330-MW-直接空冷机组节能降耗及防冻问题探讨(报七届空冷年会)

第七届全国火电空冷机组技术交流研讨会论文集330MW直接空冷机组节能降耗及防冻问题探讨王明辉（内蒙古京科发电有限公司内蒙古兴安盟029400）【摘 要】针对内蒙古京科发电有限公司1330MW直接空冷供热机组风机多、电耗率高等特点，通过优化试验，得出风机超频的经济数据，同时为降低电耗机组正常运行期间尽量保持同列中各风机的频率相同；低负荷时尽可能保持各列风机多投、低频运行；并对空冷机组冬季运行防冻问题进行了分析，提出了在冬季启动、甩负荷、正常运行及低负荷运行等工况下的防冻措施,对直接空冷机组的安全、经济运行具有参考意义。【关键词】直接空冷机组风机电耗节能防冻0前言直接空冷汽轮机因具有节水效果显著、初始投资低、占地面积小的优点，目前已成为空冷系统的主流。直接空冷机组背压的高低直接关系到整个机组的安全性和经济性，但同时背压也存在受环境影响变化较大的问题，尤其是我国北方冬季气温低，直接空冷凝汽器存在防冻问题；夏季气温高，存在机组背压高、经济性差，甚至限负荷的问题。本文通过对京科发电有限责任公司1330 MW直接空冷机组背压试验分析，确定了提高机组经济性的运行方式。另外，机组在调试期及运行间采取的防冻措施，可供极度寒冷地区空冷岛调试及运行参考。1设备概况及工作原理京科发电有限公司 1330 MW 直接空冷供热机组为亚临界、一次中间再热、双缸双排、空冷抽汽凝汽式汽轮发电机组，配以1039t/h亚临界自然循环汽包锅炉，空冷设备采用的是北京龙源冷却技术有限公司生产的铝钢单排管变频调速风机直接空冷凝汽器（简称 ACC），布置在汽机房外，安装在空冷平台上。汽轮机的排汽进入排汽装置，经过排汽装置汇入1根大孔径管道后流入凝汽器。大孔径管道系统分流，形成6个上升管和配汽集管（沿每组管排的顶部布置）。蒸汽通过配汽集管后进入一次冷凝管束顶部的翅片管道，在管道内下行的过程中部分被冷凝。凝结水和非冷凝蒸汽 再通过“A”型屋图1直接空冷示意图顶结构底部的大尺寸蒸汽凝结水联箱收集，如图1所示。 2空冷风机经济运行及优化运行措施2.1风机电耗情况及超频运行的经济性分析2.1.1京科发电有限公司1330MW 共有30台功率为110kW的空冷风机，空冷风机采用变频调节，其变频范围为20%-100%，其中90.9%-100%为超频转速运行。空冷风机一般按照自动方式运行，启动风机后将背压设定在规定范围内，随着实测背压的不断增加，风机的转速也逐渐增加，使得实测值接近设定值。当单组风机转速达到最大时，随着排汽流量的增加，已投运风机的风量不能满足需要时再投运其余风机，直到所有风机全部投入并按额定转速运行，甚至超频运行，此时风机的电耗将达到最大。2.1.2为了计算风机超频后所增加的电量与风机超频后机组所增加的效益达成平衡，通过对2011年相关试验数据进行整理和分析，得出结论并为运行人员操作调整提供依据，具体试验分析如下：（1）试验经过：将风机频率由50Hz增加到55Hz，观察机组真空的变化情况，运行至真空不再发生变化为止，记录真空值及每台风机的电流变化，然后进行数据计算。（2）数据记录： 表1试验参数统计表项目初始参数数超频参数变化量项目初始参数超频参数变化量增加的功率（瓦）主机参数变化开始时间18:5019:00风机参数变化A1电流1231593620140结束时间20:00A2电流1281663821259负荷2152150A3电流1261643821259主汽压力11.5411.810.27A4电流1261684223496主汽温度538536-2A5电流1361784223496主汽流量702697-5B1电流1291653620140总煤量1611610B2电流1321734122937排汽真空-80.83-82.46-1.63B3电流1271613419021排汽温度测点156.254.5-1.7B4电流1211634223496排汽温度测点25654-2B5电流1301714122937排汽温度测点355.953.9-2C1电流1321693720699空冷背压测点117.0215.4-1.62C2电流1201583821259空冷背压测点216.0815.49-0.59C3电流1301532312867空冷背压测点317.1715.58-1.59C4电流1291805128531环境温度测点131.4320.6C5电流1271674022377环境温度测点230.430.60.2D1电流1231522916224环境温度测点336.437.51.1D2电流1461853921818大气压97.5797.580.01D3电流1341683419021风速1.41.70.3D4电流1341774324056风向D5电流1341733921818E1电流1311693821259E2电流1261623620140E3电流1281734525175E4电流1361703419021E5电流1291623318461F1电流1301633318461F2电流1311734223496F3电流1251795430210F4电流1281764826853F5电流1291613217902真空升高平均值1.3573电量增加值合计647827（3）经济性核算参照依据：真空以设计背压（真空84kPa）为基准，每变化1，影响煤耗约2.045g/kwh（引用同类型机组）；原煤单价按390元/吨，电价0.3317元/kwh（上网电价）计算。超频后真空上升1.3573Kpa，真空变化率为1.61，影响煤耗约3.292 g/kwh，折合成煤量每小时减少0.708吨，风机超频后每小时增加电量为647.827 kwh，能耗比较：0.708390276.12（元） 647.8270.3317=214.88（元）通过以上分析试验计算出效益差为61.24元，可见超频后机组经济性将有所提高。（4）数据分析通过以上的分析方法可知，超频后电量的增加值是一定的，以电量反推可得两者平衡时的背压变化值，在煤价与电价不变的情况下不同负荷会得到不同背压变化值：负荷（MW）150170180200210220230250270300330真空变化值（kPa）1.471.291.221.101.051.000.960.880.810.730.67绘制成曲线为：图2 风机超频能耗平衡点真空变化值曲线运行人员可通过此值判断超频运行是否经济，当超频前后背压的变化值大于表中对应负荷下最低变化值，即可判断为该运行方式是经济的。2.2优化运行措施 2.2.1正常运行方式 （1）进入夏季机组背压逐渐上升，投入空冷风机超频运行是降低机组背压的主要手段之一，按照风机超频能耗平衡点真空变化值曲线进行判别，保证机组的经济性。（2）投入空冷喷淋也是有效降低机组背压的手段之一，当机组背压因环境温度高达37度、背压到25kPa，应投入空冷喷淋系统运行，背压低于16kPa时停止空冷喷淋系统运行。（3）为保证低电耗空冷岛正常运行期间，应尽量保持同列中各风机的频率相同，低负荷时尽可能保持各列风机多投、低频运行。2.2.2大风期间运行方式调整 直接空冷系统受风向、风速影响比较明显。当风速达到5m/s以上时，不同风向有可能使空冷系统形成热回流，降低风机效率：冷空气经过ACC散热器后转换成热风呈羽流状上升，被炉斜后方向来风压制在ACC散热器平台，热风又被风机吸入，形成热风再循环，使背压频繁波动。如果一味地将风机投自动，会造成风机转速忽高忽低、急剧变化，空冷岛产生共振、共鸣现象。这种现象对空冷的安全运行极为不利，风机的电耗率也比正常时高出许多。 因此，在大风期间，空冷风机最好手动调整，留足背压跳机裕度，让背压随风适度波动，不会对汽压造成大的影响。在具体的调整中，根据外界风向，风机手动、自动也可以同步进行，迎风面的风机或逆流风机手动控制，保持恒速，其余部分风机投入自动，可以有效地降低电耗率，同时也可避免运行人员频繁调整。3直接空冷机组防冻措施冬季环境温度低，在排汽流量小到一定值时，可能会导致排汽凝结放热量小于其管线对环境的散热量，排汽在未到达空冷散热片时就已全部凝结成水，不能实现正常的汽水循环流动。由于空冷散热面积大，冬季运行防冻工作非常重要，特别是在机组启停和事故情况下。针对空冷系统的防冻，一方面应当事先完善外围的防冻系统，备好防冻用品；另一方面则应制定机组在冬季运行时各种工况下的防冻措施。3.1防冻准备工作 （1）机组设计主汽、再热汽疏水排入排汽装置。冬季空冷机组在启动、停止及事故情况下，不允许将小流量的疏水和排汽进入排汽装置，否则会造成空冷系统的冻结。（2）逐列解列空冷岛，掌握各列进汽蝶阀严密性及空冷岛进汽重新分配对机组的影响情况，从而制定出机组在启动、停止及事故情况下空冷岛各列的投入和解列的顺序。进汽蝶阀不严密的列要先投入后解列，以防止小流量蒸汽进入空冷岛内造成冻结。对每列进汽蝶阀的伴热带进行试验，保证其完好、可靠。（3）空冷凝汽器投入运行后，保证各列散热器之间的隔离门关闭，防止窜风。（4）全面封堵空冷岛挡风墙上的孔洞。（5）准备足够的测温枪、对讲机 ，便于岛上测温、联系工作，随时掌握空冷岛换热面温度场的情况。（6）准备苫布。在异常情况下，风机停用仍然不能满足防冻要求时，用苫布将风机口封住，避免冷风对流冻结。3.2防冻措施 3.2.1冬季启动 （1）不同的空冷机组，因环境温度的不同，冬季启动要求单列的进汽量是不同的。如果得不到足够的蒸汽预热，就会产生局部管路膨胀不均，发生冻结、冻裂事故。因此，冬季启动最好采用高中压缸联合带旁路启动方式。（2）锅炉点火前，检查主再热蒸汽管道上所有疏水，高排逆止门前后疏水低旁管道疏水手动门及气动门关闭，辅汽及轴封系统疏水倒至无压管道，确保汽轮机排汽装置无热水、热汽进入。当抽真空后，机组背压低于50kPa时，锅炉点火，锅炉点火后主汽压力在3.2MPa以前，定期对主再热蒸汽管道疏水。（3）当主汽压力达到3.5MPa，主汽温度达320以上时，空冷岛开始进汽且蒸汽流量必须在30分钟内蒸汽流量达到143t/h及以上，保证空冷岛最小蒸汽流量,在低旁允许的温度范围内尽量提高低旁后的蒸汽温度。(按照图3进行控制)图3空冷最小进汽量与环境温度对应表（4）加强空冷岛就地测温，发现有低温现象时及时与集控人员联系调整。3.2.2正常运行 （1）当汽轮机的进汽量大于 70%额定进汽量时，采暖供热可以投入运行。环境温度越低，采暖抽汽量越大，进入空冷岛的蒸汽量越少，空冷岛的防冻越困难，所以应认真检查空冷岛监视画面的各个参数，发现问题及时处理。（2）空冷岛检查人员应重点检查的部位有:未投运列进汽门、各列空气门、各列凝结水门的伴热投入情况，凝结水门前、后温度；各投运列顺流管束下部、逆流管束上部温度，顺逆流管束温度以及管束整齐情况。发现抽空气温度或管束温度低于0时，应降低风机转速或停止风机运行或风机反转回暖，空冷风机反转回暖时间每次不应超过20分钟，频率不低于20HZ，最长时间不得超过40分钟。做到勤回暖勤调整。如果长时间低温，可通过提高背压或降低供热负荷进行消除。运行中应将每列人行道的门关闭，减少风在各单元之间的流动。 （3）机组运行时，排汽温度与凝结水回水温度之差（过冷度）应不大于5，抽空气温度与排汽温度温差小于15 ，否则可采用增加负荷、增加背压、停运风机、使风机倒转或启动备用真空泵等方法，对逆流区内蒸汽和不凝结气体进行强制流动，使管束温度上升或降低空气抽出管与凝结水温差，使部分冻结的管束迅速融化。空冷风机在自动方式下运行，各运行风机尽量控制在同一频率。（4）冬季及时投入空冷各列升温循环，并加强监视，保证升温循环动作正确、可靠。每小时保证空冷各列均进行升温循环一次。并根据就地空冷散热器温度情况通过改变列偏置、风机偏置或解除风机自动人为进行单列或单个风机的调整。（5）当机组负荷率低、供热抽汽量相对较大、根据空冷各散热器温度情况，对温度偏低区域散热器加苫布或可停运部分空冷列，关闭进汽蝶阀。如果停运列抽空气、凝结水温度低于0，则将停运列的5个风机入口用苫布盖严，保证抽空气、凝结水温度正常。（6）加强对凝结水溶氧、凝结水过冷却度的监视，定期进行真空严密性试验。当凝结水溶氧超标时，表明空冷系统严密性较差，真空系统泄漏，易造成局部系统冻结，此时可适当提高低压缸汽封进汽压力，并对安全门、防爆门、负压系统进行查漏、堵漏工作，直至溶氧合格。3.2.3低负荷运行 机组长时间低负荷运行时，尽可能保持各列风机多投、低频运行。必要时应退出自动，手动进行控制。调节风机转速，使各列散热器下联箱凝结水温度均高于35，且各排散热器凝结水过冷度均小于5。如无法保证空冷散热器的温度，可切除部分列，保证蒸汽隔离阀关闭严密。同时，要加强对凝结水的补水量及排汽装置水位的监视， 发现凝结水补水量异常增大时，应检查空冷散热器以及凝结水管道是否冻结、排汽装置水位是否异常，发现异常及时调整。3.2.4甩负荷 冬季机组因故甩负荷时，立即将空冷控制切为手动，及时调整空冷风机频率及切除部分列运行。如果经上述措施仍无法保证空冷岛散热器的温度时，要迅速打闸停机。4结束语京科发电有限公司通过对直接空冷机组运行工况