摘要：因近几年夏季气温偏高、环境恶化导致空气中的灰尘含量高等原因导致了空冷器冷却能力的下降，在实际运行中空冷机组背压偏高，直接导致机组热耗偏大，难以达到设计值，如何提高空冷机组真空从而降低机组热耗，达到节能减排的目的，是目前电厂需要研究的重要课题。
关键词：冷端；节能；背压
一、概述
某发电厂一期工程安装两台600MW亚临界燃煤湿冷机组，汽轮机为日本东芝公司产品；二期工程安装两台600MW亚临界直接空冷燃煤机组，汽轮机为东方汽轮机厂产品，空冷岛为GEA公司产品，投产后，因近几年夏季气温偏高、环境恶化导致空气中的灰尘含量高等原因导致了空冷器冷却能力的下降，在实际运行中空冷机组背压偏高，直接导致机组热耗偏大，难以达到设计值；同时，空冷机组的运行背压也逐年下降，夏季运行时非满发小时数增加。
二、进行汽轮机冷端运行优化的必要性
目前一期1、2号湿冷机组供电煤耗318g/kW•h，二期的3、4号空冷机组供电煤耗339g/kW•h。在600MW机组中，3、4号机组运行背压偏高、热耗高，经济性差。加之最近几年由于煤价较高，机组运行的不经济已严重影响了电厂的效益。如何提高空冷机组真空从而降低机组热耗，达到节能减排的目的，是目前电厂需要研究的重要课题。
三、直接空冷机组降低运行背压的方案
目前提高直冷机组夏季真空最常用的是空冷岛喷淋，该方案主要用于夏季；但该电厂由于空冷岛灰尘太大，喷水后导致灰尘凝固于空冷换热器上，反而进一步导致空冷岛换热效果恶化，因此应用效果不理想且要消耗大量的除盐水。
如采用1、2号机组的凝结水来冷却空冷机组的部分乏汽是一种较好的思路。两种类型的机组在夏季工况下排汽温度相差超过20℃，如用凝结水冷却部分空冷机组的乏汽，同时将湿冷机组的凝结水温提高，则一方面减轻了空冷岛的负荷，降低空冷机组的背压；另一方面湿冷机组凝结水温度提高，减少回热抽汽量，降低了机组的热耗。因而，根据该电厂的机组特点，采用一、二期机组冷端联合运行，对湿冷、空冷机组的运行指标均有着好的影响。但由于水冷机组的凝结水量约1500吨/h，远低于约8万吨/h的循环水量，因此应对该方案的节能效果及技术经济性进行详尽的分析以确定该方案的可行性。
四、一、二期机组冷端联合运行节能效果分析
本节重点分析夏季满发工况（TRL）和热耗考核工况（THA）下的节能效果冷端联合运行的节能效果。电厂目前四台机组均为单元制运行，因此本方案采用1号机凝结水冷却3号机组乏汽，2号机冷却4号机组乏汽的方案。两工况下的机组运行参数见下表：
从上表可看出，湿冷机组凝结水温与空冷机组排汽温度间温差约20.2℃（TRL）和20.61 ℃（THA）。采用一台表面式凝汽器即可用一期凝结水冷却二期乏汽。在这里，设置凝结水温升为15℃，即凝汽器端差为5.2℃，通过热平衡计算，TRL工况下，一期凝结水可冷却约12.27kg/s乏汽，占二期机组乏汽总量的3.4%；THA工况下，凝结水温升为15 ℃，则一期凝结水可冷却约11.17kg/s乏汽，占二期机组乏汽总量的3.4%。
在夏季工况下，空冷机组凝气量为356.13kg/s，采用一期凝结水凝结12.27kg/s乏汽后，进入空冷岛的乏汽总量为343.85kg/s；查空冷岛厂家提供的空冷曲线可看出，在对应设计工况曲线上，当空冷岛乏汽流量从356.13kg/s降到343.85kg/s时，机组排汽压力由33KPa降为31.4KPa。进一步查机组背压热耗曲线，当机组背压从33KPa降至31.4KPa，汽轮机热耗将降低0.625%，相应的煤耗也降低0.625%，按现有的供电煤耗计算，采用一、二期机组冷端联合循环后，空冷机组煤耗将降低2.11g/kw.h。
在热耗考核工况（THA）平均背压16KPa的工况下，按照相同的计算方法，可得出空冷机组煤耗可降低0.84g/kw.h。
采用一、二期机组冷端联合运行，一期凝结水温经与空冷机组乏汽换热后，凝结水温将上升15℃，可减少低压缸抽汽41t/h，根据不同的工况，机组热耗可降低0.23%～0.35%，机组煤耗降低0.78～1.19g/kw.h。
通过以上的分析，我们可看出根据该电厂湿冷、空冷机组并列运行的特点，采用湿冷、空冷机组冷端联合运行，可有效的降低空冷机组运行背压，同时提高湿冷机组凝结水温度，对于一、二期两种不同的机组，均有良好的节能效果。
五、经济效益分析
一、二期机组冷端联合运行后，在夏季工况下，两台机组综合节煤可达2.9g/kW•h；在年平均背压的工况下，两台机组较目前的标煤耗可节约标煤2.03g/kW.h。保守的计算，选择平均背压工况下的煤耗值，按本系统年利用小时3000h计（冬季可不投入），四台机组年可节约标煤7308吨，标煤按500元/吨计，折合节煤费用约为365.4万元。
按本方案改造后，每年节约购买燃料费用为365.4万元，因此，一、二期机组冷端联合运行节能效果明显，经济效益显著。
六、结论与建议
对该电厂一、二期机组冷端联合运行的热经济性，系统设计方案等方面进行了论述，与前述的几种提高空冷经济性的方案相比较，本方案有以下优点：
1）有效的降低空冷机组夏季的高背压，同时节能效果明显，综合标煤耗较当前可降低2.97～3.49g/kw.h。
2）系统简单，仅需要增设一台小凝汽器，对原系统没有影响，运行无任何特殊要求，设备故障率低。
3）安装工期短，一个月内即可完成安装及调试，保证机组最短的停机时间。
4）系统利用率高，不仅仅作为尖峰冷却器使用。在非夏季的工况下，本系统同样可正常运行，起到良好的节能效果。
因此，本系统的运行对一、二期的湿冷、空冷机组都具有好的影响，在凝汽器的订货中，应最大限度的提高凝结水温升，以收到更好节能效果。
参考文献：
[1]柴靖宇 1000MW超超临界空冷系统选型设计探讨电力建设2009
[2]DL/T5054-2016 火力发电厂汽水管道设计规范
论文作者:仲学兰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第10期
论文发表时间:2017/8/7
标签：机组论文; 工况论文; 煤耗论文; 二期论文; 湿冷论文; 凝结水论文; 节能论文; 《电力设备》2017年第10期论文;