630MW機組空冷風場優(yōu)化改造技術(shù)分析

薛江勇

（大唐彬長發(fā)電有限責任公司 陜西長武縣 713602）

630MW機組空冷風場優(yōu)化改造技術(shù)分析

薛江勇

（大唐彬長發(fā)電有限責任公司 陜西長武縣 713602）

空冷凝汽器單元由在中心布置的大直徑軸流風機提供冷卻空氣，不同區(qū)域翅片管束的散熱能力呈現(xiàn)很大差異，翅片管束傳熱面利用效率低，空冷凝汽器流動傳熱性能差。在單元內(nèi)部安裝空氣導流裝置，改善空冷凝汽器傳熱單元換熱的均勻性，最終提高空冷凝汽器單元的散熱能力，降低汽輪機運行背壓。

空冷凝汽器；軸流風機；空氣導流裝置；運行背壓

1 前言

空冷島風場優(yōu)化改造國內(nèi)已有豐富的理論論述。本文利用已有理論，針對具體個例進行擴展分析、處理，成功解決了彬長電廠空冷凝汽器得不到處分利用問題，給空冷島風場優(yōu)化改造技術(shù)分析增加了一個成功的個例。

2 設(shè)備簡介

大唐彬長發(fā)電有限責任公司2×630MW機組空冷凝汽器由德國GEA設(shè)計及供貨，空冷凝汽器由8組“A”屋頂型翅片管排構(gòu)成，每組管排包含7個模塊（5個一次模塊和2個混合模塊），每個模塊由10個翅片管束構(gòu)成，共56個單元構(gòu)成。屋頂結(jié)構(gòu)下方布置的軸流風機迫使空氣流過翅片，翅片管束中蒸汽受冷卻后凝結(jié)成水，隨后匯集到凝結(jié)水聯(lián)箱，最后進入排汽裝置。而環(huán)境中的冷空氣流經(jīng)管束換熱后，帶走蒸汽釋放的熱量，溫度升高后散發(fā)到環(huán)境中去。凝汽器冷卻單元為順、逆流結(jié)合方式，其中2、6列為逆流式。其余列為順流式。另外大唐彬長發(fā)電公司為解決夏季機組出力受限問題，空冷單元內(nèi)部安裝有尖峰冷卻裝置，即通過噴霧冷卻方式，提高空氣冷卻能力。

3 運行狀況

彬長公司空冷機組運行以來，由于直接空冷凝汽器單元特殊的“A”型框架結(jié)構(gòu)，以及軸流風機出口復雜的三維流場，造成流經(jīng)空冷凝汽器翅片管束的冷卻空氣流量沿管長極不均勻，凝汽器傳熱面積得不到充分利用，冷卻能力降低，運行性能變差。不僅普遍年度極端高溫和低溫差別巨大，且環(huán)境風場復雜多變，僅考慮全年平均氣象條件的空冷系統(tǒng)設(shè)計不僅不能滿足機組夏季滿負荷運行的需求，還導致夏季運行背壓居高不下，以及極端高溫、不利大風氣象條件下非正常停機的風險。同時，彬長公司廠區(qū)頻繁的環(huán)境風橫向流動導致空冷風機進口條件惡化，風場上游風機動力學性能急劇降低、空冷凝汽器熱風回流加劇，使冷卻能力進一步受到限制。另外尖峰冷卻裝置噴出的霧化水滴，在軸流風機出口旋轉(zhuǎn)上升氣流作用下，通常不能被冷卻空氣均勻帶到管束表面，影響了噴霧冷卻的效果

4 風場優(yōu)化改造

（1）開展了630MW機組在不同條件下空冷單元和空冷島溫度場和空氣流場的現(xiàn)場調(diào)研和熱力性能試驗，結(jié)合數(shù)值模擬，揭示出空冷單元內(nèi)部空氣流場隨運行條件變化的規(guī)律和特點，找出現(xiàn)有空氣流場的缺陷和不足。

（2）針對示范機組的運行條件和設(shè)備狀況，以及凝汽器單元Λ型結(jié)構(gòu)內(nèi)部空氣流場的特點，提出了空氣導流設(shè)計方案，開發(fā)了空氣流場的導流裝置，并進行導流板結(jié)構(gòu)、布置方式和安裝位置的設(shè)計。

（3）在空冷凝汽器單元試驗臺上開展了導流裝置性能的中試試驗，檢驗導流技術(shù)對空氣流場改善的性能，同時檢驗導流裝置對凝汽器支撐結(jié)構(gòu)、風機運行特性的影響程度，獲得規(guī)律性的結(jié)果。

（4）首先在電廠的630MW直接空冷機組上進行了現(xiàn)場性能試驗，確定空氣導流裝置對空氣流場和凝汽器熱負荷能力的改善潛力，分析對原有結(jié)構(gòu)和機組運行特性的影響規(guī)律；分析、比較和歸納出不同環(huán)境風條件對導流裝置性能的影響規(guī)律；利用分析結(jié)果，進一步對導流裝置的設(shè)計進行了優(yōu)化，調(diào)整和完善設(shè)計和安裝方案。

（5）針對優(yōu)化設(shè)計結(jié)果，制定出工藝路線，進行空氣導流裝置的模具開發(fā)和加工制造，形成設(shè)計、加工和安裝調(diào)試的完整方案；針對630MW大型直接空冷示范機組的全部空冷凝汽器單元進行了工程示范和技術(shù)改造。

（6）通過第三方熱力性能實驗，對同一臺機組在改造前后的運行性能進行了對比分析，獲得導流裝置改善空冷機組運行性能的定量結(jié)果，繼續(xù)改進導流技術(shù)，完成全部工程示范機組的改造；在滿足技術(shù)約束指標的前提下，達到空冷火電機組平均背壓下降不低于1kPa。

安裝結(jié)構(gòu)如圖1～2所示。

圖1

圖2

風場優(yōu)化改造前后如圖3～4所示。

圖3

5 效果

（1）空冷系統(tǒng)優(yōu)化改造前，修正到額定工況設(shè)計條件（環(huán)境溫度19℃）下的低壓缸排汽壓力為13.409kPa；空冷系統(tǒng)優(yōu)化改造后，修正到設(shè)計條件下的低壓缸排汽壓力為12.19kPa；修正到額定工況相同設(shè)計條件下，空冷系統(tǒng)優(yōu)化改造后比改造前機組背壓下降了1.219kPa。

圖4

（2）空冷系統(tǒng)優(yōu)化改造后，環(huán)境溫度19℃，風機頻率折算至50Hz，風機功率比改造前增加40kW，增加1.178%。

（3）在額定工況設(shè)計條件（100%負荷，環(huán)境溫度19℃），空冷系統(tǒng)優(yōu)化改造后比改造前機組背壓下降了1.219kPa，背壓1kPa影響發(fā)電煤耗約0.42%，約1.1～1.3g/kWh，按照1.1g/kWh計算發(fā)電煤耗率減少量為1.34g/kWh，供電煤耗率減少量為1.4g/kWh，考慮風機功率的增加引起廠用電增加（增加幅度較?。?，最終供電煤耗率減少量為1.37g/kWh。

（4）流場優(yōu)化改造后風機出口風動力場更加均勻，翅片管換熱率得到改善，在機組高負荷和高溫環(huán)境工況下對空冷島冷卻效率提升和機組背壓降低的作用更加顯著。

6 結(jié)論

通過對空冷島風場優(yōu)化改造，改善了空冷凝汽器傳熱單元換熱的均勻性，最終提高空冷凝汽器單元的散熱能力，提高了空冷機組抵御環(huán)境風不利影響的能力，改善機組運行的安全性和經(jīng)濟性。

[1]《德國空冷凝汽器在真空狀態(tài)下驗收試驗測量和運行監(jiān)控導則》（VGB-R131Me）.

[2]《直接空冷系統(tǒng)性能試驗規(guī)程》（DL/T244-2012）.

[3]大唐彬長發(fā)電有限責任公司1號機組直接空冷機組空冷系統(tǒng)優(yōu)化改造前后性能試驗報告-OA.

TM621

A

1004-7344（2016）06-0066-02

2016-2-10