薛江勇

（大唐彬長發(fā)電有限責(zé)任公司 陜西長武縣 713602）

630MW機(jī)組空冷風(fēng)場優(yōu)化改造技術(shù)分析

薛江勇

（大唐彬長發(fā)電有限責(zé)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(fēng)機(jī)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(dòng)傳熱性能差。在單元內(nèi)部安裝空氣導(dǎo)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(jī)運(yùn)行背壓。

空冷凝汽器；軸流風(fēng)機(jī)；空氣導(dǎo)流裝置；運(yùn)行背壓

1 前言

空冷島風(fēng)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(duì)具體個(gè)例進(jìn)行擴(kuò)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(fēng)場優(yōu)化改造技術(shù)分析增加了一個(gè)成功的個(gè)例。

2 設(shè)備簡介

大唐彬長發(fā)電有限責(zé)任公司2×630MW機(jī)組空冷凝汽器由德國GEA設(shè)計(jì)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(gè)模塊（5個(gè)一次模塊和2個(gè)混合模塊），每個(gè)模塊由10個(gè)翅片管束構(gòu)成，共56個(gè)單元構(gòu)成。屋頂結(jié)構(gòu)下方布置的軸流風(fēng)機(jī)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(jìn)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(jī)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(yùn)行狀況

彬長公司空冷機(jī)組運(yùn)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(fēng)機(jī)出口復(fù)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(yùn)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(fēng)場復(fù)雜多變，僅考慮全年平均氣象條件的空冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅不能滿足機(jī)組夏季滿負(fù)荷運(yùn)行的需求，還導(dǎo)致夏季運(yùn)行背壓居高不下，以及極端高溫、不利大風(fēng)氣象條件下非正常停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，彬長公司廠區(qū)頻繁的環(huán)境風(fēng)橫向流動(dòng)導(dǎo)致空冷風(fēng)機(jī)進(jìn)口條件惡化，風(fēng)場上游風(fēng)機(jī)動(dòng)力學(xué)性能急劇降低、空冷凝汽器熱風(fēng)回流加劇，使冷卻能力進(jìn)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(fēng)機(jī)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(fēng)場優(yōu)化改造

（1）開展了630MW機(jī)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(yàn)，結(jié)合數(shù)值模擬，揭示出空冷單元內(nèi)部空氣流場隨運(yùn)行條件變化的規(guī)律和特點(diǎn)，找出現(xiàn)有空氣流場的缺陷和不足。

（2）針對(duì)示范機(jī)組的運(yùn)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(diǎn)，提出了空氣導(dǎo)流設(shè)計(jì)方案，開發(fā)了空氣流場的導(dǎo)流裝置，并進(jìn)行導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)、布置方式和安裝位置的設(shè)計(jì)。

（3）在空冷凝汽器單元試驗(yàn)臺(tái)上開展了導(dǎo)流裝置性能的中試試驗(yàn)，檢驗(yàn)導(dǎo)流技術(shù)對(duì)空氣流場改善的性能，同時(shí)檢驗(yàn)導(dǎo)流裝置對(duì)凝汽器支撐結(jié)構(gòu)、風(fēng)機(jī)運(yùn)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(jī)組上進(jìn)行了現(xiàn)場性能試驗(yàn)，確定空氣導(dǎo)流裝置對(duì)空氣流場和凝汽器熱負(fù)荷能力的改善潛力，分析對(duì)原有結(jié)構(gòu)和機(jī)組運(yùn)行特性的影響規(guī)律；分析、比較和歸納出不同環(huán)境風(fēng)條件對(duì)導(dǎo)流裝置性能的影響規(guī)律；利用分析結(jié)果，進(jìn)一步對(duì)導(dǎo)流裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化，調(diào)整和完善設(shè)計(jì)和安裝方案。

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

（6）通過第三方熱力性能實(shí)驗(yàn)，對(duì)同一臺(tái)機(jī)組在改造前后的運(yùn)行性能進(jìn)行了對(duì)比分析，獲得導(dǎo)流裝置改善空冷機(jī)組運(yùn)行性能的定量結(jié)果，繼續(xù)改進(jìn)導(dǎo)流技術(shù)，完成全部工程示范機(jī)組的改造；在滿足技術(shù)約束指標(biāo)的前提下，達(dá)到空冷火電機(jī)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(fēng)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(jì)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(jì)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(jì)條件下，空冷系統(tǒng)優(yōu)化改造后比改造前機(jī)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(fēng)機(jī)頻率折算至50Hz，風(fēng)機(jī)功率比改造前增加40kW，增加1.178%。

（3）在額定工況設(shè)計(jì)條件（100%負(fù)荷，環(huán)境溫度19℃），空冷系統(tǒng)優(yōu)化改造后比改造前機(jī)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(jì)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(fēng)機(jī)功率的增加引起廠用電增加（增加幅度較?。罱K供電煤耗率減少量為1.37g/kWh。

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

6 結(jié)論

通過對(duì)空冷島風(fēng)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(jī)組抵御環(huán)境風(fēng)不利影響的能力，改善機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

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

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

[3]大唐彬長發(fā)電有限責(zé)任公司1號(hào)機(jī)組直接空冷機(jī)組空冷系統(tǒng)優(yōu)化改造前后性能試驗(yàn)報(bào)告-OA.

TM621

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1004-7344（2016）06-0066-02

2016-2-10