尖峰凝汽器在300 MW空冷機(jī)組上的應(yīng)用

許艷鋒

（漳澤電力蒲洲發(fā)電（熱電）公司，山西 運(yùn)城 044500）

我國北方大部分地區(qū)屬于干旱缺水區(qū)域，因此近年來新建的火電機(jī)組大多數(shù)采用了直接空冷機(jī)組。某電廠設(shè)計(jì)安裝2臺(tái)型號為NZK300-16.7/537/537，亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸、雙排汽、反動(dòng)式、直接空冷凝汽式汽輪機(jī)組。因所在地區(qū)夏季平均氣溫達(dá)26.5℃，極端最高氣溫可達(dá)42.8℃，因此每年迎峰度夏期間機(jī)組常發(fā)生因背壓過高、接近跳閘值，不得不降負(fù)荷運(yùn)行的情況，嚴(yán)重影響機(jī)組出力，且機(jī)組經(jīng)濟(jì)性較低。為降低機(jī)組高溫天氣時(shí)的背壓，提高機(jī)組夏季運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，該公司于2015年在2臺(tái)機(jī)組空冷島的基礎(chǔ)上加裝了尖峰凝汽器，以降低機(jī)組夏季運(yùn)行時(shí)的排汽背壓。

1 尖峰凝汽器簡介

根據(jù)汽輪機(jī)排汽管道、空冷平臺(tái)及A排外主變等設(shè)備的布置，將新增尖峰凝汽器布置在空冷平臺(tái)下方，尖峰循環(huán)水池及冷卻水泵（包括弱酸補(bǔ)水系統(tǒng)）布置在原輔機(jī)循環(huán)水池外側(cè)。根據(jù)廠家提供的參數(shù)計(jì)算，從汽輪機(jī)排汽管道上抽取270 t/h的蒸汽流量送至加裝的尖峰凝汽器內(nèi)冷卻，循環(huán)冷卻水量為9 450 t/h，將循環(huán)冷卻水溫度由33℃加熱到48℃，設(shè)計(jì)排汽壓力為22 kPa。尖峰系統(tǒng)在夏季機(jī)組排汽壓力高時(shí)投運(yùn)，打開閥門將部分蒸汽送至尖峰凝汽器內(nèi)進(jìn)行冷卻，降低機(jī)組背壓。其他季節(jié)排汽壓力不高時(shí)關(guān)閉閥門，退出運(yùn)行。

尖峰凝汽器冷卻系統(tǒng)包括以下設(shè)備（系統(tǒng)）：凝汽器、循環(huán)水池及水泵、機(jī)力通風(fēng)冷卻塔及冷卻風(fēng)機(jī)、凝結(jié)水系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、膠球清洗裝置（系統(tǒng)）、弱酸補(bǔ)水及排水系統(tǒng)。

蒸汽系統(tǒng)：對2臺(tái)機(jī)組，在原有的DN6000豎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。在管道上設(shè)有膨脹節(jié)和電動(dòng)蝶閥，膨脹節(jié)用以吸收管道的橫向和軸向位移；電動(dòng)蝶閥在夏季機(jī)組運(yùn)行排汽壓力高時(shí)，打開閥門使一部分蒸汽流至尖峰凝汽器進(jìn)行冷卻，緩解直接空冷散熱器的壓力，達(dá)到降低排汽壓力的目的。春、秋、冬季機(jī)組運(yùn)行排汽壓力低時(shí)，關(guān)閉閥門，使全部排汽通過直接空冷散熱器冷卻。

循環(huán)水系統(tǒng)：設(shè)置2根直徑920 mm的循環(huán)冷卻水供水母管至凝汽器，冷卻蒸汽后經(jīng)2根直徑920 mm的回水管道接至尖峰冷卻器。

凝結(jié)水系統(tǒng)：排汽通過凝汽器冷卻后的凝結(jié)水由尖峰凝結(jié)水泵打至主機(jī)排汽疏水箱，與直接空冷散熱器冷卻后的凝結(jié)水混合后進(jìn)入凝結(jié)水系統(tǒng)。

抽真空系統(tǒng)：將凝汽器內(nèi)的不凝結(jié)蒸汽和漏入的空氣抽出至主廠房內(nèi)抽真空管道或就近的空冷平臺(tái)抽真空管道上，以維持凝汽器的真空。

循環(huán)水泵冷卻潤滑泵：每臺(tái)尖峰循環(huán)水泵都配備有一套密封冷卻水系統(tǒng)，冷卻水系統(tǒng)由配套的過濾器、壓力指示器和示流器、流量報(bào)警開關(guān)、報(bào)警器等組成。循環(huán)水泵潤滑水和電機(jī)冷卻水，由該循環(huán)水泵冷卻潤滑泵供給，冷卻潤滑泵的入口水源取自循環(huán)泵出口管路，出口水作為循環(huán)水泵軸承冷卻、潤滑水備用水源。冷卻水潤滑泵流量2.0～3.0 m3/h，供水壓力0.2～0.3 MPa。

循環(huán)水系統(tǒng)排空泵：在循環(huán)水泵房的每個(gè)水泵流道設(shè)有排空泵。當(dāng)停止運(yùn)行需放空流道和水塔水池水時(shí)，排空泵將塔和流道水提升至一期輔機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)冷卻塔水池內(nèi)。排空泵流量148 m3/h，揚(yáng)程18 m，功率22 kW。

二次濾網(wǎng)：每臺(tái)尖峰凝汽器入口配1臺(tái)旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)，用于清除進(jìn)水中的垃圾、污物和各種漂浮物；定期進(jìn)行反沖洗，設(shè)在凝結(jié)器處，沖洗水沖至原廠區(qū)就近回收水管道。尖峰凝汽器系統(tǒng)運(yùn)行流程見圖1，各設(shè)備主要參數(shù)見表1.

2 尖峰凝汽器投運(yùn)前、后運(yùn)行分析

2.1 對機(jī)組背壓的影響分析

機(jī)組背壓是指蒸汽在汽輪機(jī)中做完功后排出的壓力，即排汽壓力。如表2所示，該廠#2機(jī)組在2015年未進(jìn)行尖峰凝汽器改造前，當(dāng)環(huán)境溫度為35℃時(shí)，機(jī)組背壓可達(dá)43 kPa，嚴(yán)重影響到機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；在2016年尖峰凝汽器投運(yùn)后，當(dāng)環(huán)境溫度為36℃時(shí)，背壓可控制在35 kPa左右，可降低機(jī)組背壓8 kPa左右，效果明顯。

圖1 尖峰凝汽器流程圖

表1 尖峰凝汽器各設(shè)備主要參數(shù)

表2 尖峰凝汽器改造前后背壓對比

2.2 對機(jī)組廠用電率的影響分析

由于尖峰冷卻系統(tǒng)中循環(huán)冷卻水泵等新增設(shè)備的運(yùn)行，使機(jī)組廠用電率升高，但在負(fù)荷、背壓及環(huán)境溫度相同的情況下，投入尖峰凝汽器系統(tǒng)使得空冷風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速大幅下降，空冷系統(tǒng)總體電耗得到下降，總的綜合廠用電率下降了0.75%，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。

2.3 對機(jī)組煤耗的影響分析

煤耗是燃煤發(fā)電企業(yè)能源利用效率的主要指標(biāo)，發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗指發(fā)電企業(yè)每發(fā)1 kW·h的電能所消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤量。表3為該廠#2機(jī)組2015—2016年發(fā)電煤耗同期對比值。

表3 #2機(jī)組2015—2016年發(fā)電煤耗同期對比值（單位：g/kW·h）

從表3分析可知：尖峰凝汽器投運(yùn)后，#2機(jī)煤耗有了明顯下降，同比可下降2 g/kW·h左右，節(jié)能效果比較明顯。

3 尖峰凝汽器存在的問題及解決辦法

尖峰凝汽器運(yùn)行時(shí)，如果循環(huán)水質(zhì)變差，則會(huì)使冷卻水側(cè)銅管臟污結(jié)垢，影響傳熱效果。因此要保證雜物不能進(jìn)入循環(huán)冷卻水管，并維持膠球清洗裝置運(yùn)行正?？煽?，加強(qiáng)膠球系統(tǒng)的運(yùn)行清洗，投球、收球工作，對投球數(shù)量、回球率、膠球直徑進(jìn)行核查，保證傳熱銅管的表面清潔度。

以某種不受外界影響而變化的離子為代表，循環(huán)水中的離子濃度與補(bǔ)充水中的離子濃度之比，稱為“循環(huán)水濃縮倍率”。尖峰冷卻系統(tǒng)長時(shí)間運(yùn)行后，循環(huán)冷卻水中氯離子含量升高、濃縮倍率增大，嚴(yán)重時(shí)將腐蝕損壞冷卻水管。因此要勤于調(diào)整補(bǔ)、排水量，使補(bǔ)水量與水塔排污、蒸發(fā)、風(fēng)吹、泄漏等損失的水量平衡，還要保證補(bǔ)水弱酸處理系統(tǒng)運(yùn)行正常。當(dāng)循環(huán)水的濃縮倍率1.5時(shí)，化學(xué)運(yùn)行人員應(yīng)檢查藥劑是否及時(shí)投放和檢查機(jī)力通風(fēng)塔補(bǔ)水弱酸處理系統(tǒng)是否正常運(yùn)行。當(dāng)循環(huán)水濃縮倍率大于2.0時(shí)，進(jìn)行機(jī)力通風(fēng)塔補(bǔ)、排水工作。濃縮倍率超過5.5采取措施無效時(shí)，應(yīng)停運(yùn)尖峰冷卻系統(tǒng)運(yùn)行，進(jìn)行徹底的補(bǔ)、排水。在每年冬季環(huán)境溫度低的情況下，運(yùn)行機(jī)組的背壓會(huì)降低到一個(gè)安全數(shù)值以內(nèi)，尖峰凝汽器便失去了作用，需要退出運(yùn)行，因此尖峰凝汽器要做好冬季防凍工作，防止尖峰凝汽器管路凍結(jié)損壞。要求在尖峰凝汽器退出運(yùn)行后，將各管路內(nèi)積存的水徹底放盡，并保持放水門全開直至下次投運(yùn)前。尖峰凝汽器還存在散熱面臟污影響散熱效果的問題，因此必須在運(yùn)行期間逐個(gè)清洗及利用機(jī)組大小修對尖峰凝汽器進(jìn)行全面的清洗。

4 結(jié)束語

對于火電廠來說，背壓是一項(xiàng)很重要的運(yùn)行參數(shù)，有助于確保機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。背壓的降低有利于機(jī)組的正常運(yùn)行調(diào)節(jié)。煤耗是一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，它的降低，是企業(yè)實(shí)行對標(biāo)管理、控制生產(chǎn)成本、降低費(fèi)用的一個(gè)重要渠道。通過對比尖峰凝汽器投運(yùn)前、后的數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論：空冷機(jī)組增設(shè)尖峰凝汽器后，機(jī)組在防峰過夏時(shí)背壓、煤耗等指標(biāo)明顯下降，收到了很好的效果，保障了機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，證明尖峰凝汽器改造是成功的。

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