陳國棟——1000MW超超臨界機(jī)組空冷運行經(jīng)驗探討

1、1000 MW 超超 超超 臨臨 界界 機(jī)機(jī) 組組空空 冷冷 運運 行行 經(jīng)經(jīng) 驗驗 探探 討討 華電寧夏靈武發(fā)電有限公司 曹久亞 陳國棟2摘要摘要夏季高背壓工況2冬季低溫防凍工況3大風(fēng)天氣工況4概述13概述概述 自然環(huán)境自然環(huán)境 l地理位置：東臨毛烏素沙漠，西靠騰格里沙漠l氣候狀況：降水少，蒸發(fā)量大，晝夜溫差大，年平均氣溫為8.8，極端最高氣溫41.4，極端最低氣溫-28.0 。4概述概述 平均溫度（平均溫度（）極端最高氣溫41.4極端最低氣溫-28.05概述概述 平均氣壓（平均氣壓（hPa）6概述概述 平均相對濕度（平均相對濕度（%）7概述概述 平均風(fēng)速（平均風(fēng)速（m/s）最大風(fēng)速可達(dá)到2

2、1m/s8概述概述 設(shè)備狀況設(shè)備狀況l#3、#4機(jī)組為1000 MW超超臨界直接空冷機(jī)組l每臺機(jī)組設(shè)計4臺水環(huán)式機(jī)械真空泵l部分排氣管道、凝結(jié)水管道、抽真空管道上設(shè)有電動隔離閥9概述概述 設(shè)備狀況設(shè)備狀況#4機(jī)組#3機(jī)組#2機(jī)組擋風(fēng)墻 高15m每臺機(jī)組設(shè)10列8排，共80個空冷單元10概述概述 設(shè)備狀況設(shè)備狀況一個空冷單元，內(nèi)設(shè)一臺9754mm軸流空冷風(fēng)機(jī) 空冷單元通行門11概述概述 空冷凝汽器設(shè)計參數(shù)空冷凝汽器設(shè)計參數(shù)序序號號項目項目單位單位主要參數(shù)主要參數(shù)順流順流逆流逆流1管束尺寸 mm 100002875 95002875 2數(shù)量 個 5401003基管橫截面尺寸 mm 22020 22

3、020 4翅片管/翅片材質(zhì) 碳鋼/鋁 碳鋼/鋁 5翅片管排數(shù) 排 116翅片管總散熱面積 m2 194460034245812摘要摘要夏季高背壓工況2冬季低溫防凍工況3大風(fēng)天氣工況4概述113夏季高背壓工況夏季高背壓工況 設(shè)計工況設(shè)計工況項目設(shè)計大氣壓力 設(shè)計環(huán)境風(fēng)速 風(fēng)機(jī)停運情況 運行轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速比裝置出口處背壓 凝汽器散熱面積 迎風(fēng)面風(fēng)速 計算散熱量 凝結(jié)水箱入口處溫度單位hPam/s k Pa m2 m/s MW 設(shè)計環(huán)境溫度35915.445% 100%36.52287058 2.21120.573.19 3560100%35.422870582.421120.572.43 3840

4、100%4422870582.21111.277.79 3860100%4022870582.42111675.4 4040100%4822870582.21106.879.9 4060100%43.522870582.421111.877.5 14夏季高背壓工況夏季高背壓工況 現(xiàn)狀現(xiàn)狀l超過設(shè)計氣溫時機(jī)組不能滿負(fù)荷運行l(wèi)在極端高溫下運行，背壓甚至超過報警值l夏季高負(fù)荷運行期間，背壓較設(shè)計值高許多。l為保證機(jī)組的安全運行,不得不限負(fù)荷運行15夏季高背壓工況夏季高背壓工況 措施措施l1、加強對空冷風(fēng)機(jī)的運行維護(hù)。l2、對冷卻單元周圍存在漏風(fēng)處進(jìn)行封堵，提高冷卻效率。 l3、加強巡回檢查、點檢，確

5、?？绽湓O(shè)備連續(xù)運行。16夏季高背壓工況夏季高背壓工況 措施措施l4、關(guān)閉空冷各冷卻單元間通行門，檢查電機(jī)起吊通行門關(guān)閉嚴(yán)密，防止串風(fēng)降低冷卻效果。 l5、及時清理影響通風(fēng)雜物。l6、春季后期，清洗散熱翅片。17夏季高背壓工況夏季高背壓工況 措施措施l7、適時投入空冷島噴淋系統(tǒng)。 每個單元設(shè)20個噴嘴噴淋投入后噴頭霧化情況18夏季高背壓工況夏季高背壓工況 實施效果實施效果l#4機(jī)組在背壓23kPa時投運，約降低67kPa 07-10 07-14 07-15 07-19 07-2219夏季高背壓工況夏季高背壓工況 實施效果實施效果l#4機(jī)組7月份投入運行約50小時。降低機(jī)組發(fā)電煤耗約13克/千瓦時

6、，并使背壓運行安全裕量增大，提高了機(jī)組運行安全性 l因噴淋系統(tǒng)投入后，隨著時間增長，空冷島下方溫度降低、濕度增大，實際降低效果要好于上圖所列。l夏季設(shè)計背壓為33kPa，經(jīng)采取上述措施后，夏季滿負(fù)荷運行背壓一般都在25kPa以下。20摘要摘要夏季高背壓工況2冬季低溫防凍工況3大風(fēng)天氣工況4概述121冬季低溫防凍工況冬季低溫防凍工況 設(shè)計值設(shè)計值氣溫ACC最小熱負(fù)荷(MW)達(dá)到最小熱負(fù)荷時允許的運行時間不裝隔離閥裝隔離閥 6 只裝隔離閥 4 只最小防凍熱量(MW)最小防凍流量(kg/s)最小防凍流量(MW)最小防凍流量(kg/s)最小防凍熱量(MW)最小防凍流量(kg/s)0263.021101

7、05.2144157.81664 h-5301.28126120.5150.4180.7775.64 h-10454.31190181.7276272.591144 h-15502.13210200.8584301.281264 h-20549.95230219.9892329.971384 h-25657.55275263.02110394.531654 h-28693.42290277.37116416.051744 hl冬季冷態(tài)起動時，ACC最小需要的熱負(fù)荷和氣溫的關(guān)系表22冬季低溫防凍工況冬季低溫防凍工況 凍結(jié)因素凍結(jié)因素管束凍結(jié)原理示意圖23冬季低溫防凍工況冬季低溫防凍工況 凍結(jié)因素

8、凍結(jié)因素24冬季低溫防凍工況冬季低溫防凍工況 凍結(jié)因素凍結(jié)因素l熱負(fù)荷太小，低于凝汽器最低防凍要求 l凝汽器冷卻面積較大，或順流/逆流比不合適 l不凝性氣體在管束內(nèi)部積聚，不僅會造成空冷系統(tǒng)啟動時管束的凍結(jié)，同時發(fā)生正常運行工況時凝結(jié)水在管束內(nèi)凍結(jié)現(xiàn)象 l運行人員的經(jīng)驗不足或操作失誤造成空冷系統(tǒng)凝汽管束凍結(jié) 25冬季低溫防凍工況冬季低溫防凍工況 措施措施l嚴(yán)格控制背壓 l關(guān)閉各排冷卻單元兩端通行門l定期做真空嚴(yán)密性試驗 查漏l加強對散熱管束表面溫差的監(jiān)視 l加強對逆流區(qū)散熱管束表面溫度的檢查 l加強風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)時監(jiān)視調(diào)整l監(jiān)視排凝結(jié)水的過冷度、管束及凝結(jié)水管溫度、風(fēng)向、風(fēng)速變化 l合理調(diào)整各排空冷

9、風(fēng)機(jī)出力 l夜間適當(dāng)提高背壓控制值 l提高管束溫度 26冬季低溫防凍工況冬季低溫防凍工況 下一步嘗試下一步嘗試l環(huán)境溫度下降時，如若冷卻單元兩側(cè)溫度偏差過大，或空冷風(fēng)機(jī)調(diào)整余量無法滿足防凍要求，則關(guān)小一排進(jìn)汽電動隔離閥3050%，同時該排逆流段風(fēng)機(jī)保持最低轉(zhuǎn)速，其余風(fēng)機(jī)停運。l利用停機(jī)機(jī)會檢查進(jìn)汽電動隔離閥，確保能關(guān)閉嚴(yán)密，在此前提下在隔離閥處增加電加熱、保溫，增加小管徑閥破壞該排真空，并增加進(jìn)汽管道或凝水疏水管道放水閥，嘗試冬季隔離一排冷卻單元。27摘要摘要夏季高背壓工況2冬季低溫防凍工況3大風(fēng)天氣工況4概述128大風(fēng)天氣工況大風(fēng)天氣工況 現(xiàn)狀現(xiàn)狀l平均風(fēng)速2.5m/s，最大風(fēng)速21m/s。

10、l風(fēng)向變化可影響背壓達(dá)40kPa汽輪機(jī)夏季最不利風(fēng)向、風(fēng)速工況背壓值 環(huán)境溫度 排汽裝置出口處背壓 備注40，全部風(fēng)機(jī)110%轉(zhuǎn)速 48.5 最不利風(fēng)向，環(huán)境風(fēng)速9m/s 35，全部風(fēng)機(jī)110%轉(zhuǎn)速 39.5 最不利風(fēng)向，環(huán)境風(fēng)速9m/s 29大風(fēng)天氣工況大風(fēng)天氣工況 主要影響主要影響l對機(jī)組運行的影響1：熱風(fēng)回流空冷散熱器出口熱空氣的羽流狀態(tài)爐后來風(fēng)時熱空氣的流動分布 30大風(fēng)天氣工況大風(fēng)天氣工況 主要影響主要影響l對機(jī)組運行的影響2：橫向風(fēng)對風(fēng)機(jī)的影響增加了風(fēng)機(jī)的阻力、影響風(fēng)機(jī)出力?？绽淦鲹Q熱性能迅速下降汽輪機(jī)的背壓驟然升高31大風(fēng)天氣工況大風(fēng)天氣工況 主要影響主要影響l對機(jī)組運行的影響3 ：在環(huán)境風(fēng)作用時，多臺風(fēng)機(jī)的工作特性 有環(huán)境風(fēng)場作用時多臺風(fēng)機(jī)的工作特性 32大風(fēng)天氣工況大風(fēng)天氣工況 主要影響主要影響l環(huán)境風(fēng)對空冷系統(tǒng)平面布置的影響 最有利的風(fēng)向是迎著空冷器的方向爐后來風(fēng)通常是最不利的風(fēng)向側(cè)向風(fēng)則可能對局部風(fēng)機(jī)單元造成不利影響33大風(fēng)天氣工況大風(fēng)天氣工況 措施措施l按照背壓控制曲線的要求進(jìn)行負(fù)荷控制。l背壓升高至23kPa，投入噴淋系統(tǒng)，