摘要：介绍了同煤大唐塔山电厂2*600MW直接空冷机组的运行状况，针对直接空冷机组的运行特点及空冷岛增加喷淋系统前后的经济性、安全性进行了简要分析。
关键词：直接空冷；喷淋系统；空冷岛；真空；背压。
同煤大唐塔山电厂（以下简称塔电）2×600MW亚临界机组，汽轮机为哈尔滨汽轮机有限责任公司生产的型号为NZK600-16.7/538/538/-2的亚临界、一次中间再热、三缸四排汽（双分流低压缸）单轴空冷凝汽式汽轮机。汽轮机排汽采用直接空气冷却技术冷却，空冷岛主要设备由德国GEA能源技术有限公司和北京基依埃能源技术有限公司供货。该直接空冷系统由空冷凝汽器、空冷风机、凝汽器抽真空系统及空冷散热器清洗系统等组成。由于直接空冷的冷却介质空气比热小，密度小，所以散热器体积庞大，且机组真空受环境温度影响大。直冷机组夏季背压高，尤其在空冷凝汽器脏污，散热面积设计余量较小的情况下，机组夏季不满发小时将增加，机组进入夏季限负荷情况比较严重。正因为直冷机组的运行特点，塔电也遇到了在夏季环境温度比较高时，导致空冷机组会出现真空降低，空冷岛冷却低压缸排汽能力大大降低，机组发电效率降低，甚至迫使整个机组降负荷运行，从而影响发电任务的完成。为确保机组在夏天极端环境下带足负荷正常运行，塔电对空冷岛增加了喷淋系统来降温，提高热交换效率和机组的真空来达到降低机组背压，使直接空冷系统性能达到最优值，平安度过高负荷的夏季。
一、空冷系统增加喷淋系统之前的运行情况及分析
塔电2×600MW直接空冷机组的空冷凝汽器布置在紧靠汽机厂房的A列柱外侧，每台机组空冷平台上共安装有56组空冷凝汽器，分为8排冷却单元垂直A列布置，每排有7组空冷凝汽器，其中第2、第6组为逆流凝汽器，其余5组为顺流凝汽器。每组空冷凝汽器由12个散热器管束组成，以接近60°角组成等腰三角形A型结构，两侧分别布置6个散热器管束。空冷凝汽器分主凝汽器和分凝器两部分。主凝汽器设计成汽水顺流式，规格9877×2969×550mm、容积1340L，设计温度120℃，设计压力0.045MPa，它是空冷凝汽器的主体；分凝汽器则设计成汽水逆流式，规格9360×2969×550mm，容积1160L，设计温度120℃，设计压力0.045MPa，其顶部造成空冷凝汽器的抽空气区。真空抽气系统采用三台水环式真空泵，冬季一台运行，夏季二台运行。
由于直接空冷机组受环境温度的影响较大，而大同地区一年四季乃至昼夜温差都较大，且夏季短而炎热，因此空冷机组汽轮机背压变化幅度较大，这对机组的运行的经济性和安全性构成不利影响。2009年7月1、2号机组刚投产时夏季环境温度30℃时，机组背压一般在39kPa以上，背压达到39kPa左右时，排汽温度高达75℃，凝结水精处理安全运行受到威胁，机组被迫降出力运行。同时在8、9、10三个月空冷岛频繁受到炉后风的影响，背压波动很大，最大达到65kPa，机组负荷最低减至200MW；在同年8月22日下午环境温度34℃，大风天气的条件下，机组负荷570MW时背压很快从50kPa上升到65kPa，导致了机组高背压跳闸的事故，高背压限出力的问题成为当时生产经营工作的主要难题。由于塔电周围环境，空冷散热器污物较多，夏季严重影响机组真空，为提高空冷散热器清洁度，加大了空冷冲洗次数，在空冷散热器未冲洗时，环境温度28℃左右，机组仅能带1/2的负荷。从该电厂建成投产到2013年以来，每年4-9月（2、3季度）机组电量完成情况均较其它月份完成情况差。
影响汽轮机背压的原因主要是环境温度、热回流、倒灌换热单元的相互影响、空冷散热器的清洁程度、真空系统的严密性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于冷却介质采用空气，空气的比热小，仅为水的1/4，且空气密度远小于水，所以同负荷下直接空冷汽轮机各种背压均大于湿泠汽轮机背压且受环境温度变化影响非常大。而大风对机组背压亦有着很大影响，会形成热回流甚至倒灌。热回流是受加热后的空气流回空冷散热器，使入口冷却介质温度高于环境温度。正常时冷却介质温度（空冷岛上空环境温度度）与环境温度（送风机处空环境温度度）基本一致，热回流时冷却介质温度明显高于环境温度，降低了传热温差。倒灌则直接影响了换气量，从而降低了换热量。空冷散热器翅片管脏污则导致热阻增加、换热系数降低，而且减少了空气流通量，影响换热量。在空冷发电机组中，真空系统庞大，整个空冷岛、排汽装置、排汽管道以及附属的各种管道全部为真空区域，因为漏真空使空冷散热器翅片管内聚积空气使传热系数降低，所以机组的真空系统的严密性也尤为重要，它直接关系到机组的安全经济运行。
二、空冷系统增加喷淋系统之后的运行情况及经济性分析
以2014年7月6号第一次投入喷淋系统计算经济性。机组负荷405MW，环境温度37℃，背压21.5kpa，投入喷淋系统半小时后，背压下降到14.5kpa趋于稳定，下降约7Kpa，从喷淋投入到喷淋停止，空冷背压平均下降约5.5kpa。喷淋系统投运后降低汽轮机的运行背压，降低空冷器入口环境温度，从而提高空冷器的散热效率和提高机组排汽装置的真空度，使直接空冷机组在炎热的夏季也可以满发。改造后在夏季高温天气时，完成发电任务可以得到保证，有利于凝结水精处理系统的正常投入和机组安全运行。
空冷岛喷淋系统投资及效益评估：
（1）、水费电费估算：
A、除盐水价格按照5.6元/吨（6月份经济分析数据）计算，每天按照4小时投运时间计算，每年投运6个月。1台机组每天需耗水：4h×200m3/h×5.6元＝4480元。水泵：流量Q＝200m3，扬程H＝150m。
B、投入喷淋系统后耗电估算：
1台机组每天投入喷淋系统多耗电：110KW×4h=440KW.h，折合费用440×0.2=88元。（塔电厂用电成本为0.2元/Kw.h）
由于喷淋系统投入后每天多消耗的费用（水、电）为：4480+88=4568元
（2）、预计喷淋系统投入后最终使机组背压降低5.5kPa，发电煤耗率平均降低5.5×1.03=5.665g/kw.h，按5.6g估算。
喷淋系统投入后提高真空、供电煤耗降低所节约标煤为：6x105KW×5.6g/KW.h×4h×10-6=13.44吨标准煤，折合费用13.44×390（经策部）=5241.6元。
每天增加的费用＝5241.6-4568＝673.6元。年增加673.6×6×30＝12.1248万元。
三、总结
由于直接空冷系统受大气风向、风速、风温的影响较大，利用某一个工况很难准确说明背压变化对煤耗影响的具体精确数据。不过从塔电直接空冷进组加装喷淋系统后（2014年夏季大负荷以来）实际观测，喷淋系统投与不投机组背压变化非常大，一般投入后背压降低均在5.5KPa—9kPa左右。通过加装喷淋系统，塔电直接空冷机组的运行情况得到了很大的改善，现在夏季基本上已能满足负荷的要求，因机组真空低而采取限负荷的办法已经不会再出现了。不仅有效地缓解夏季机组出力受阻的矛盾，而且也提高了机组的经济性和安全性。
论文作者:杨再兴
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/26
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