直接空冷機(jī)組尖峰冷卻系統(tǒng)的選型對(duì)比研究

吳迪 河北蔚州能源綜合開發(fā)有限公司

在某660MW超超臨界空冷機(jī)組的選型設(shè)計(jì)中，由于受到外界環(huán)境的影響，造成整體機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性較低。相關(guān)技術(shù)人員重視對(duì)機(jī)組的改造，能夠有效提高尖峰冷卻系統(tǒng)運(yùn)行的效率。技術(shù)人員重視結(jié)合尖峰冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，對(duì)于整體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改進(jìn)，延長(zhǎng)整體機(jī)組的使用壽命。

一、尖峰冷卻系統(tǒng)概述

結(jié)合我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的政策方針，在我國(guó)北部區(qū)域重視空冷電站的建設(shè)，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供充沛電能。當(dāng)前技術(shù)人員重視自身能力的提升，重視對(duì)整體電站設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化，將創(chuàng)新意識(shí)應(yīng)用于冷卻機(jī)組選型設(shè)計(jì)中，從而提高整體設(shè)備的使用效率。

660MW超超臨界空冷機(jī)組建設(shè)中，相關(guān)技術(shù)人員重視整體設(shè)計(jì)，為機(jī)組添加尖峰冷卻系統(tǒng)，從而提升整體設(shè)備的運(yùn)行效率。技術(shù)人員在使用階段，通過對(duì)該添加排氣管道與凝結(jié)水管道等基礎(chǔ)設(shè)施，便于尖峰冷卻系統(tǒng)能夠在機(jī)組運(yùn)行階段正常使用，發(fā)揮該技術(shù)的重要作用[1]。

在使用階段尖峰冷卻系統(tǒng)主要通過循環(huán)水的模式，能夠有效節(jié)約水資源，保證尖峰系統(tǒng)能夠在日常使用階段，完成對(duì)機(jī)組的冷卻工作。尖峰冷卻機(jī)組在使用階段，需要技術(shù)人員為其安裝排汽管道系統(tǒng)、抽真空管道系統(tǒng)，以及水泵等設(shè)備，能夠在正常使用階段，有效發(fā)揮尖峰冷卻系統(tǒng)的重要作用，對(duì)機(jī)組進(jìn)行降溫，盡可能提高循環(huán)水的回收效率，在整體設(shè)備建設(shè)階段，增加一套化學(xué)處理設(shè)施，對(duì)循環(huán)水進(jìn)行凈化，便于該循環(huán)水能夠繼續(xù)參與尖峰冷卻系統(tǒng)，發(fā)揮該設(shè)備的重要作用。

二、直接空冷機(jī)組改造

在整體設(shè)計(jì)方案制定之初，相關(guān)技術(shù)人員充分考慮了不同的季節(jié)變化，并且制定了相應(yīng)的預(yù)案，逐步提升整體設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量。現(xiàn)階段技術(shù)人員在綜合設(shè)計(jì)中，允許該設(shè)備超頻運(yùn)行，確保該冷卻系統(tǒng)，在夏季高溫的環(huán)境下，能夠正常發(fā)揮自身重要作用。在該設(shè)備超頻使用階段，會(huì)消耗更多的電力，不利于節(jié)能環(huán)保理念在日常生活中的應(yīng)用?，F(xiàn)階段技術(shù)人員在使用階段，應(yīng)該增加空冷散熱單元，在綜合使用階段，充分考慮當(dāng)前工作的不足，逐步提高整體設(shè)計(jì)質(zhì)量，但是該方案在制定階段，由于整體建設(shè)周期較長(zhǎng)，會(huì)造成當(dāng)前設(shè)備難以較快投入使用，在整體改造中，設(shè)計(jì)人員對(duì)于該方案并不認(rèn)同[2]。

結(jié)合我國(guó)空冷機(jī)組整體技術(shù)發(fā)展歷史，可以發(fā)現(xiàn)在該設(shè)備添加空冷散熱器表面噴水裝置是一項(xiàng)不成熟的技術(shù)。以往電站自身發(fā)展中，曾經(jīng)使用該技術(shù)，結(jié)果造成整體設(shè)備腐蝕較為嚴(yán)重，并且整體機(jī)組的使用壽命大幅度降低，給電站自身發(fā)展帶來了較大的經(jīng)濟(jì)損失。

技術(shù)人員結(jié)合部分電廠具體案例，在電站原有設(shè)備中加裝立式空冷三角裝置，能夠有效降低機(jī)組溫度。立式空冷三角系統(tǒng)的應(yīng)用，其主要原理與平臺(tái)式空冷凝汽器一致，在使用階段，能夠?qū)φw設(shè)備進(jìn)行有效管理，切實(shí)提出可行性建設(shè)方案，便于該設(shè)備能夠正常發(fā)揮自身重要作用。但該設(shè)備的類型屬于空冷設(shè)備，在使用階段，如果外界的溫度過高，將會(huì)造成整體設(shè)備的工作效率降低，并且整體投入巨大，嚴(yán)重影響電力企業(yè)自身發(fā)展，一般情況下，并不適用于當(dāng)前方案改造。

目前，較為成熟的改造方案有以下兩種，第一種加裝帶蒸發(fā)冷的尖峰系統(tǒng)，第二種是添加表面凝汽器與濕冷尖峰系統(tǒng)。

加裝帶蒸發(fā)冷的尖峰系統(tǒng)，在使用階段，主要有換熱模塊，水循環(huán)系統(tǒng)與風(fēng)機(jī)等組成，在使用階段，能夠有效發(fā)揮自身重要作用，對(duì)于整體機(jī)組起到冷卻作用。該技術(shù)在使用階段，主要是通過管內(nèi)蒸汽凝結(jié)，對(duì)外放熱，而管內(nèi)淋水，在一定程度上，能夠吸收熱量，并且在風(fēng)機(jī)的作用下，能夠有效帶走設(shè)備的熱量。在使用階段，該設(shè)備需要消耗大量水資源，因此，技術(shù)人員還應(yīng)該重視對(duì)水資源的存儲(chǔ)與回收利用。而加裝帶表面式凝汽器以及機(jī)力塔的濕冷設(shè)備，在一定程度上，能夠顯著提升整體設(shè)備的制冷性能，能夠在使用中發(fā)揮自身重要作用，還能夠降低整體建設(shè)成本。在該方案設(shè)計(jì)中，重視對(duì)冷卻水的循環(huán)利用，在后續(xù)使用階段，能夠節(jié)約水資源，有效提升電站節(jié)能減排工作[3]。

三、尖峰冷卻系統(tǒng)選擇對(duì)比

（一）凝氣量的確定

當(dāng)前技術(shù)人員主要選擇加帶蒸發(fā)冷的尖峰系統(tǒng)與機(jī)立塔濕冷方案作為對(duì)比，從而探討更為有效的尖峰冷卻系統(tǒng)，提高空冷電站自身經(jīng)濟(jì)效益。一般情況下，在直接空冷機(jī)組尖峰冷卻裝置改造中，如果凝汽量降低，在日常工作中，應(yīng)該切實(shí)提升自身經(jīng)濟(jì)效益，逐步降低機(jī)組背壓，能夠降低機(jī)組的煤量消耗，從而節(jié)約資源。但在使用階段，尖峰冷卻系統(tǒng)會(huì)消耗更多的水資源。隨著水資源的消耗，在一定程度上，原本的空冷方案將會(huì)演變?yōu)闈窭浞桨?，造成空冷機(jī)組的優(yōu)勢(shì)缺失，嚴(yán)重影響整體尖峰冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。

其中帶蒸發(fā)冷的機(jī)組在使用階段，存在一定的不足之處，并且在后續(xù)使用階段，會(huì)造成整體設(shè)備消耗的蒸汽量增多。技術(shù)人員結(jié)合660MW超超臨界空冷機(jī)組使用場(chǎng)景，計(jì)算得出加帶蒸發(fā)冷的尖峰系統(tǒng)的最大凝氣量為240t/h。至于另一種設(shè)計(jì)方案，在使用階段會(huì)受到外界環(huán)境的變化以及機(jī)組的運(yùn)行情況的變化而出現(xiàn)較多的變化。

（二）尖峰冷卻方案對(duì)比

在對(duì)兩種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)該重視對(duì)整體項(xiàng)目的對(duì)比，并且制定更為有效的應(yīng)對(duì)措施，其中帶蒸發(fā)冷機(jī)組簡(jiǎn)稱方案一，而表面凝氣器與機(jī)力塔設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)稱為方案二。技術(shù)人員對(duì)兩種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比，其中主要設(shè)備的設(shè)計(jì)與提供商方面，兩個(gè)方案都能夠依靠國(guó)內(nèi)廠家得以實(shí)現(xiàn)。至于換熱特點(diǎn)，方案一主要為一次換熱，在使用階段，該過程主要在蒸發(fā)冷卻器內(nèi)完成。至于方案二，在使用階段主要為二次換熱，并且循環(huán)水主要為顯熱換熱，并且在后續(xù)機(jī)力塔使用階段，再次發(fā)生潛熱換熱，整體表現(xiàn)為兩次換熱。

在整體施工周期方面，方案一整體施工周期較短，施工技術(shù)人員通過模塊化升級(jí)改造，能夠顯著提升整體設(shè)備的運(yùn)行效率。至于方案二，在施工階段不僅需要在尖峰冷卻裝置中添加表面凝氣器，還需要建設(shè)機(jī)力塔，造成當(dāng)前設(shè)備整體建設(shè)時(shí)間較長(zhǎng)。

方案一與方案二均為低負(fù)荷供電，技術(shù)人員對(duì)于這兩種不同的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)兩者耗電量并不存在較大差異。

（三）系統(tǒng)配置方案對(duì)比

在整體系統(tǒng)配置階段，技術(shù)人員對(duì)整體設(shè)備進(jìn)行有效分析，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)前技術(shù)人員在使用階段，選擇方案一比方案二需要更好的施工技術(shù)與制造技術(shù)要求。其中方案一需要12臺(tái)風(fēng)機(jī)，而方案二僅僅需要2臺(tái)風(fēng)機(jī)。并且在后續(xù)建設(shè)中，技術(shù)人員還應(yīng)該重視蒸汽隔離閥與蒸汽分配管的應(yīng)用，以便于方案一能夠正常使用。在整體方案設(shè)計(jì)中，方案一整體建設(shè)面積較大，約為128m*40.8m，而方案二整體建設(shè)面積較小，主要為16.8m*33.6m。

（四）運(yùn)行參數(shù)對(duì)比

技術(shù)人員對(duì)于方案一進(jìn)行有效測(cè)算，發(fā)現(xiàn)該設(shè)備在使用階段，需要消耗的水量為4082t/h，而方案二消耗的水量較多，為9600t/h。在方案一使用階段，技術(shù)人員對(duì)于整體設(shè)備消耗的水量進(jìn)行分析，結(jié)合循環(huán)水的使用，分別測(cè)算當(dāng)前設(shè)備的使用性能，可以發(fā)現(xiàn)方案一在使用階段需要補(bǔ)充水量273t，而方案二僅需要補(bǔ)充水268t。目前技術(shù)人員結(jié)合整體設(shè)備的功率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，方案一的功率為986kW，而方案二為1375kW。

（五）工程造價(jià)對(duì)比

工程造價(jià)人員對(duì)兩種不同的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行有效計(jì)算，對(duì)于兩種不同的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行核算，可以發(fā)現(xiàn)方案二整體建設(shè)費(fèi)用較低。其中方案一在主輔工程施工階段，需要空冷電站投入基礎(chǔ)資金4809萬元，而方案二僅僅需要投入4620萬元。結(jié)合該項(xiàng)目建設(shè)的其他費(fèi)用，其中方案一為134萬元，方案二為290萬元。對(duì)于兩種不同方案建設(shè)階段應(yīng)該支出的基本預(yù)備費(fèi)，方案一為308萬元，而方案二為289萬元。在設(shè)計(jì)中還存在另外一項(xiàng)支出，方案一與廠址相關(guān)的單項(xiàng)工程費(fèi)用為186萬元，方案二為79萬元。整體建設(shè)成本比較時(shí)，其中方案一為5437萬元，方案二為5260萬元，兩者之間相差177萬元。在后續(xù)使用階段，結(jié)合標(biāo)煤消耗與成本電價(jià)等費(fèi)用消耗，選擇方案二能夠具有較大的經(jīng)濟(jì)效益。

四、結(jié)論

總而言之，現(xiàn)階段技術(shù)人員在日常工作中，應(yīng)該重視對(duì)空冷機(jī)組的管理，并且使用先進(jìn)的管理理念，對(duì)于整體機(jī)組進(jìn)行有效設(shè)計(jì)，逐步提升整體設(shè)備性能。技術(shù)人員結(jié)合兩種不同方案的對(duì)比研究，可以發(fā)現(xiàn)在660MW超超臨界空冷機(jī)組尖峰冷卻改造中，選擇方案二，在運(yùn)行參數(shù)與工程造價(jià)角度，方案二設(shè)計(jì)更為優(yōu)秀。