空冷噴淋節能改造效益分析

李虎，趙田中

(黃陵礦業煤矸石發電公司，陜西 黃陵 727307)

空冷噴淋節能改造效益分析

李虎，趙田中

(黃陵礦業煤矸石發電公司，陜西 黃陵 727307)

隨著電廠節能減排工作的不斷深入，提高發電機組經濟運行的經濟性已顯得越來越重要。本文介紹黃陵礦業煤矸石發電有限公司空冷增裝噴淋裝置降低汽輪機排汽壓力，提高機組的經濟性的情況。

空冷系統；節能；改造；噴淋裝置；經濟性

1 概況

黃陵礦業煤矸石發電有限公司裝設兩臺300MW、亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、直接空冷凝汽式汽輪發電機組。空冷系統的冷卻性能受環境條件的影響很大，對環境氣溫和自然風的變化非常敏感。該機組在2015年7月份投運以來，當環境溫度達到30℃以上，機組運行工況變差，機組真空度降低；當環境溫度高達35℃以上時，機組運行工況惡化，更是嚴重制約機組負荷。

根據機組的運行狀況，為了提高電廠的經濟效益，降低發電煤耗，達到節能增效的目的，決定加裝空冷噴淋裝置。

2 空冷機組技術參數分析

黃陵礦業煤矸石發電公司#1、#2機空冷島采用機械通風直接空冷系統，由北京首航艾啟威冷卻技術有限公司設計與制造，主要技術參數見表1。該系統位于45m高空平臺上，兩臺機共60臺軸流風機，共12排南北布置的三角形管束散熱器。由于空冷機組的出力受環境溫度的影響較大，在夏季高溫時段機組背壓較高，增加了機組發電煤耗，凝結水精處理入口溫度最高達75℃，嚴重時機組出力受阻。大風天氣的氣象條件下，運行條件惡化，易發生機組高背壓跳閘的事故。據對標銅川華能等同類型電廠的情況，通過合理布置管路，合理選擇噴水壓力，霧化效果較好，實現較低的落水率，背壓降低5～8kPa，取得了很好的效果，可見對直接空冷裝置進行冷卻是降低空冷機組背壓的一種行之有效的方法。

我公司三期電廠單臺機組共設計6列空冷凝汽器30臺風機，每列凝汽器單面散熱面積為67101m2，翅片管束高度為9.5m，冷卻段尺寸為11.1m，風機尺寸為9m。由于夏季環境溫度的升高，汽輪機排汽背壓隨之上升，不能帶滿負荷運行（目前在環境溫度35℃時，機組背壓最高35kPa，只能帶280MW負荷），嚴重影響機組做功效率。

表1 直接空冷凝汽器主要技術參數表（單臺300MW機組）

圖1 A型塔噴淋布置

3 改造方案

為了節約用水，該方案利用的是噴霧冷卻及蒸發冷卻相結合的原理。將不銹鋼噴嘴成三角形布置，與管束平行，與管束的距離控制在1米左右，見圖1。利用噴嘴噴出的水霧與散熱器入口處空氣混合吸熱，降低空氣溫度，提高空氣濕度，部分霧珠汽化，其它霧珠噴入到管束表面蒸發，最后剩余的霧珠應在通過管束岐片的過程中充分汽化吸熱，從而達到降低管束溫度和單元內空氣溫度，提高空冷管束的換熱效果的目的。該系統能夠彌補空氣環境溫度升高對管束散散熱的影響，避免了風向、風速變化后，在散熱器入口處形成的熱風回流現象，有效控制了機組背壓的升高，徹底解決了炎熱夏季對直接空冷機組空冷島入口處空氣溫度的影響。

噴淋降溫系統中最關鍵的部件為霧化噴淋，在流量一定的條件下，霧化壓力越大，霧化顆粒度越小，霧化效果也會越好，在A型塔內均勻大量的高壓霧化噴嘴，可大大提高除鹽水轉化為水蒸汽的效率，在選擇合適的壓力條件下，噴淋高壓霧化噴嘴平均顆粒度小于20μm，在微風條件下基本可懸浮在空氣中，所以通過以上改造，對提高機組的經濟性能和安全性能都是行之有效的。

4 節能改造成果分析

夏季機組背壓最高達到35kPa，噴淋投入后，可降低背5～8kPa。緩解機組夏季運行壓力，最大限度的降低發電煤耗、提高機組運行經濟性，背壓降低1kPa，供電煤耗降低2g/kWh，經濟效果非常明顯。按照預估數據進行測算，用除鹽水量70t/h，環境溫度33℃，背壓降低5kPa計算。

（1）空冷噴淋運行成本：除鹽水量70t/h，除 鹽 水每 噸10元， 用 電 每小 時110k·W，每度電按0.29元計算。每小時共消耗成本：70×10+110×0.29=731.9元。

（2）因投空冷噴淋產生的效益：平均環境溫度33℃，背壓降低5kPa，按背壓每降低1kPa，供電煤耗降低2g/kW·h，按照年平均三個月高溫天氣，每天噴淋7個小時，即630小時計算，標煤單價300元/噸計算，倆臺機組一年可節約標煤：△E=2×300MW×630h×2g/kW·h×5 =3780噸。可帶來經濟效益3780×300=113.4萬元；成本消耗為731.9元×630h=46.11萬元。合計產生經濟效益113.4-45.19=68.21萬元，經濟效果非常明顯。

5 結語

通過空冷噴淋改造前后消費能源費用的對比，可以得出以下結論：增加噴淋裝置后多使用了水資源和電力，但是節約了不可再生資源——煤炭，總體節約費用明顯。通過本次改造，電廠的經濟運行效率將會提高，解決了生產運行的一系列問題。

[1]胡振嶺，劉萬里，荊云濤.空冷技術研究[M].北京理工大出版社，2011.

[2]王高謙.電廠增裝空冷噴淋裝置節能改造的經濟效益[J].科技論壇，2010.

F282

A

1671-0711（2017）01（下）-0064-02