摘要：随着近年来科技的不断进步，电力工业迅速发展，而其中火力发电机组也逐渐趋于大容量、超临界发展，但火力发电中消耗煤矿、水等能源也较大，因而对火电站的发展产生了制约，而通过火力发电空冷机组能够有效的节约能源消耗较大的问题。本文主要针对火力发电厂空冷机组中的能耗进行概括，并分析火力发电空冷机组节能降耗的技术途径及其效果，以促进火力发电工业的发展。
关键词：火力发电；空冷机组；节能降耗技术；
火力发电厂常规湿冷机组是能源生产和转换的工业,并在其生产的过程中需要占用土土地、消耗能源煤炭和水资源,空冷机组亦然。只不过是以大幅度节约水资源换来多消耗煤炭资源为特征的节水型火力发电技术。这种技术适用于我国北方富煤缺水的坑口矿区并在近几年内得到迅猛发展。
一、空冷电厂的能耗特征
空冷电厂中主要分为直接空冷系统（ACC）电厂及间接空冷系统（F-ISC）电厂，笔者主要通过分析单机容量为600MW的两类空冷电厂能耗，从而比较其能耗特征。某ACC亚临界2×600MW电，其供电煤耗为每小时351g/kW，而其装机取水量为每秒0.197m3/GW，而其空冷站点占地为12.56m2/MW，空冷单容厂用电为12.32kW/MW，其中每台空冷机产生的噪声为70dB。而某F-ISC亚临界2×600MW电厂供电煤耗为每小时347g/kW，其装机取水量为每秒0.085m3/GW，而其空冷站点占地为31m2/MW，空冷单容厂用电为8kW/MW，其主要采用自然通风方式，无噪声。而亚临界2×600MW电厂为常规湿冷系统，其供电煤耗量为每小时329g，但其装机取水量在考虑节水30%后为每秒0.56m3/GW。通过比较三种发电厂系统的供电煤耗量及耗水量，采用空冷机组能够有效的节约水资源的消耗，但其耗煤量较高，因而为降低其供电煤耗，需进行一定的改造。
二、火电空冷机组节能降耗的途径
空冷机组的节能降耗主要途径“以大代小”增容改造、发展空冷热电联产、发展超超临界空冷机组、合理的运行方式与空冷气轮机改造以及发展联合循环空冷机组等。
2.1直接空冷机组
目前直接空冷机组中采用热电联产或以大代小、增加容量的方式能够取得较好的节能降耗效果。某热电厂中通过单机最大容量为2.5万kW的2×MW空冷供热机组替代老式空冷机，其机组为小火电凝汽机组，有效的通过小型机组实现大面积供热，且能够节约发电煤耗。经统计分析，在经改造后其年底耗煤量仅为360g/kW.h，不但有效的降低了耗煤量，也能节约用电，取得较大的工业生产的经济效益。在改造中还应主要机组中空冷风机群的运行模式，针对其为实现直接空冷机组的节能、防冻、降噪等目的，改造时应针对其配备低电压变频器伴随空气温度、带负荷能力、空冷风机群的转速瞬间调整等方面进行改造。
（1）针对其春秋季进行优化调整区的运行模式，由于其环境气温段大多处于3~20℃时为春季保护运行模式，因而通过简单的调整空冷风机群的转速则能保证机组经济、可靠的运行，且其发出电力往往高于以往平均功率，也能大大降低发电煤耗。而当夏季时处于高温时节，其气温基本大于20℃以上时为保护运行模式阶段，因而采用定速运行的方式。当夏季时应确保孔冷峰机群在额定的转速下运行，或其转速高于额定转速10%，但其耗煤量较高，处于高峰时节，但其历时较短。而冬季时温度处于3℃以下为保护运行模式阶段，其通常在全年中所占日历较长，而其主要是针对空冷机组进行防冻运行，通常以低速运行的模式，保证机组运行、生产的稳定性，也能有效的降低发电煤耗及用电消耗。由空冷风机群于集群运行的方式能够在保证空冷机组背压不变时有效的降低风机群的运行速度且可停止部分机群运行，因而有效的降低了耗电量。直接空冷机组运行中应尽量保持个同列风机的频率相同，从而在保证空冷机组背压不变时有效的降低各风机群的运行速度，通常直接空冷机系统中将所有空冷风机以半速运行能够有效的降低耗电量，且不影响其稳定生产。直接空冷机组节能降耗技术能够有效的降低水资源的消耗，因而在缺水地区采用能够取得较好的效果，通常采用燃煤IGCC空冷发电技术，能够有效的提高燃煤的利用率，且节水率较高，并能解决燃煤污染的问题，具有较高的节能环保价值。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为进一步降低水资源、煤矿资源等的消耗，发展1000MW超超临界空冷机组具有较大意义，普通的600MW标准煤耗指标中工况下发电标准煤耗为300.9g/kW•h，其加权平均发电标准煤耗为312.2g/kW•h，而1000MW空冷机组工况下发电标准煤耗为281.3g/kW•h，加权平均发电标准煤耗为292.7g/kW•h，有效的降低了发电煤耗。在对火力发电空冷机组进行节能降耗改造时除需考虑其自身机组适应状况外，还需针对其所处的地区气候合理分析改造。例如末级叶片的高度则应依据南北地区的气候差异适当调整。
（2）改造中还应针对用户需求状况分析，确保其经济改造。可通过空冷热电联产机组将损失的冷源转化为供热热源，实现综合用能、联产节能的效果，而对于气候偏冷的地区则可依据其采暖供热需求采用空冷汽轮机抽汽作为热源，从而实现火力发电供热，但其空冷凝汽机改为空冷供热机组能够更为有效的降低其发电煤耗。
2.2间接空冷机组
间接空冷机组主要是利用自然通风空冷塔运行，在进行空冷机组节能降耗改造时还需考虑其运行方式的合理性，而间接空冷机组中影响其供电煤耗的主要因素为环境气温段、风环境、防冻影响及运行方式几方面：
（1）不同地区、不同气温段中超高压参数为20万kW的空冷机组其发电煤耗也会受到不同影响。当气温高于30℃时其发电煤耗增加则更多，而当气温处于15℃的中段时其发电煤耗则较低，而当其环境气温为全程气温段时机组的煤耗量则每年要高出8.5~9.0g/kW•h，因而在环境气温低于15℃时且时间较久的偏冷地区对于空冷机组的运行极为有利，能够有效的降低发电煤耗。
（2）风环境对间接空冷机组的影响，间接空冷机组的空冷散热器通常是与自然通风的空冷塔塔外布置，而其受到风环境的影响则更大，能够影响空冷机组的带负荷能力及发电煤耗。当环境风速处于3.4~5.4m/s的微风阶段则极易影响机组的瞬间电负荷，其机组所带的额定负荷能力仅占60%，严重影响带负荷能力及发电能力，也大大提高了空冷机组的发电煤耗值。此外，当气温处于或低于5℃时为防冻期，而其全年气温较多低于5℃的地区，其空冷塔出水的温度也应保持在20℃，但其实际则需温度为25℃，因而需增加发电煤耗确保其机组安全稳定运行。
（3）当机组运行不当时也会对其发电煤耗产生影响，例如当夏季时期干燥缺水时，电厂依然采用空机组投运，因而不但增加了空冷机组的发电煤耗，也降低其使用性能。由此可见，间接空冷机组虽能有效的节省水资源，但其发电煤耗远比湿冷机组较高，而随着近年来相关专家不断对其空冷气轮机加以改进。主要针对其能够在高温段提高其带负荷能力，低温时保证满负荷运行，而其投运时间降低，运行时间增加，从而保证其运行方式的合理性，能够有效的降低空冷机组的发电煤耗，且已逐渐实现带额定功率20万kW的运行。
结语
火电空冷机组的节能降耗分为自然通风间接空冷IMC与风机群通风直接空冷（ACC）两种不同系统的节能降耗。IMC系统的节能降耗途径是改进空冷汽轮机低压缸与末级叶片和合理的运行方式;ACC系统途径是采用空冷热电联产“以大代小”、空冷凝汽改为空冷供热机组、发展1000MW超超临界空冷机组、发展联合循环空冷机组及充分发挥调频集群运行的空冷风机群体优势,达到有效降耗等。
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论文作者:窦杰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/23
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