摘要：众所周知，背压对煤耗影响很大，降低背压能够降低煤耗，手段主要依靠提高空冷风机转速实现，但同时也会引起厂用电率的升高。厂用电率的升高会引起煤耗升高。可以说，提高空冷风机转速是一把双刃剑。寻求对应煤耗最小时的空冷风机转速，即最佳背压运行方式，是降低煤耗，提高机组经济性的有效手段。同时，空冷机组增设尖峰湿式冷却系统是目前较为成熟且可行的方案。本文通过寻求最佳空冷风机转速和增设湿式尖峰冷却系统，从而实现降低机组运行背压，减少发电煤耗，降低发电成本，并分析了其推广应用的经济性。
关键词：空冷机组；空冷风机；尖峰冷却系统；背压；经济性
前言
对空冷机组影响背压的各项因素逐项分析。重点分析提高空冷风机转速，背压降低，但厂用电率升高对煤耗的影响，寻求不同负荷下空冷风机最佳运行方式；同时，目前国内空冷系统大多应用在西北、华北等地区，系统耗水少的优点得到了社会的认可。但是由于空气自身的热比容小的特点，导致空冷机组夏季背压高、能耗大等一些问题，尤其在夏季及次高温季节温度较高时，严重时出现机组出力受限的问题，增设尖峰冷却系统。使空冷机组能够长期安全高效运行，降低煤耗，提高经济性。
一、空冷机组背压影响因素
1、空冷风机转速影响
空冷风机转速升高，背压下降，煤耗降低。但转速升高的同时，风机电流升高，影响厂用电率升高，导致煤耗增加。运行中应找到对应负荷下的临界点，使背压影响降低的煤耗数值＞厂用电影响增加的煤耗数值，即为最佳背压。根据660MW超临界机组指标统计：机组背压变化1Kpa影响供电煤耗降低2.27g/Kwh，厂用电增加1%影响供电煤耗增加3.17g/Kwh。计算：每降低1Kpa背压。厂用电率上升值应小于2.27/3.17，即小于0.716%以内才经济。以白城厂1号、2号机组空冷岛各64台风机计算，每台风机电流增加值应小于0.716%*（机组负荷）/
时才经济。超过风机调整电流极限数值，将不再经济。
2、空冷风机运行数量的影响
个别空冷风机故障，在机组负荷和机组背压不变的前提下，运行的空冷风机转速势必增加。根据风机与三相电动机相关理论，风机转速的增加倍数，与风量的增加倍数的一次方成正比，与电流增加倍数的三次方成正比，这势必引起运行空冷风机电流大幅上升，导致厂用电率增加。因此，应提高空冷风机故障率的重视程度，发现风机故障，及时联系处理，并进行跟踪督促。
3、环境温度的影响
环境温度升高的同时，要想保持背压不变，空冷风机电流需要增加，厂用电率上升。且环境温度越高，此现象越明显。因此，白天调整时，背压值投自动时，当环境温度上升较快时，应密切监视每降低1Kpa背压，厂用电率上升值小于0.716%，当厂用电率上升值大于0.716%时，此时应适当提高背压值。
4、风力风速的影响
白城地区属于多风，大风地区。当风速大于5-6米/秒时，对背压影响越来越大，与想象中不同，由于受热风回流和涡流的影响，背压会明显升高，尤其在风向为从炉后吹来时更加明显。因此，大风天应加强背压与空冷风机电流监视，做到勤比较，多观察。而在风力较小，空冷风机吸入为环境风时，背压应适当降低。
5、真空严密性的影响
机组真空严密性对背压的影响毋庸置疑，尤其在经过冬季防冻后，排汽管道、法兰、阀门、空冷管束的严密性需要重新检验。有条件时，高负荷下应坚持做真空严密性试验。并经常组织运行、检修维护人员、聘请专家进行真空系统查漏。在负荷变动大时，及时调整轴封压力。
6、空冷管束表面清洁程度
空冷管束表面清洁，换热效果好，灰尘、杂物较多时，换热性变差，背压升高。应及时联系维护人员进行空冷岛管束冲洗，并确保冲洗质量。管束全部冲洗一遍后，应加强检查，必要时隔一段时间再次联系冲洗，以确保空冷管束换热效果。
二、增设蒸发式尖峰冷却系统
1、直接空冷机组改造的必要性
直接空冷机组一般在设计标准为环境温度T时空冷系统运行背压为P，在实际运行中基本可以达到设计要求。但当环境温度超过T时，汽轮机背压升高，发电煤耗增大，按额定工况修正的汽轮机背压已偏离设计值，所以改造项目旨在当夏季及次高温季节环境温度较高且大风环境时，降低煤耗，保证机组安全经济运行。结合北方地区夏季炎热，冬季寒冷的气候特点，增设尖峰湿式冷却系统是比较可行的方案。
2、主要设计原则
为了增加直接空冷机组度夏能力，降低机组的夏季及次高温季节运行背压，减少煤耗，则必须增加冷端的散热能力，根据现有的工程实例，主要采用增设独立蒸发式冷却器作为尖峰冷却装置迎峰度夏。
在直接空冷基础上配置具有尖峰冷却作用的蒸发式冷却器，成为保证背压的补充措施。分流部分汽轮机排汽，减少空冷换热负荷，可将汽轮机排汽压力下降，满足机组夏季出力。
3、尖峰冷却系统概述
将汽轮机排汽的一部分引至新增蒸发式冷却器内通过循环冷却水冷却，其余蒸汽通过原直接空冷散热器冷却，冷却后的凝结水进入主厂房内凝结水系统。
在原有的排汽管道上各接出一管道，分别接到对应的蒸发式冷却器入口，电动蝶阀在夏季及次高温季节，打开阀门使一部分蒸汽流至蒸发式冷却器进行冷却，缓解直接空冷散热器的压力，达到降低背压的目的。机组运行背压较低时，关闭阀门，使全部排汽通过直接空冷散热器冷却。
主要增加系统：循环冷却水系统、蒸汽系统、凝结水系统、抽真空系统。
4、尖峰冷却系统优点
直接空冷机组增设尖峰冷却系统后，对机组的经济性和安全性都产生积极影响。
a）降低了机组背压5-10Kpa（针对实际要获得的经济效益来说），提高真空度，降低发电煤耗。
b）增加了发电量，提高了机组利用率，夏季能够满负荷发电运行，增加发电量。
c）使机组在夏季处于经济工况下运行，增加了机组背压的调整手段。
5、尖峰冷却系统运行控制策略
湿冷降背压效果远好于空冷，增设尖峰冷却系统，就相当于在直接空冷上并联了尖峰系统进行湿冷。尖峰系统投入后，应尽量加强其冷却效果，尖峰冷却风机、循环水泵尽量多转，以增强冷却效果。有条件冷却水池可以适当串水，并尽量降低冷却水温度。
结束语
根据前面的技术及经济分析，对空冷机组背压影响因素全面分析。最佳背压的判断依据是煤耗最低时的背压。即每降低1Kpa背压，厂用电率上升值小于0.716%时，可以继续降背压，直至临界点最佳背压。运行人员调整应提前判断、小幅调整，不断校正。对最佳背压的变化趋势进行正确的提前预判段，在机组负荷增加、环境温度升高、空冷风机故障、风力风速变大、空冷管束表面脏污、尖峰出力下降时，最佳背压会小幅升高，预判正确后小幅调整。增设湿式尖峰冷却系统，补充了直接空冷机组夏季高温时散热不足，大大提高汽轮机运行的经济性，同时降低煤耗。
参考文献：
[1]中国动力工程学会.火力发电设备技术手册第四卷.北京：机械工业出版社，2001年
[2]华自强等.工程热力学.北京：人民教育出版社，1979年
[3]徐寿波.能源技术经济学.长沙：湖南人民出版社，1981.
论文作者:崔鸿海
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/5/5
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