关于直接空冷机组并列运行改造的应用分析

关于直接空冷机组并列运行改造的应用分析

董玉娥

(中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司吉林长春130021)

摘要：受节能减排政策的影响，东北地区的火力电厂年利用发电小时数减少，部分机组夏季处于停运状态。如何在此情况下对机组进行改造以提高电厂效益成为新的研究课题，本文主要讨论分析了辽宁某电厂直接空冷系统并列改造的方案。

关键词：提高效益；直接空冷；并列改造

AnalysisontheimprovementforACCsystemofdirectair-coolingunitsinPowerPlant

DONGYu-e

(NortheastElectricPowerDesignInstituteCo.,Ltd.OfChinaPowerEngineeringConsultingGroup,Changchun130021,China)

Abstract：Accordingtothenationalenergyconservationpolicies,annualutilizationhoursoffuelpowerplantarereducedinnortheastarea.It’sanimportantsubjecttoimprovetheperformanceofunitstoreapgreaterbenefitsinafuelpowerplant.Inthisarticle,modificationschemeabouttheACCsystemofpowerplantinLiaoNingisdiscussedananalyzed.

Keywords：Reapgreaterbenefits;ACCsystem;modification

引言

辽宁某煤矸石发电厂布置有两台300MW机组的直接空冷机组，每台机组配一套空冷系统，汽轮机低压缸排出的乏汽，通过30个单排管空冷凝汽器单元（六列五排布置）进行冷凝。每个空冷凝汽器单元下部安装一台Φ9140mm的轴流风机，所有风机均采用调速电机，根据机组运行负荷和环境空气温度的变化进行最佳调节。

为贯彻国家发改委、环保部及国家能源局关于节能减排的要求，电厂目前在夏季仅一台机组运行，为了充分利用两台机组的直接空冷系统，降低机组背压，真正做到节能减排，降低能耗，该电厂决定对目前2×300MW机组进行空冷岛并列运行改造。

1电厂目前存在的问题

目前电厂冬季为供热机组，夏季进行纯凝发电。根据电网调度的调节，夏季电厂负荷较低，只有单台300MW机组运行，由于夏季（主要在6、7、8、9月）环境温度较高，机组处于高背压运行，为了降低机组背压，需采用向空冷凝汽器雾化除盐水辅助降温的措施才能实现机组满发。由于直接空冷系统庞大，辅助降温时水质要求高，所消耗除盐水用水量大，给电厂化学水除盐设备造成极大的压力，增加了夏季发电成本，同时直接空冷系统夏季采用喷雾降温增加了机组用水量与空冷系统节水的初衷相悖。

2改造方案

在不采用喷雾降温的情况下，为了达到降低机组背压的目的，可以通过增加机组空冷岛凝汽器面积来实现。两台机组的空冷凝汽器单元布置在同一个空冷平台上，中间仅为一个挡风隔墙，拟将两台机组所连接的空冷系统并联起来，将1号机组第六列蒸汽分配管与2号机组第一列蒸汽分配管之间实现联络，将任一机组排出的蒸汽乏汽都能由原先分配至六列空冷凝汽器单元扩大为分配至七列空冷凝汽器单元，从而降低单列空冷凝汽器单元的热负荷，使冷却效果变优，背压降低，进而实现机组出力增大，同时高温季节可以省却喷洒除盐水的额外用水及成本。

具体改造措施为：拟在1号机组第六列蒸汽分配管与2号机组第一列蒸汽分配管（DN2600）之间加一根D2020×12加肋钢管，同时为了实现两台机组单元制运行，联络管上设两台DN2000蒸汽隔离阀。为了避免一台机组运行时，原蒸汽分配管阀门关闭不严造成蒸汽泄漏至停运机组内，在1号机组第六列蒸汽分配管与2号机组第一列蒸汽分配管再各加设一台DN2600蒸汽隔离阀，从而实现单独运行1号机组或2号机组均能实现蒸汽分配至七列冷却单元，减低了冷却单元的热负荷，从而降低背压。

3技术经济分析

3.1技术角度分析

在原有蒸汽分配管隔离阀处在增加一套蒸汽隔离阀，并在阀后两列DN2600的蒸汽分配管设置联络管道及双阀门，从安装位置上看具有安装空间，凝结水及抽真空系统经改造后能够满足系统运行要求，控制系统能够实现。总之，技术上改造是可行的。

3.2经济角度分析

对拟改造后的空冷系统进行热力计算和阻力计算，计算采用的基础资料如下：

厂址海拔高程：86.5m；

平均气压：1004.5hPa；

设备年利用小时数：5500小时；

发电成本电价：0.35元/kWh；

发电上网电价0.3863元/kWh；

迎风面风速：2.15m/s

通过热力计算和阻力计算，改造前后温度-背压-机组出力的关系见图1；单台机组改造前后的效果对比见表1。

图1改造前后温度-背压-机组出力的关系图

表1改造前后冷却效果对比

由表1中数据可见：经改造后由七列空冷凝汽器单元来冷却单台机组的汽轮机排汽量，每列冷却单元的热负荷较改造前降低约10%，冷却效果明显变优。在夏季温度越高背压降低幅度越大，机组增加的出力也越明显。

电厂机组年运行小时5500小时，初步按夏季6、7、8、9四个月共计运行1833小时计算，环境气温分别按21.3℃、23.7℃、22.4℃、16.4℃计算：

年增加发电量=（机组增加的出力-增加的5台风机轴功率）×夏季运行时间

=［（2329+2881+2658+1338）-5×82.1］×1833

=16122151（Kw•h）

年增加收益=（上网电价-成本电价）×年增发电量

=（0.3863-0.35）×16122151

=58.5234（万元）

经投资估算该改造项目投资额约为197万元，该改造投资回收期则为：T=改造投资/年增效益

=197/58.5234

=3.37(年)

直接空冷岛经并联扩容改造后，夏季6、7、8、9月份电厂一台机组满发运行的情况下，投资回收年限为3.37年左右，若发电利用小时数更高，则经济回收年限将会进一步减少，反之，单台机组运行小时数减少，则经济回收年限将会变长，真正的投资回收年限与电厂实际运行密切相关。

结论

综上所述，两台300MW机组直接空冷系统进行并列改造，在技术上是可行的，回收年限较短，经济效益可观，同时可以节约电厂夏季空冷凝器喷洒用水，可以达到真正意义上的节能减排。

参考文献:

[1]惠超，詹杨，柴靖宇.直接空冷系统优化设计技术研究[J].电力工程技术,2007,340-401.

[2]董韶峰，任浩．直接空冷系统热力设计及校核计算和性能分析[J]．汽轮机技术.2007,49(2):93-96.

[3]柴靖宇.直接空冷系统优化设计和变工况运行特性研究[C]．中国电机工程学会第七届青年学术会议论文集,95-98.

[4]丁尔谋.发电厂空冷技术[M].北京:水利电力出版社,1992(2):71-72.

[5]刘学,张薇,李国栋,等.直接空冷排汽管道系统的优化设计[J].热力发电,1992,37(2):68-71.

[6]鲁红亮.平行流凝汽器的热分布特性和流量分配特性研究[D].武汉:华中科技大学,2010.

作者简介：董玉娥（1987—），女，硕士，工程师，从事电厂水工工艺设计。