大型火電機(jī)組空冷技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展報(bào)告

大型火電機(jī)組空冷技術(shù)創(chuàng)與進(jìn)展一、大唐集團(tuán)空冷機(jī)組根本狀況目前大唐集團(tuán)空冷機(jī)組共31臺(tái)〔含在建4臺(tái)13880MW，占火電機(jī)組總?cè)萘考s15%，其中超臨界600MW等級(jí)機(jī)組4600MW機(jī)組12300MW機(jī)組10200MW5陜西、疆等地，是“西電東送”的重要電源支撐點(diǎn)，為我國(guó)缺水地區(qū)的能源建設(shè)、水資源節(jié)約以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)進(jìn)展作出了奉獻(xiàn)。大唐集團(tuán)空冷機(jī)組涵蓋了直接空冷和間接空冷兩種型式，其中直接空冷24臺(tái)，間接空冷7臺(tái)；空冷凝汽器包括單排管和三排管等型式，融合了SPX、GEA、首航、大唐集團(tuán)科技工程、北京龍?jiān)吹缺姸嗫绽渖a(chǎn)廠(chǎng)家技術(shù)精華。大唐集團(tuán)空冷機(jī)組數(shù)量多、種類(lèi)多，分布地域廣，多年以來(lái)不斷爭(zhēng)論、總結(jié)、提升空冷機(jī)組運(yùn)行、維護(hù)技術(shù)，大力推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，在提高空冷機(jī)組節(jié)水力氣與綜合效率方面取得了確定閱歷，為節(jié)約水資源和降低能耗作出了確定奉獻(xiàn)。2023800080%，為節(jié)約水資源做出了較大奉獻(xiàn)。在推動(dòng)節(jié)水的同時(shí)，大唐集團(tuán)針對(duì)空冷機(jī)組能耗相總體上空冷機(jī)組能耗指標(biāo)持續(xù)向好，其中供電煤耗彬長(zhǎng)2號(hào)機(jī)組〔630MW〕2023年完成321.47g/kWh，臨汾1號(hào)機(jī)組〔300MW〕完成330.73g/kWh，到達(dá)國(guó)內(nèi)空冷機(jī)組能耗指標(biāo)先進(jìn)水平。2023年大唐集團(tuán)空冷機(jī)組在大力降低能耗指標(biāo)的同時(shí)，樂(lè)觀爭(zhēng)論并應(yīng)用技術(shù)，提升空冷機(jī)組牢靠性，在機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行方面取得了較好成績(jī)，其中彬長(zhǎng)2號(hào)機(jī)組連續(xù)在網(wǎng)運(yùn)行625天，獲得了2023年度全國(guó)600MW以上等級(jí)發(fā)電牢靠性金牌機(jī)組第一名的好成績(jī)。托電8號(hào)機(jī)組獲得2023年度牢靠性金牌機(jī)組稱(chēng)號(hào)，并在2023年度大機(jī)組競(jìng)賽中獲得600MW二、大唐集團(tuán)推動(dòng)空冷技術(shù)進(jìn)步的主要做法〔一〕在直接空冷方面，多臺(tái)多類(lèi)型600MW空冷機(jī)組工程示范及安全穩(wěn)定運(yùn)行推動(dòng)了空冷技術(shù)進(jìn)步。大唐集團(tuán)于2023年投產(chǎn)第一臺(tái)600MW直接空冷機(jī)組，142023年在寧夏大壩投產(chǎn)了國(guó)內(nèi)首臺(tái)600MW兩缸兩排汽空冷機(jī)組，此機(jī)型首次在600MW等級(jí)空冷機(jī)組上設(shè)計(jì)一個(gè)低壓缸，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。為確保投產(chǎn)后機(jī)組運(yùn)行安全牢靠，大唐集團(tuán)在安裝、調(diào)試、運(yùn)行、檢修等方面做了大量技術(shù)工作，保證了各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)處于良好狀態(tài)。直接空冷機(jī)組投產(chǎn)8年以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)水效果明顯，且已完成8臺(tái)次機(jī)組大修，為大容量空冷機(jī)組進(jìn)展積存了豐富閱歷?！捕吃陂g接空冷方面，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)首臺(tái)600MW機(jī)組工程示范，推動(dòng)了間接空冷技術(shù)向多元化、大容量快速進(jìn)展。隨著機(jī)組容量的不斷增大，傳統(tǒng)的間冷機(jī)組間續(xù)顯現(xiàn)出各自的弊端。哈蒙式間冷機(jī)組空冷系統(tǒng)浩大、基建費(fèi)用高；海勒式間接空冷系統(tǒng)在大型機(jī)組中面臨水質(zhì)要求高、難于控制等問(wèn)題。大唐集團(tuán)陽(yáng)城電廠(chǎng)經(jīng)過(guò)深入的考察和論證，建設(shè)了國(guó)內(nèi)首臺(tái)600MW間冷機(jī)組，創(chuàng)承受了外表式凝汽器與鋁制散熱器垂直布置的SCAL型間接空冷系統(tǒng)，該技術(shù)于2023年獲得國(guó)家專(zhuān)利。外表式凝汽器的承受將循環(huán)冷卻水系統(tǒng)與分散水系統(tǒng)分開(kāi)，很好的保證了鍋爐對(duì)水質(zhì)的要求，大大降低精處理的交換容量，節(jié)約投資本錢(qián)和運(yùn)行本錢(qián)，同時(shí)極大地提高了空冷系統(tǒng)的牢靠性，為間接空冷機(jī)組向大容量快速進(jìn)展樹(shù)立了方向。該機(jī)組2023年8月投產(chǎn)，也是亞洲首臺(tái)600MW間接空冷機(jī)組。投產(chǎn)以來(lái)，機(jī)組運(yùn)行安全穩(wěn)定，在運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性〔煤耗、帶負(fù)荷力氣、節(jié)水、水質(zhì)把握和防凍方面較直冷機(jī)組2023年完成0.14kg/kWh5g/kWh2023距離逆流沖洗方式，沖洗耗水量大幅下降，并提高了清洗效1.0g/kWh。600MW機(jī)組上SCAL型間接空冷系統(tǒng)的成功運(yùn)用給間接空冷技術(shù)帶來(lái)更多的閱歷和啟發(fā)，使排煙間接空冷塔的應(yīng)用范1000MW要根底。〔三〕在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，領(lǐng)先實(shí)現(xiàn)空冷機(jī)組給水泵汽輪機(jī)乏汽直接進(jìn)入主機(jī)空冷凝汽器。大唐集團(tuán)領(lǐng)先提出直冷機(jī)組小機(jī)排汽直接進(jìn)入空冷凝汽器方案，在300MW機(jī)組上進(jìn)展試點(diǎn)示范。該機(jī)組配套一臺(tái)100%容量的汽動(dòng)給水泵，小機(jī)排汽直接進(jìn)入主機(jī)排汽管道。承受上述方式后，將帶來(lái)小機(jī)背壓變化幅度大、末級(jí)葉片變工況范圍大、給水系統(tǒng)調(diào)整品質(zhì)差等難題，通過(guò)設(shè)備及系統(tǒng)的優(yōu)化升級(jí)并承受先進(jìn)把握技術(shù)，很好地解決了上述問(wèn)題。2023給水自動(dòng)投入正常，機(jī)組變負(fù)荷力氣滿(mǎn)足電網(wǎng)要求。該技術(shù)的成功應(yīng)用，為小機(jī)排汽直排主機(jī)空冷凝汽器的設(shè)計(jì)和運(yùn)行進(jìn)一步節(jié)約用水。目前國(guó)內(nèi)大局部300MW級(jí)以上空冷機(jī)組均配置濕冷小汽輪機(jī)，將帶來(lái)較大的循環(huán)水蒸發(fā)損失，承受小汽輪機(jī)乏汽直排主機(jī)空冷技術(shù)后，無(wú)循環(huán)水蒸發(fā)量，15%。節(jié)約廠(chǎng)用電。使用小汽輪機(jī)乏汽直排技術(shù)后，相對(duì)小汽輪機(jī)帶凝汽器的系統(tǒng)，削減了小機(jī)真空泵、循環(huán)水泵、機(jī)力塔風(fēng)機(jī)等設(shè)備，廠(chǎng)用電率降低較為明顯。設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)一步簡(jiǎn)化，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用進(jìn)一步降低。承受小機(jī)排汽至主機(jī)空冷系統(tǒng)，省去了小機(jī)配套的相關(guān)系統(tǒng)，降低投資造價(jià)，削減了維護(hù)工作量和本錢(qián)?！菜臉?lè)觀推動(dòng)空冷機(jī)組汽輪機(jī)乏汽余熱大規(guī)模利用研究與示范，提高空冷機(jī)組整體效率。大唐集團(tuán)認(rèn)真貫徹落實(shí)國(guó)家能源節(jié)約與資源綜合利用“規(guī)劃”確定的重點(diǎn)進(jìn)展技術(shù)范疇，重點(diǎn)進(jìn)展熱電聯(lián)產(chǎn)、集中供熱及熱能梯級(jí)利用技術(shù)，樂(lè)觀推動(dòng)空冷機(jī)組汽輪機(jī)乏汽余熱大規(guī)模利用爭(zhēng)論與示范，提高空冷機(jī)組整體效率。大唐太原其次熱電廠(chǎng)和云岡電廠(chǎng)充分利用自身優(yōu)勢(shì)，率先進(jìn)展乏汽余熱利用爭(zhēng)論，承受熱泵技術(shù)，以溴化鋰溶液為工質(zhì)，將汽輪機(jī)乏汽回收利用，在不增加電廠(chǎng)燃煤量、環(huán)保排放量等的根底上大幅提高電廠(chǎng)供熱力氣和能源利用效率，制造了巨大的節(jié)能效益、環(huán)保效益與社會(huì)效益。該項(xiàng)技術(shù)成功應(yīng)用后，在保證機(jī)組各項(xiàng)消耗指標(biāo)不變的前提下，年回收余熱約260萬(wàn)GJ，節(jié)約標(biāo)煤近10萬(wàn)噸，在降低排放、保護(hù)環(huán)境方面具有深遠(yuǎn)意義?！参濉抽_(kāi)展全方位技術(shù)創(chuàng)，提高空冷機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。大唐集團(tuán)樂(lè)觀開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)，優(yōu)化把握系統(tǒng)，不斷提升運(yùn)行治理水平，解決了直接空冷機(jī)組夏季限負(fù)荷、大風(fēng)天氣背壓突然大幅上升等問(wèn)題，提高了機(jī)組帶負(fù)荷力氣和運(yùn)行可靠性。研發(fā)了直接空冷機(jī)組空冷島立體降溫技術(shù)。一些地50kPa左右或更高，使汽輪機(jī)熱耗明顯上升，不能滿(mǎn)足機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行的要求，甚至危及機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行?？绽鋶u立體降溫技術(shù)包括空冷島內(nèi)部噴淋技術(shù)和外部噴淋技術(shù)。即在每個(gè)空冷風(fēng)機(jī)出口(空冷風(fēng)機(jī)室內(nèi)部)和空冷風(fēng)機(jī)下部〔風(fēng)機(jī)入口下方〕分別加裝霧化噴淋系統(tǒng)，夏季依據(jù)機(jī)組運(yùn)行需求投入，解決直接空冷機(jī)組夏季限負(fù)荷的問(wèn)題，降低機(jī)組排汽壓力，4-7g/kWh。爭(zhēng)論開(kāi)發(fā)空冷風(fēng)機(jī)優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)。開(kāi)展了空冷風(fēng)機(jī)最正確工況優(yōu)化工作，提高空冷風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率。通過(guò)試驗(yàn)與計(jì)算找到風(fēng)機(jī)運(yùn)行的最正確工況點(diǎn)，將風(fēng)機(jī)工作頻率及超頻值進(jìn)展實(shí)際調(diào)整；應(yīng)用空冷風(fēng)機(jī)超頻自動(dòng)把握功能。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷、環(huán)境溫度、機(jī)組背壓大于規(guī)定值時(shí)，空冷風(fēng)機(jī)自動(dòng)超頻運(yùn)行，提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。爭(zhēng)論汽輪機(jī)背壓綜合降低技術(shù)。將小機(jī)分散水噴淋霧化到汽輪機(jī)排汽側(cè)，充分利用小機(jī)分散水與主機(jī)分散水的溫度差值；除鹽水補(bǔ)水噴淋到主機(jī)排汽；應(yīng)用型真空查漏技術(shù)，提高機(jī)組真空嚴(yán)密性；提高疏放水系統(tǒng)閥門(mén)技術(shù)水平，削減閥門(mén)內(nèi)漏。創(chuàng)增加了背壓飛升RB功能，提高空冷機(jī)組防范大風(fēng)力氣和運(yùn)行牢靠性。汽輪機(jī)排汽壓力上升到設(shè)定值或突升RB止大風(fēng)等惡劣氣候下汽輪機(jī)排汽壓力上升造成汽輪機(jī)排汽壓力高保護(hù)動(dòng)作。三、大機(jī)組空冷技術(shù)研發(fā)方向〔一間接空冷技術(shù)在節(jié)水力氣與效率方面具有較大優(yōu)勢(shì)，應(yīng)賜予高度重視。隨著空冷技術(shù)的進(jìn)步，間接空冷系統(tǒng)越來(lái)越受到寬闊用戶(hù)的青睞，其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、帶負(fù)荷力氣好、節(jié)水和防凍力氣強(qiáng)等特點(diǎn)逐步得到顯現(xiàn)，特別是煙塔合一、脫硫裝置放入空冷塔等技術(shù)的使用，間接空冷的特點(diǎn)進(jìn)一步突顯，占地面積越來(lái)越小，省去了GGH費(fèi)用及煙囪費(fèi)用，投資越來(lái)越低，也解決了目前脫硫增容、引增合一和取消GGHH存在的技術(shù)問(wèn)題，如煙囪的防腐技術(shù)等。大唐集團(tuán)間冷機(jī)組共7臺(tái)，包括了600MW300MW200MW多種容量等級(jí)，自太原其次熱電廠(chǎng)7、8號(hào)機(jī)組1994年投產(chǎn)以來(lái)，各臺(tái)機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)良好，積存了大量運(yùn)行維護(hù)閱歷，為大容量間冷機(jī)組的進(jìn)展作出了奉獻(xiàn)?！捕匙裱痣姍C(jī)組技術(shù)進(jìn)步規(guī)律，空冷機(jī)組也將向大容量、高參數(shù)方向進(jìn)展。近些年隨著國(guó)內(nèi)、外空冷機(jī)組的進(jìn)展，空冷技術(shù)得到不斷的創(chuàng)并日趨完善，該技術(shù)在我國(guó)電力行業(yè)的進(jìn)展?jié)摿Φ玫酵诰?，并快速增長(zhǎng)，可以說(shuō)目前，無(wú)論在數(shù)量上還是在單機(jī)容量上我國(guó)的空冷機(jī)組都走在了世界前列，不管是已投運(yùn)還是在建、擬建的百萬(wàn)千瓦超超臨界機(jī)組，我國(guó)都居世界首位。結(jié)合目前國(guó)內(nèi)燃煤機(jī)組的進(jìn)展形式，空冷仍將會(huì)在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期成為國(guó)內(nèi)的主力發(fā)電機(jī)組，空冷技術(shù)在國(guó)內(nèi)電力市場(chǎng)有著格外大的需求。大唐集團(tuán)長(zhǎng)期以來(lái)，樂(lè)觀開(kāi)發(fā)爭(zhēng)論大容量超超臨界空冷機(jī)組應(yīng)用技術(shù)。在型高效換熱器的應(yīng)用、直徑大于10m的空冷風(fēng)機(jī)應(yīng)用改進(jìn)、集成技術(shù)優(yōu)化、熱風(fēng)再循環(huán)和橫向風(fēng)影響的解決、把握和運(yùn)行技術(shù)的改進(jìn)等重難點(diǎn)問(wèn)題方面，都取得了確定的突破，為大唐集團(tuán)今后大容量、高參數(shù)空冷機(jī)組的進(jìn)展奠定了堅(jiān)實(shí)的根底?！踩晨绽湎到y(tǒng)的優(yōu)化、提效及運(yùn)行治理技術(shù)是空冷機(jī)組技術(shù)進(jìn)步的重要方向。加強(qiáng)機(jī)、爐、電綜合匹配的爭(zhēng)論，進(jìn)一步提高設(shè)備配套力氣，抑制空冷機(jī)組夏季背壓高不能滿(mǎn)發(fā)，鍋爐余量缺乏等問(wèn)題；利用現(xiàn)代全三維氣動(dòng)計(jì)算手段，優(yōu)化汽輪機(jī)的通流設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)性；爭(zhēng)論在空冷風(fēng)機(jī)入口加裝導(dǎo)風(fēng)板的可行性，抑制大風(fēng)對(duì)空冷機(jī)組的影響，并有效利用自然風(fēng)能；開(kāi)發(fā)型密封材料，對(duì)空冷檔風(fēng)板密封治理，保證通風(fēng)效率?！菜摹畴S著將來(lái)煤炭資源的漸漸枯竭，空冷與濕冷結(jié)合技術(shù)的進(jìn)展與應(yīng)用需要引起重視。探究承受空冷換熱以節(jié)約水資源、濕冷換熱以保證機(jī)組背壓的空冷與濕冷相結(jié)合的技術(shù)，綜合空冷節(jié)煤與濕冷節(jié)水的各自?xún)?yōu)點(diǎn)，在直接空冷技術(shù)的根底上加裝尖峰冷卻器，夏季投入尖峰冷卻器運(yùn)行，分流局部汽輪機(jī)排汽，削減空冷凝汽器換熱負(fù)荷，降低汽輪機(jī)排汽壓力，冬季退出尖峰冷卻器運(yùn)行，充分發(fā)揮空冷機(jī)組特點(diǎn)，有效解決空冷機(jī)組背壓高煤耗高、夏季出力受限與冬季空冷凝汽器防凍的問(wèn)題。今后在大型空冷機(jī)組中，可以應(yīng)用空冷凝汽器和蒸發(fā)式70%由空30%由蒸發(fā)冷卻器冷凝，夏季空冷和濕冷同時(shí)運(yùn)行，冬季純空冷運(yùn)行，降低機(jī)組煤耗，提高機(jī)組夏季帶負(fù)荷及冬季防凍力氣。四、幾點(diǎn)建議〔一〕建立空冷機(jī)組相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。目前空冷機(jī)組性能試驗(yàn)只是借簽國(guó)外一些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)文件，如德國(guó)的“真空狀態(tài)下空冷凝汽器驗(yàn)收試驗(yàn)測(cè)量及運(yùn)行〔VGB-R131me-1997，空冷設(shè)計(jì)也主要依據(jù)中國(guó)電力參謀集團(tuán)有關(guān)會(huì)議紀(jì)要。建議抓緊爭(zhēng)論建立空冷機(jī)組性能試驗(yàn)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)?！捕辰⒖绽鋶u相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。建議組織有關(guān)科研、設(shè)計(jì)、制造、使用單位，聯(lián)合爭(zhēng)論提高空冷島相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化程度。〔三〕建立空冷機(jī)組運(yùn)行維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。目前有關(guān)空