大型火电机组空冷技术创新与发展报告

大型火电机组空冷技术创与进展一、大唐集团空冷机组根本状况目前大唐集团空冷机组共31台〔含在建4台13880MW，占火电机组总容量约15%，其中超临界600MW等级机组4600MW机组12300MW机组10200MW5陕西、疆等地，是“西电东送”的重要电源支撑点，为我国缺水地区的能源建设、水资源节约以及经济社会进展作出了奉献。大唐集团空冷机组涵盖了直接空冷和间接空冷两种型式，其中直接空冷24台，间接空冷7台；空冷凝汽器包括单排管和三排管等型式，融合了SPX、GEA、首航、大唐集团科技工程、北京龙源等众多空冷生产厂家技术精华。大唐集团空冷机组数量多、种类多，分布地域广，多年以来不断争论、总结、提升空冷机组运行、维护技术，大力推动技术进步，在提高空冷机组节水力气与综合效率方面取得了确定阅历，为节约水资源和降低能耗作出了确定奉献。2023800080%，为节约水资源做出了较大奉献。在推动节水的同时，大唐集团针对空冷机组能耗相总体上空冷机组能耗指标持续向好，其中供电煤耗彬长2号机组〔630MW〕2023年完成321.47g/kWh，临汾1号机组〔300MW〕完成330.73g/kWh，到达国内空冷机组能耗指标先进水平。2023年大唐集团空冷机组在大力降低能耗指标的同时，乐观争论并应用技术，提升空冷机组牢靠性，在机组长周期运行方面取得了较好成绩，其中彬长2号机组连续在网运行625天，获得了2023年度全国600MW以上等级发电牢靠性金牌机组第一名的好成绩。托电8号机组获得2023年度牢靠性金牌机组称号，并在2023年度大机组竞赛中获得600MW二、大唐集团推动空冷技术进步的主要做法〔一〕在直接空冷方面，多台多类型600MW空冷机组工程示范及安全稳定运行推动了空冷技术进步。大唐集团于2023年投产第一台600MW直接空冷机组，142023年在宁夏大坝投产了国内首台600MW两缸两排汽空冷机组，此机型首次在600MW等级空冷机组上设计一个低压缸，填补了国内空白。为确保投产后机组运行安全牢靠，大唐集团在安装、调试、运行、检修等方面做了大量技术工作，保证了各项技术指标处于良好状态。直接空冷机组投产8年以来，运行稳定，节水效果明显，且已完成8台次机组大修，为大容量空冷机组进展积存了丰富阅历。〔二〕在间接空冷方面，实现了国内首台600MW机组工程示范，推动了间接空冷技术向多元化、大容量快速进展。随着机组容量的不断增大，传统的间冷机组间续显现出各自的弊端。哈蒙式间冷机组空冷系统浩大、基建费用高；海勒式间接空冷系统在大型机组中面临水质要求高、难于控制等问题。大唐集团阳城电厂经过深入的考察和论证，建设了国内首台600MW间冷机组，创承受了外表式凝汽器与铝制散热器垂直布置的SCAL型间接空冷系统，该技术于2023年获得国家专利。外表式凝汽器的承受将循环冷却水系统与分散水系统分开，很好的保证了锅炉对水质的要求，大大降低精处理的交换容量，节约投资本钱和运行本钱，同时极大地提高了空冷系统的牢靠性，为间接空冷机组向大容量快速进展树立了方向。该机组2023年8月投产，也是亚洲首台600MW间接空冷机组。投产以来，机组运行安全稳定，在运行经济性〔煤耗、带负荷力气、节水、水质把握和防冻方面较直冷机组2023年完成0.14kg/kWh5g/kWh2023距离逆流冲洗方式，冲洗耗水量大幅下降，并提高了清洗效1.0g/kWh。600MW机组上SCAL型间接空冷系统的成功运用给间接空冷技术带来更多的阅历和启发，使排烟间接空冷塔的应用范1000MW要根底。〔三〕在系统设计上，领先实现空冷机组给水泵汽轮机乏汽直接进入主机空冷凝汽器。大唐集团领先提出直冷机组小机排汽直接进入空冷凝汽器方案，在300MW机组上进展试点示范。该机组配套一台100%容量的汽动给水泵，小机排汽直接进入主机排汽管道。承受上述方式后，将带来小机背压变化幅度大、末级叶片变工况范围大、给水系统调整品质差等难题，通过设备及系统的优化升级并承受先进把握技术，很好地解决了上述问题。2023给水自动投入正常，机组变负荷力气满足电网要求。该技术的成功应用，为小机排汽直排主机空冷凝汽器的设计和运行进一步节约用水。目前国内大局部300MW级以上空冷机组均配置湿冷小汽轮机，将带来较大的循环水蒸发损失，承受小汽轮机乏汽直排主机空冷技术后，无循环水蒸发量，15%。节约厂用电。使用小汽轮机乏汽直排技术后，相对小汽轮机带凝汽器的系统，削减了小机真空泵、循环水泵、机力塔风机等设备，厂用电率降低较为明显。设备系统进一步简化，运营费用进一步降低。承受小机排汽至主机空冷系统，省去了小机配套的相关系统，降低投资造价，削减了维护工作量和本钱。〔四乐观推动空冷机组汽轮机乏汽余热大规模利用研究与示范，提高空冷机组整体效率。大唐集团认真贯彻落实国家能源节约与资源综合利用“规划”确定的重点进展技术范畴，重点进展热电联产、集中供热及热能梯级利用技术，乐观推动空冷机组汽轮机乏汽余热大规模利用争论与示范，提高空冷机组整体效率。大唐太原其次热电厂和云冈电厂充分利用自身优势，率先进展乏汽余热利用争论，承受热泵技术，以溴化锂溶液为工质，将汽轮机乏汽回收利用，在不增加电厂燃煤量、环保排放量等的根底上大幅提高电厂供热力气和能源利用效率，制造了巨大的节能效益、环保效益与社会效益。该项技术成功应用后，在保证机组各项消耗指标不变的前提下，年回收余热约260万GJ，节约标煤近10万吨，在降低排放、保护环境方面具有深远意义。〔五〕开展全方位技术创，提高空冷机组安全经济运行水平。大唐集团乐观开展技术创，优化把握系统，不断提升运行治理水平，解决了直接空冷机组夏季限负荷、大风天气背压突然大幅上升等问题，提高了机组带负荷力气和运行可靠性。研发了直接空冷机组空冷岛立体降温技术。一些地50kPa左右或更高，使汽轮机热耗明显上升，不能满足机组满负荷运行的要求，甚至危及机组安全稳定运行。空冷岛立体降温技术包括空冷岛内部喷淋技术和外部喷淋技术。即在每个空冷风机出口(空冷风机室内部)和空冷风机下部〔风机入口下方〕分别加装雾化喷淋系统，夏季依据机组运行需求投入，解决直接空冷机组夏季限负荷的问题，降低机组排汽压力，4-7g/kWh。争论开发空冷风机优化运行技术。开展了空冷风机最正确工况优化工作，提高空冷风机运行效率。通过试验与计算找到风机运行的最正确工况点，将风机工作频率及超频值进展实际调整；应用空冷风机超频自动把握功能。当机组负荷、环境温度、机组背压大于规定值时，空冷风机自动超频运行，提高机组运行的经济性。争论汽轮机背压综合降低技术。将小机分散水喷淋雾化到汽轮机排汽侧，充分利用小机分散水与主机分散水的温度差值；除盐水补水喷淋到主机排汽；应用型真空查漏技术，提高机组真空严密性；提高疏放水系统阀门技术水平，削减阀门内漏。创增加了背压飞升RB功能，提高空冷机组防范大风力气和运行牢靠性。汽轮机排汽压力上升到设定值或突升RB止大风等恶劣气候下汽轮机排汽压力上升造成汽轮机排汽压力高保护动作。三、大机组空冷技术研发方向〔一间接空冷技术在节水力气与效率方面具有较大优势，应赐予高度重视。随着空冷技术的进步，间接空冷系统越来越受到宽阔用户的青睐，其运行经济、带负荷力气好、节水和防冻力气强等特点逐步得到显现，特别是烟塔合一、脱硫装置放入空冷塔等技术的使用，间接空冷的特点进一步突显，占地面积越来越小，省去了GGH费用及烟囱费用，投资越来越低，也解决了目前脱硫增容、引增合一和取消GGHH存在的技术问题，如烟囱的防腐技术等。大唐集团间冷机组共7台，包括了600MW300MW200MW多种容量等级，自太原其次热电厂7、8号机组1994年投产以来，各台机组运行稳定，各项指标良好，积存了大量运行维护阅历，为大容量间冷机组的进展作出了奉献。〔二〕遵循火电机组技术进步规律，空冷机组也将向大容量、高参数方向进展。近些年随着国内、外空冷机组的进展，空冷技术得到不断的创并日趋完善，该技术在我国电力行业的进展潜力得到挖掘，并快速增长，可以说目前，无论在数量上还是在单机容量上我国的空冷机组都走在了世界前列，不管是已投运还是在建、拟建的百万千瓦超超临界机组，我国都居世界首位。结合目前国内燃煤机组的进展形式，空冷仍将会在今后相当长的一段时期成为国内的主力发电机组，空冷技术在国内电力市场有着格外大的需求。大唐集团长期以来，乐观开发争论大容量超超临界空冷机组应用技术。在型高效换热器的应用、直径大于10m的空冷风机应用改进、集成技术优化、热风再循环和横向风影响的解决、把握和运行技术的改进等重难点问题方面，都取得了确定的突破，为大唐集团今后大容量、高参数空冷机组的进展奠定了坚实的根底。〔三〕空冷系统的优化、提效及运行治理技术是空冷机组技术进步的重要方向。加强机、炉、电综合匹配的争论，进一步提高设备配套力气，抑制空冷机组夏季背压高不能满发，锅炉余量缺乏等问题；利用现代全三维气动计算手段，优化汽轮机的通流设计，进一步提高汽轮机的经济性；争论在空冷风机入口加装导风板的可行性，抑制大风对空冷机组的影响，并有效利用自然风能；开发型密封材料，对空冷档风板密封治理，保证通风效率。〔四〕随着将来煤炭资源的渐渐枯竭，空冷与湿冷结合技术的进展与应用需要引起重视。探究承受空冷换热以节约水资源、湿冷换热以保证机组背压的空冷与湿冷相结合的技术，综合空冷节煤与湿冷节水的各自优点，在直接空冷技术的根底上加装尖峰冷却器，夏季投入尖峰冷却器运行，分流局部汽轮机排汽，削减空冷凝汽器换热负荷，降低汽轮机排汽压力，冬季退出尖峰冷却器运行，充分发挥空冷机组特点，有效解决空冷机组背压高煤耗高、夏季出力受限与冬季空冷凝汽器防冻的问题。今后在大型空冷机组中，可以应用空冷凝汽器和蒸发式70%由空30%由蒸发冷却器冷凝，夏季空冷和湿冷同时运行，冬季纯空冷运行，降低机组煤耗，提高机组夏季带负荷及冬季防冻力气。四、几点建议〔一〕建立空冷机组相关试验标准。目前空冷机组性能试验只是借签国外一些技术标准文件，如德国的“真空状态下空冷凝汽器验收试验测量及运行〔VGB-R131me-1997，空冷设计也主要依据中国电力参谋集团有关会议纪要。建议抓紧争论建立空冷机组性能试验及相关标准。〔二〕建立空冷岛相关标准。建议组织有关科研、设计、制造、使用单位，联合争论提高空冷岛相关技术标准化程度。〔三〕建立空冷机组运行维护标准。目前有关空