直接空冷机组尖峰冷却技术研究与应用 科技信息部 2014年7月

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1 直接空冷机组尖峰冷却技术研究与应用 科技信息部 2014年7月
直接空冷机组尖峰冷却技术研究与应用 科技信息部 年7月

2 目录 1 成果名称 6 技术原理 3 集团先期使用情况 2 适用范围及条件 4 效益测算 5 关键设备或技术 7 推广方案 8 其它注意事项 9 适用标准

3 一 成果名称 直接空冷机组尖峰冷却技术

4 二 适用范围及条件 本技术适用于直接空冷机组。主要针对以下情况： 1、高温天气因背压高无法带满负荷； 2、煤耗偏高； 3、空冷凝汽器效率偏低。 改造需具备的条件： 1、开式循环水有富余量； 2、厂外补水量充足； 3、有足够的场地布置凝汽器、机力通风塔等。

5 集团先期使用情况 集团公司暂未有电厂采用尖峰冷却技术，运城发电公司在参考其他电厂改造方案，根据本厂实际提出2种备选方案，在山西电力设计院与公司工程技术人员经充分调研和论证后确定该项目方案。 大唐国际运城电厂2ｘ600MW 机组工程，主机排汽冷却系统采用直接空冷，锅炉给水泵采用汽动给水泵，汽动给水泵、辅机冷却系统采用湿冷系统，冷却塔为自然通风湿冷塔，1、2号机组辅机冷却系统的冷却塔与汽动给水泵的冷却塔为同一座湿冷塔。

6 本次改造项目主要内容：利用原工程汽动给水泵、辅机循环冷却水系统的裕量（循环水泵组、循环水管道系统、湿冷塔等设施），通过增设表面式凝汽器、汽轮机乏汽管道以及凝结水管道、抽真空管道等设施，作为2号机组空冷系统的尖峰冷却器，冷却2号机组主机的部分排汽，从而提高机组的度夏能力，提高机组运行的安全性、稳定性， 降低发电煤耗、提高机组运行的经济性。

7 （一）主要设计内容及原则 1、总体改造方案 本次大唐国际运城电厂2号机组尖峰冷却器改造，利用电厂1、2号机组汽动给水泵、辅机循环冷却水系统的裕量（循环水泵组、循环水管道 系统、湿冷塔等），增设表面式凝汽器、排汽管道、凝结水管道、抽真空管道等设施，改造后可以提高机组的度夏能力、降低发电煤耗，提高机组的安全性和经济性。

8 2、改造容量的确定 空冷尖峰冷却系统改造容量，主要是结合电厂1、2号机组汽动给水泵、辅机循环水系统的裕量，充分利用电厂现有设施（如循环水泵、循环水管道系统、湿冷塔等），尽量减少新增设施、减小投资，根据电厂实际情况进行综合分析、计算确定。综合分析、初步计算，暂定1号机组尖峰冷却系统循环水量按6000ｍ3/ｈ考虑。 3、改造工程主要设备的布置 主要新增表面式凝汽器、排汽管道、凝结水管道、抽真空管道等设施，结合电厂实际情况，在尽量减小对电厂现有设施改造、 破坏的情况下，对新增表面式凝汽器、排汽管道等进行合理布置。

9 4、水源及水质 改造工程循环水补水水源与2×600MW机组辅机循环水系统相同。 5、完成改造工程的全部设备、管道及阀门、施工安装等投资估算。 6、改造工程的设计遵循技术安全可靠、方案经济合理等原则，设计依据原工程的施工图、竣工图、计算书以及业主提供的其它相关资料，设计深度满足《火力发电厂可行性研究报告内容深度规定》（DL/T ），设计遵循适用的规程规范或等效的国家标准。

10 （二） 投资成本分析 工程静态投资：1214万元 （三） 运行效果分析 根据原工程空冷系统的设计说明书、空冷系统性能曲线等主要技术参数，通过初步估算，对2号机组改造后机组的预期运行效果分析如下： 改造前，夏季设计满发背压：34KPa； 改造后，夏季预期满发压：～30KPa；

11 四 效益测算（尖峰冷却器运行时间段暂按 3600ｈ考虑）
四 效益测算（尖峰冷却器运行时间段暂按 3600ｈ考虑） 序号 项目名称 计 算 式 年费用 备 注 （万元/年） 一 年收益（1号机年煤耗费用及所耗除盐水费用降低） 798.12 1 节煤费用 （34-30KP）*1 台*1.25g/kwh*3600h*60万 KW*739 元/t 背压每降低 1kPa，煤耗减少1.25g/KWh；标煤价：739 元/吨 二 单机每年新增成本费支出 504.14 厂用电费 1615kw*0.33元/kwh*3600h 191.86 成本电价按 0.33 元/kWh（成本电价）；电负荷：1615kW 2 耗水费 200t/h*3.15 元/t*3600h 288 耗水量：200t/h； 3 大修费 2%*投资 24.28 三 净收益 年收益-成本费用支出 293.98 四 回收投资年限 总投资/年净收益 4.13 通过上述计算可以看出,通过4.13年即可回收建设期投资（本计算未考虑建设期与投运期的财务成本 ）。

12 集团公司可推广在役直接空冷机组18台。根据运城项目测算，在5年内收回投资成本后，两台600MW机组年净收益在290余万元。18台机组中有14台为600MW等级机组、4台为300MW等级机组，以此估算，集团公司每年可节约费用约2500余万元。

13 五 关键设备或技术 直接空冷机组在空冷岛前增设表面式凝汽器，利用机组汽动给水泵、辅机循环冷却水系统的裕量（循环水泵组、循环水管道系统、湿冷塔等），增加汽轮机排汽冷却系统换热能力，提高机组在夏季极端气温下的运行稳定性和经济性。

14 六 技术原理 尖峰冷却系统改造后，相当于增大了2号机组汽轮机排汽冷却系统的规模，即一部分为原来的直接空冷系统、另一部分为新增设的尖峰冷却系统。因此，在夏季运行工况，当投入尖峰冷却系统时，根据原工程直接空冷系统性能曲线初步分析，相同条件下，与改造前相比，理论上汽轮机运行背压可由原来的34kPa降至～30kPa，降低约～4kPa，冷却汽轮机排汽约170ｔ/ｈ；但是，由于改造后对原工程空冷系统的运行参数有一定的影响，因此，具体以机组实际运行背压为准。

15 七 推广方案 （一）热力系统 从原工程直接空冷两根排汽主管道上，分别接出一根小口径的排汽管道，然后再合并成一根中等口径的排汽管道，接至新增设的表面式凝汽器。在新增的排汽管道上设膨胀节、真空电动隔离阀门（如需要）等。蒸汽从空冷凝汽器上部联箱水平进入，与空气进行表面换热后冷凝。 乏汽管道上设膨胀节用于补偿管道位移。排汽管道上不设置电动真空隔离阀门，尖峰冷却系统的投运、停运，可通过开、关表面式凝汽器进、出口循环水管道上的阀门等进行控制，进入表面式凝汽器的循环水量也可通过此阀门进行调节。

16 （二）湿冷循环水系统 根据水工专业资料计算，在水量允许的情况下，水工循环冷却水供、回水管道尽可能通过原工程汽动给水泵、辅机循环水管道接至（自）新增设的表面式凝汽器。 （三）凝结水系统 排汽通过表面式凝汽器冷却后的凝结水考虑自流至排汽装置，与直接空冷凝汽器冷却后的凝结水混合后，进入主机凝结水系统。凝结水管道上设置电伴热装置，用于防止冬季尖峰冷却装置停运后凝结水的防冻。

17 （四）抽真空系统 抽真空系统，主要是将表面式凝汽器内的不凝结蒸汽和漏入的空气抽出，以维持凝汽器的真空，抽真空管道接至原工程抽真空系统。 （五）设备布置 新增设的表面式凝汽器布置在汽机房A列前、直接空冷平台正下方，湿冷凝汽器循环水管道布置在0m以下，凝汽器、胶球清洗装置等采用钢结构房间，冬季不运行时把水放干净以防冻。

18 八 其它注意事项 （一）水源 ： 本改造工程实施后，全厂用水量将增加200m3/h，因此引起电厂总取水量增加，耗水指标也将大幅度提高。 （二）循环水管道 ： 改造项目新增的表面式凝汽器、循环水管道、排汽管道、凝结水管道等设施，可能引起对原有地下设施的破坏和改造。如大直径的循环水管道的布置与厂区内地下已建有压、或无压管道的交叉,循环水

19 管线与其他设施距离较近、施工难度大等问题。
建议，施工单位做好施工组织措施。另外，在下步施工改造过程中，还将有一些 难以预料的问题产生，可能会对目前计算的改造工程量与工程投资产生影响，引起一定的变化。 （三）凝结水管道的防冻问题 ： 本次改造，初步考虑在接至表面式凝汽器的排汽管道上不设置隔离阀门，因此，当冬季环境气温较低时，由于尖峰冷却系统循环

20 水管道上的阀门关闭，尖峰冷却系统冷却能力下降，通过表面式凝汽器冷却的乏汽量较少，此时，需要引起运行人员的注意，防止凝结水在表面式凝汽器、凝结水管道内发生冻结（现阶段暂考虑在该凝结水 管道上设置保温、电伴热装置进行防冻）。

21 九 适用标准 JB2880钢制焊接常压容器技术条件 GB 3323钢焊缝射线照相及底片等级分类法 HEI热交换学会标准
九 适用标准 JB2880钢制焊接常压容器技术条件 GB 3323钢焊缝射线照相及底片等级分类法 HEI热交换学会标准 电力部《火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程》 (1996版) 电力部《电力建设施工及验收技术规范》(汽轮机组篇) 电力部《火电工程启动调试工作规定》 电力部《火力发电厂设计技术规程》

22 推广到此结束，谢谢大家