电厂尖峰冷却改造.pdf
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1、2023 年第 9 期2023 年 9 月发电厂汽轮机的排汽通过冷却装置释放乏汽中的汽化潜热而形成凝结水,进而回收至热井,通过凝结水泵的增压回送,进行新的热力循环。乏汽冷却方式主要有湿冷和空冷方式。湿冷方式通常采用湿式冷却水塔,冷却水系统为开式,整个系统失水量巨大。空冷方式分为直接空冷式和间接空冷式,此种方式采用闭式系统,理论上没有水源损失,因而在干旱少水地区的电厂被广泛应用。但空冷系统受制于本身固有的缺点,汽轮机排汽背压受环境温度、空冷散热器内外表面的脏污程度等条件影响较大,导致部分空冷电厂的运行工况与设计工况偏离较大。尤其随着国际市场煤炭价格持续走高,加之气候逐渐转暖,机组夏季运行背压高、
2、煤耗大、发电成本高的问题凸显。京海电厂是国内投入运行较早的 300 MW 等级直接空冷燃煤电站。依据投运时煤价比较低的情况,确定的机组夏季满发背压值与现今相比相对偏高,TRL(Turbine Rating Load,汽轮机的额定工况)为 32 kPa,需要配置的空冷规模与之对应(空冷散热器面积为8.7105m2)。本着节能降耗的原则,对京海电厂的空冷系统进行分析论证,以期达到降低机组夏季运行背压,减少发电煤耗,降低机组运行成本的目的。1电厂概况及其空冷系统配置1.1电厂概况京海电厂位于内蒙古自治区乌海市,一期工程建设2330 MW 亚临界循环流化床供热机组,占地面积0.7 km2,于 2010
3、 年 8 月、10 月相继投产,同时配套供热首站及汽轮机抽汽系统,设计供热面积 5106m2。1.2空冷系统配置京海电厂空冷系统的主要设备由江苏双良空调设备股份有限公司(简称“双良”)供货。空冷散热器采用单排管。单台机组的空冷凝汽器面积为 874 028 m2,呈 65 布置方式,配 30 台直径为 9.144 m 的轴流风机。空冷凝汽器主要参数如表 1 所示。收稿日期:2022-06-27第一作者简介:冯征,1989 年生,男,北京人,工程师,主要从事火电厂节能、供热方面的工作。电厂尖峰冷却改造冯征,刘月辉,陈涛(北京源深能源科技有限责任公司,北京 100142)摘要:针对京海电厂夏季运行经
4、济性差的问题袁 分析了尖峰改造的可行性遥 介绍了系统的组成内容袁 并结合实际夏季运行状态进行了尖峰冷却投运后的模拟计算分析袁 结果表明尖峰冷却改造可有效降低机组的运行背压袁 使机组更节能尧高效地运行遥关键词:尖峰冷却曰 背压曰 节能中图分类号:TK227文献标志码:A文章编号:2095-0802-(2023)09-0076-03Peak Cooling Renovation of Power PlantsFENG Zheng,LIU Yuehui,CHEN Tao(Beijing Yuanshen Energy Technology Co.,Ltd.,Beijing 100142,China)
5、Abstract:The feasibility of peak transformation was analyzed on the problem of poor summer operation economy of JinghaiPower Plant.The composition of the system was introduced,and the simulation and analysis after peak cooling and operation werecarried out according to the actual summer operating st
6、ate,and the results indicated that the peak cooling modification caneffectively reduce the operating back pressure of the unit,so that the unit can be more energy-saving and efficient.Key words:peak cooling;back pressure;energy conservation(总第 216 期)节能减排表 1空冷凝汽器主要参数表序号项目主要参数顺流逆流1凝汽器型式单排管2管束尺寸/数量9 77
7、0 mm 伊2 378 mm/252 个9 770 mm 伊2 378 mm/48 个3翅片管/翅片材质碳钢+铝4空气迎风面质量流速/(kg m-2 s-1)2.32.35翅片管总面积/m2734 183139 8456874 0287风机数量/台2468309风机直径/m9.14410电动机功率/kW132762023 年第 9 期2023 年 9 月图 1尖峰冷却原则性示意图2方案选择分析新的冷却系统作为机组夏季高温期的尖峰冷却系统,需同时满足 1#,2#机组同时或切换使用的需要。当夏季 1 台机组运行时,2 套尖峰冷却系统可共同为1 台运行机组进行尖峰冷却,以更多地降低机组运行背压,提高
8、经济性。尖峰冷却原则性示意图如图 1 所示。京海电厂现有冷却方式主要为机力间冷、机力湿冷和干湿联合 3 种。无论采用哪种方式,均需单独配置循环水泵、凝汽器、机力通风塔以及配套管路和阀门。3 种方式仅机力通风塔的冷却方式不同1。不同机力通风塔冷却方式的对比如表 2 所示。表 2不同机力通风塔冷却方式对比根据京海电厂现有情况以及不同技术方案的对比,推荐采用机力间冷方案,节水的同时减少运行工作量。2.1机力间冷塔确定根据现有场地的特点,该工程一套尖峰冷却系统初步选择 2 组机力通风间冷塔。单组机力通风间冷塔循环水量为 6 000 m3/h,间冷总散热面积为 9.2104m2;散热器管束型式为铝制四排
9、管;循环水质为除盐水;管束规格为 15 000 mm2.666 mm133 mm;单元数为4 格/机组,每格冷却三角数为 4 个;进风方式为两侧进风,风机类别为覫9754 轴流风机,风机配套电动机功率为 160 kW;冷却塔采用钢结构或混凝土框架;散热器进风方式为单元格背靠背单侧进风;循环水管道直径为 DN1 000;耗水量为 0 t/h。2.2附属系统选择循环水泵设计流量Q=3 900 m3/h,扬程H 25 m,共计设置 2 台,不设置备用泵。空冷系统需增加 1 套尖峰冷却凝汽器以及配套的乏汽管道等。在原空冷系统的 DN6 000 主排汽管道上新增 1 根 DN4 000 的排汽管道,引接
10、至新增的凝汽器;新增的排汽管道上设有膨胀节和电动蝶阀,膨胀节用于吸收管道的横向和轴向等位移,电动蝶阀用于原空冷系统与新增系统的隔离。并新增 1 套表面式凝汽器。3背压降低分析3.1计算方法现有空气冷却表面式换热器计算方法较多,多基于能量平衡和质量平衡的原理计算。大部分方法是在综合考虑各种影响空冷换热状态的因子的基础上,进行建模、仿真分析而得出最终结果。为了计算便捷,以仅实现尖峰冷却系统背压降低效果为目的,采用如下方法进行核算。Qp=Ak驻tm,(1)式中:Qp为汽轮机的排汽热负荷,A为换热面积,k为序号项目机力间冷方案机力湿冷方案干湿联合1换热效率换热效率相对较低,同等换热效果需要散热面积较大
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