導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行時(shí)的能耗較高，嚴(yán)重時(shí)機(jī)組不能按照設(shè)計(jì)出力帶負(fù)荷，同時(shí)機(jī)組背壓較高將會(huì)給機(jī)組的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重的影響。為了降低空冷機(jī)組在夏季運(yùn)行時(shí)的能耗水平，目前國(guó)內(nèi)解決的手段多是在空冷島上布置噴淋裝置，通過(guò)噴淋裝置向空冷島空冷風(fēng)機(jī)出口處噴入霧化后的除鹽水降低空氣溫度來(lái)達(dá)到冷卻空冷翅片管束的目的，降低機(jī)組背壓。此種解決手段無(wú)法對(duì)噴入空氣中的除鹽水進(jìn)行回收，造成水資源的大量浪費(fèi)。

2 改造方案

根據(jù)火電機(jī)組熱力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性及制造廠提供的熱力系統(tǒng)能量和質(zhì)量平衡原理，計(jì)劃利用現(xiàn)有管道，從除鹽水管道引一路水源，將原有一路熱井補(bǔ)水管線改造為減溫水通道（管道配置有調(diào)節(jié)閥及其前后手動(dòng)截止閥），通過(guò)變頻泵加壓后，進(jìn)入霧化噴嘴系統(tǒng)噴入排汽裝置喉部位置，形成霧化水降低排汽裝置的背壓。

3 效益分析

3.1 節(jié)能分析

3.1.1 在夏季銘牌（TRL）工況下，單臺(tái)機(jī)組抽汽量30t/h運(yùn)行（除鹽水溫度20℃）

機(jī)組在銘牌工況下排汽量約為366.15t/h，因運(yùn)行時(shí)機(jī)組工業(yè)抽汽量為30t/h，故得出機(jī)組的排汽量m1≈336.15t/h，背壓p1=33kPa，排汽溫度t1=71.5℃，查閱焓熵圖得出排汽焓值h1=301.5kj/kg；噴入除鹽水量m2=30t/h，壓力p2=1.6MPa，溫度t2=20℃，查閱焓熵圖得出除鹽水焓值h2=85.42kj/kg；根據(jù)質(zhì)量守恒和能量守恒原理：

m1×h1+m2×h2=（m1+m2）×h3

336.15×301.5+30×85.42=（336+30）×h3

h3≈283.9（kj/kg）

由于汽輪機(jī)排汽中噴入除鹽水冷卻后，排汽為未飽和蒸汽，含有濕度，根據(jù)未飽和蒸汽特性，查閱焓熵圖得出混合后汽水混合物溫度約為t3=67℃。得出h3和t3后，查閱焓熵圖得出混合后汽水混合物的壓力約為p2=28kPa。通過(guò)理論計(jì)算，經(jīng)過(guò)噴水降溫改造后，機(jī)組背壓降低了Δp=33-28=5kPa。（若計(jì)算系統(tǒng)15噸的耗水量，噴水量按45噸計(jì)算，h3≈276.1（kj/kg），p2=26.5kPa，Δp=33-26.5=6.5kPa）

3.1.2 在夏季銘牌（TRL）工況下運(yùn)行（除鹽水溫度25℃）

計(jì)算方法同上。經(jīng)過(guò)計(jì)算，除鹽水溫在25℃時(shí)，經(jīng)過(guò)噴水降溫改造后，機(jī)組背壓降低了4kPa。（若計(jì)算系統(tǒng)15噸的耗水量，噴水量按45噸計(jì)算，機(jī)組背壓可降低6kPa）

3.1.3 在夏季銘牌（額定抽汽）工況下運(yùn)行（除鹽水溫度20℃）

排汽量m1=175.6t/h，抽氣量m2=150t/h，噴入除鹽水量m2=150t/h，壓力=1.6MPa，溫度t2=25℃，排汽壓力14.3kPa，排汽溫度52.5℃，查閱焓熵圖得出除鹽水焓值h2=85.42kj/kg。

m1×h1+m2×h2=（m1+m2）×h3

175.6×301.5+150×85.42=（175.6+150）×h3

h3≈202（kj/kg）

由于汽輪機(jī)排汽中噴入除鹽水冷卻后，排汽為未飽和蒸汽，含有濕度，根據(jù)未飽和蒸汽特性，查閱焓熵圖得出混合后汽水混合物溫度約為t3=49.6℃。得出h3和t3后，查閱焓熵圖得出混合后汽水混合物的壓力約為p2=11.5kPa。通過(guò)理論計(jì)算，經(jīng)過(guò)噴水降溫改造后，機(jī)組背壓降低了Δp=14.3-11.5=2.8kPa。（若計(jì)算系統(tǒng)15噸的耗水量，噴水量按165噸計(jì)算，h3≈278.5（kj/kg），p2=11kPa，Δp=14.3-11=3.3kPa）

3.1.4 在夏季銘牌（額定抽汽）工況下運(yùn)行（除鹽水溫度25℃）

計(jì)算方法同上。經(jīng)過(guò)計(jì)算，除鹽水溫在25℃時(shí)，經(jīng)過(guò)噴水降溫改造后，機(jī)組背壓降低了2.3kPa（若計(jì)算系統(tǒng)15噸的耗水量，噴水量按45噸計(jì)算，機(jī)組背壓可降低2.8kPa）。

3.1.5 各種工況下節(jié)能分析統(tǒng)計(jì)表（如表1）

3.2 節(jié)水分析

改造完成后，在夏季運(yùn)行時(shí)完全可以停用現(xiàn)在使用的空冷島噴淋降低能耗的方式，據(jù)統(tǒng)計(jì)去年夏季運(yùn)行時(shí)采用的空冷島噴淋降低能耗的方式每天約消耗接近800噸除鹽水，整個(gè)夏季約節(jié)水7萬(wàn)噸。

4 結(jié)束語(yǔ)

采用空冷機(jī)組降背壓優(yōu)化改造方案后，在同等條件下使機(jī)組背壓降低2.8-6kPa。供電煤耗平均下降6-13g/kWh，每年約能節(jié)約除鹽水近7萬(wàn)噸，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：馬宏軍（1973，9-），男，籍貫：新疆，工程師，主要從事發(fā)電廠設(shè)備檢修管理工作。