尖峰凝汽器在300 MW空冷機組上的應用

許艷鋒

（漳澤電力蒲洲發電（熱電）公司，山西 運城 044500）

我國北方大部分地區屬于干旱缺水區域，因此近年來新建的火電機組大多數采用了直接空冷機組。某電廠設計安裝2臺型號為NZK300-16.7/537/537，亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸、雙排汽、反動式、直接空冷凝汽式汽輪機組。因所在地區夏季平均氣溫達26.5℃，極端最高氣溫可達42.8℃，因此每年迎峰度夏期間機組常發生因背壓過高、接近跳閘值，不得不降負荷運行的情況，嚴重影響機組出力，且機組經濟性較低。為降低機組高溫天氣時的背壓，提高機組夏季運行的安全性和經濟性，該公司于2015年在2臺機組空冷島的基礎上加裝了尖峰凝汽器，以降低機組夏季運行時的排汽背壓。

1 尖峰凝汽器簡介

根據汽輪機排汽管道、空冷平臺及A排外主變等設備的布置，將新增尖峰凝汽器布置在空冷平臺下方，尖峰循環水池及冷卻水泵（包括弱酸補水系統）布置在原輔機循環水池外側。根據廠家提供的參數計算，從汽輪機排汽管道上抽取270 t/h的蒸汽流量送至加裝的尖峰凝汽器內冷卻，循環冷卻水量為9 450 t/h，將循環冷卻水溫度由33℃加熱到48℃，設計排汽壓力為22 kPa。尖峰系統在夏季機組排汽壓力高時投運，打開閥門將部分蒸汽送至尖峰凝汽器內進行冷卻，降低機組背壓。其他季節排汽壓力不高時關閉閥門，退出運行。

尖峰凝汽器冷卻系統包括以下設備（系統）：凝汽器、循環水池及水泵、機力通風冷卻塔及冷卻風機、凝結水系統、抽真空系統、膠球清洗裝置（系統）、弱酸補水及排水系統。

蒸汽系統：對2臺機組，在原有的DN6000豎直大排汽管道上接出一根DN3000管道，然后接到尖峰凝汽器入口。在管道上設有膨脹節和電動蝶閥，膨脹節用以吸收管道的橫向和軸向位移；電動蝶閥在夏季機組運行排汽壓力高時，打開閥門使一部分蒸汽流至尖峰凝汽器進行冷卻，緩解直接空冷散熱器的壓力，達到降低排汽壓力的目的。春、秋、冬季機組運行排汽壓力低時，關閉閥門，使全部排汽通過直接空冷散熱器冷卻。

循環水系統：設置2根直徑920 mm的循環冷卻水供水母管至凝汽器，冷卻蒸汽后經2根直徑920 mm的回水管道接至尖峰冷卻器。

凝結水系統：排汽通過凝汽器冷卻后的凝結水由尖峰凝結水泵打至主機排汽疏水箱，與直接空冷散熱器冷卻后的凝結水混合后進入凝結水系統。

抽真空系統：將凝汽器內的不凝結蒸汽和漏入的空氣抽出至主廠房內抽真空管道或就近的空冷平臺抽真空管道上，以維持凝汽器的真空。

循環水泵冷卻潤滑泵：每臺尖峰循環水泵都配備有一套密封冷卻水系統，冷卻水系統由配套的過濾器、壓力指示器和示流器、流量報警開關、報警器等組成。循環水泵潤滑水和電機冷卻水，由該循環水泵冷卻潤滑泵供給，冷卻潤滑泵的入口水源取自循環泵出口管路，出口水作為循環水泵軸承冷卻、潤滑水備用水源。冷卻水潤滑泵流量2.0～3.0 m3/h，供水壓力0.2～0.3 MPa。

循環水系統排空泵：在循環水泵房的每個水泵流道設有排空泵。當停止運行需放空流道和水塔水池水時，排空泵將塔和流道水提升至一期輔機循環水系統冷卻塔水池內。排空泵流量148 m3/h，揚程18 m，功率22 kW。

二次濾網：每臺尖峰凝汽器入口配1臺旋轉濾網，用于清除進水中的垃圾、污物和各種漂浮物；定期進行反沖洗，設在凝結器處，沖洗水沖至原廠區就近回收水管道。尖峰凝汽器系統運行流程見圖1，各設備主要參數見表1.

2 尖峰凝汽器投運前、后運行分析

2.1 對機組背壓的影響分析

機組背壓是指蒸汽在汽輪機中做完功后排出的壓力，即排汽壓力。如表2所示，該廠#2機組在2015年未進行尖峰凝汽器改造前，當環境溫度為35℃時，機組背壓可達43 kPa，嚴重影響到機組的安全經濟運行；在2016年尖峰凝汽器投運后，當環境溫度為36℃時，背壓可控制在35 kPa左右，可降低機組背壓8 kPa左右，效果明顯。

圖1 尖峰凝汽器流程圖

表1 尖峰凝汽器各設備主要參數

表2 尖峰凝汽器改造前后背壓對比

2.2 對機組廠用電率的影響分析

由于尖峰冷卻系統中循環冷卻水泵等新增設備的運行，使機組廠用電率升高，但在負荷、背壓及環境溫度相同的情況下，投入尖峰凝汽器系統使得空冷風機轉速大幅下降，空冷系統總體電耗得到下降，總的綜合廠用電率下降了0.75%，達到了節能降耗的目的。

2.3 對機組煤耗的影響分析

煤耗是燃煤發電企業能源利用效率的主要指標，發電標準煤耗指發電企業每發1 kW·h的電能所消耗的標準煤量。表3為該廠#2機組2015—2016年發電煤耗同期對比值。

表3 #2機組2015—2016年發電煤耗同期對比值（單位：g/kW·h）

從表3分析可知：尖峰凝汽器投運后，#2機煤耗有了明顯下降，同比可下降2 g/kW·h左右，節能效果比較明顯。

3 尖峰凝汽器存在的問題及解決辦法

尖峰凝汽器運行時，如果循環水質變差，則會使冷卻水側銅管臟污結垢，影響傳熱效果。因此要保證雜物不能進入循環冷卻水管，并維持膠球清洗裝置運行正常可靠，加強膠球系統的運行清洗，投球、收球工作，對投球數量、回球率、膠球直徑進行核查，保證傳熱銅管的表面清潔度。

以某種不受外界影響而變化的離子為代表，循環水中的離子濃度與補充水中的離子濃度之比，稱為“循環水濃縮倍率”。尖峰冷卻系統長時間運行后，循環冷卻水中氯離子含量升高、濃縮倍率增大，嚴重時將腐蝕損壞冷卻水管。因此要勤于調整補、排水量，使補水量與水塔排污、蒸發、風吹、泄漏等損失的水量平衡，還要保證補水弱酸處理系統運行正常。當循環水的濃縮倍率1.5時，化學運行人員應檢查藥劑是否及時投放和檢查機力通風塔補水弱酸處理系統是否正常運行。當循環水濃縮倍率大于2.0時，進行機力通風塔補、排水工作。濃縮倍率超過5.5采取措施無效時，應停運尖峰冷卻系統運行，進行徹底的補、排水。在每年冬季環境溫度低的情況下，運行機組的背壓會降低到一個安全數值以內，尖峰凝汽器便失去了作用，需要退出運行，因此尖峰凝汽器要做好冬季防凍工作，防止尖峰凝汽器管路凍結損壞。要求在尖峰凝汽器退出運行后，將各管路內積存的水徹底放盡，并保持放水門全開直至下次投運前。尖峰凝汽器還存在散熱面臟污影響散熱效果的問題，因此必須在運行期間逐個清洗及利用機組大小修對尖峰凝汽器進行全面的清洗。

4 結束語

對于火電廠來說，背壓是一項很重要的運行參數，有助于確保機組的安全、穩定運行。背壓的降低有利于機組的正常運行調節。煤耗是一項重要的經濟指標，它的降低，是企業實行對標管理、控制生產成本、降低費用的一個重要渠道。通過對比尖峰凝汽器投運前、后的數據可以得出結論：空冷機組增設尖峰凝汽器后，機組在防峰過夏時背壓、煤耗等指標明顯下降，收到了很好的效果，保障了機組的安全、經濟運行，證明尖峰凝汽器改造是成功的。

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