云冈电厂空冷机组高真空运行

[摘 要] 本文以直接空冷机组夏季高真空运行为研究对象,结合现场改造和运行经验,从以下两个方面对如何使机组提高运行真空进行了研究和分析：一是如何使机组保持运行真空,由于直接空冷机组真空系统庞大,泄漏原因复杂；二是提出了强化传热、系统改造等不同技术路线对直接空冷机组的真空散热系统进行改进,结合云冈电厂实际的技术改造项目进行说明分析.

[关 键 词 ]直接空冷；真空系统；泄漏；改造

1.、前言

节约资源是我国的基本国策,这是国民经济社会发展第十二个五年规划纲要的重点和要点.汽轮机的运行背压是反映汽轮机运行经济性的一项重要指标,在节能工作中占有十分重要的地位.据测算,汽轮机真空每下降1%,汽耗也将相应增加1%,煤耗将相应增加6g/kw h.可见真空度的高低对汽轮机运行整体经济性的影响程度.云冈热电厂机组由于诸多原因 ,近几年来真空度偏低,个别月份,个别机组尤为突出.因此,针对真空的现状,分析各方面的影响因素,采取相应的对策显得尤为必要和重要.

云冈热电公司首台2×220MW直接空冷机组,1号机于2013年11月11日投产,2号机组于12月13日投产发电,两台机组自投产以来在夏季高温时段出力受阻是一个普遍问题,在夏季,由于气温高,空冷器的冷却能力明显下降,导致机组被迫降负荷运行,极端情况下还会使机组的背压超限而导致机组停机,这严重影响了机组的经济性和安全运行.

2. 运行真空低原因分析

2.1污垢热阻

大同地区风沙大、紧邻三个大烟囱、灰尘较多,空冷散热器一直暴露在大气环境中,受风沙和浮沉的影响较为严重,致使空冷散热器翅片管外各种污垢积累较多；散热器管束内由于循环水在散热器内的冷凝过程中,由于水中含有各种各样的杂质,形成水垢影响换热效果.无论是管内污垢热阻还是管外污垢,都会对散热器的换热效果产生不利影响,其中管内热阻的影响较为严重.污垢形成后导致散热器的换热效果下降,在相同负荷的条件下,机组背压会上升,威胁机组安全经济运行.

2.2风力对机组真空的影响

风力、风向对空冷机组真空的影响也相当大.因为在空冷机组中每台风机所冷却的区域是各自独立的,上面用分隔墙将各台风机的冷却区域分成一个一个的小房间,为的就是防止风的扰动.一旦空气中的风力增大或风向变化就势必影响冷却管束的冷却效果,从而造成真空的下降.风力对机组真空的影响是瞬息万变的,是我们无法控制的.

从现场运行状况分析,在机组运行中,风机室间的隔断门由于年久失修,部分隔断门已经无法关闭甚至关不到位,致使冷却区域间造成扰动影响冷却管束的冷却效果.云冈电厂于2012年进行了乏汽余热利用改造,在空冷下方建筑了余热泵房,在一定程度上影响了空冷下方的空气流动,从而减少了风机入口的冷却风量,从而影响冷却管束的冷却效果.

2.3设计原因

一期机组空冷散热器属于双层结构,整体散热面积设计过于保守,致使机组在夏季高负荷运行时背压高,严重时造成机组降负荷运行.

2.4其他因素对机组真空的影响

其他对机组真空影响的因素还有很多,这些因素和普通循环水冷凝机组一样,主要集中在排 汽装置周围.如：和疏水扩容器连接的各级疏水管道的阀门、法兰、管道焊口 等,排汽装置与低压缸接口的膨胀节,低压缸两端的端部汽封的间隙,这些因素也可能引起 机组真空的变化.

3. 解决方案

3.1真空系统查漏治漏

云冈电厂于2011年委托西安亨特电力科技有限公司对本厂的1号机组（2×220MW）真空系统利用氦气质谱仪进行了检测分析,同时对设备存在的问题进行了处理.1号机组在未检测处理之前,真空严密性试验结果为700pa/min左右,治理后机组真空严密性试验结果为91pa/min.

西安亨特电力科技有限公司技术人员主要针对低压缸本体、凝结水系统、轴封加热器、疏水系统、空冷岛等系统所有阀门、法兰及管道等设备进行了检测,发现#1机组低压缸轴封水平结合面,中低压缸导气管蝶阀法兰等多处漏泄.

漏点统计及说明：

1）低压缸靠电侧轴封水平结合面漏量为：3.0E -06 ,大漏点,已处理,见图1.

2）低压缸靠电侧凹窝漏量：2.8E -06,大漏点,已处理,见下图1.

3）低压缸靠电侧轴封水平结合面焊缝漏量：8.0E -07、7.0E -07大漏点,已处理.

图 1 低压缸靠电侧水平结合面及凹窝漏点处理

4）中低压缸导气管蝶阀法兰漏量1.0E -05、6.0E -06特大漏点, 已处理；蝶阀法兰连接螺栓3.0E -03 、4.2E -03,特大漏点,已处理,见图2.

图 2 中低压缸导气管蝶阀法兰漏点处理

注：测量仪器本底量： 1.0E-08

3.2尖峰冷却改造

云冈电厂在2013年以前,提高机组夏季运行真空的办法主要是散热器水冲洗和空冷水喷淋系统,以上两种方法只是缓解了机组夏季运行限出力的问题,但其除盐水的消耗量比较严重,制水设备负担较大,有时不能保证除盐水的供应量,且在空冷散热器脏污严重的情况下,冷却效果不十分明显,因此没有从根本上解决和改变这一现象.2012年云冈热电公司进行了乏汽余热利用改造项目,每台机组配备一台热泵机组和一台4000的低温换热器（凝汽器）,用于回收乏汽热量提高冬季供热能力,夏季时处于停备状态.

与云冈热电毗邻的大同市热电厂原有两台50MW凝汽式供热机组,两机共用一座2000的双曲线自然凉水塔,该厂于2008年已关停.2010年华电大同一电厂2×135MW直接空冷机组乏汽余热利用改造完成,2011年夏季利用该塔和2×135MW机组的低温换热器进行了尖峰系统改造.

尖峰冷却系统改造是利用大同市热电厂旧水塔和热泵机组的凝汽器,通过向热泵机组的凝汽器通入循环冷却水,冷却汽轮机排汽提高机组运行真空,加热后的循环水回到水塔冷却,循环水在尖峰冷却系统中循环,与传统湿冷机组作用相当.

改造后机组夏季运行远离报警背压,提高了机组安全性,一期机组运行真空明显提高,改造后平均运行真空比改造前真空高8kpa,解决了夏季高峰限负荷出力现象.尖峰系统投运后原空冷水喷淋装置可以退出运行,减少了夏季除盐水消耗量,但一部分乏汽通过循环水,夏季空冷机组运行背压高排汽温度高,因此循环水蒸发量较传统湿冷机大,补水率也相应增加.

4. 结论

结合理论分析和现场数据,指出云冈电厂空冷机组运行时主要的真空泄漏点,结合机组运行情况进行治理,保证机组真空泄漏率在合格范围内.

云冈电厂结合本厂设备配置及机组夏季运行情况,提出了尖峰冷却系统改造来提高机组夏季运行时的真空,通过对机组改造后提高的真空可知,尖峰冷却系统具有明显的经济效益.尖峰冷却系统是根据本厂设备配置情况进行的,相当于增加了空冷系统的换热面积,但它异于传统的强化传热法,强化传热法包括增加换热面积、增加风机流量、改变换热器结构,其改动较多,不太适合应用在空冷电厂的节能降耗改造上.