空冷技術(shù)學(xué)習(xí)

空冷技術(shù)學(xué)習(xí)調(diào)研情況匯報(bào)中國電力國際有限公司工程建設(shè)部二OO九年三月二十日引言2008年12月19日，國家能源局以國能局電力函［2008］142號(hào)文批復(fù)同意山西神頭發(fā)電責(zé)任公司“上大壓小”項(xiàng)目2×600MW超臨界空冷機(jī)組工程開展前期工作。鑒于中電國際在建及運(yùn)行電廠均未涉足過空冷機(jī)組，為此中電國際工程部曾于2008年11月策劃組織了一次空冷機(jī)組技術(shù)專題講座，為空冷技術(shù)的學(xué)習(xí)了解奠定了基礎(chǔ)。隨著神頭空冷機(jī)組建設(shè)項(xiàng)目“路條”的取得，在公司領(lǐng)導(dǎo)王總的關(guān)心和指導(dǎo)下，由中電國際工程部負(fù)責(zé)組織策劃，會(huì)同中電國際生產(chǎn)部、神頭發(fā)電公司及華北電力設(shè)計(jì)院有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和專業(yè)人員，前往山西大同二電廠、山西陽城電廠和陜西銅川電廠共三家已投產(chǎn)的空冷電廠進(jìn)行學(xué)習(xí)調(diào)研，并專程赴西北電力設(shè)計(jì)院就陜西寶雞二電廠空冷機(jī)組煙塔脫硫三合一的設(shè)計(jì)進(jìn)行交流和學(xué)習(xí)。下面就學(xué)習(xí)和調(diào)研情況進(jìn)行簡單匯報(bào)。目錄調(diào)研的空冷電廠基本情況直接空冷與間接空冷技術(shù)比較直接空冷和間接空冷的經(jīng)濟(jì)性比較煙塔脫硫三合一其它問題一.調(diào)研的空冷電廠基本情況項(xiàng)目國電大同二電廠（二期）國電大同二電廠（三期）大唐陽城電廠（二期）華能銅川電廠建設(shè)規(guī)模2×600MW亞臨界直接空冷機(jī)組2×660MW超臨界直接空冷機(jī)組2×600MW亞臨界間接空冷機(jī)組2×600MW亞臨界直接空冷機(jī)組投產(chǎn)時(shí)間兩臺(tái)機(jī)組分別于2005年4月和7月投產(chǎn)。在建兩臺(tái)機(jī)組分別于2007年8月和9月投產(chǎn)。兩臺(tái)機(jī)組分別于2007年11月和12月投產(chǎn)。汽機(jī)供貨哈爾濱汽輪機(jī)廠哈爾濱汽輪機(jī)廠哈爾濱汽輪機(jī)廠東方汽輪機(jī)廠空冷方式直接空冷直接空冷帶表面式凝汽器的間接空冷直接空冷空冷島供貨方德國GEA總承包進(jìn)口北京龍?jiān)磭a(chǎn)匈牙利EGI公司進(jìn)口哈空調(diào)國產(chǎn)二.直接空冷與間接空冷的技術(shù)比較空冷凝汽器汽輪機(jī)排汽管道軸流風(fēng)機(jī)凝結(jié)水回水直接空冷軸流風(fēng)機(jī)陽城電廠間接空冷塔間冷塔內(nèi)高位膨脹水箱間冷塔X型柱后垂直布置的空冷散熱器間接空冷系統(tǒng)項(xiàng)目簡介海勒式間接空冷系統(tǒng)混合式凝汽器+垂直布置空冷塔散熱器哈蒙式間接空冷系統(tǒng)表面式凝汽器+水平布置空冷塔散熱器SCAL間接空冷系統(tǒng)表面式凝汽器+垂直布置空冷塔散熱器。由華北電力設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，陽城電廠采用了此方案。項(xiàng)目直接空冷間接空冷（表面式凝汽器）原理介紹直接空冷系統(tǒng)是指汽輪機(jī)排汽直接用空氣來冷凝，由軸流風(fēng)機(jī)提供冷卻空氣。汽輪機(jī)排汽通過排汽管道送到室外的空冷凝汽器內(nèi)，空冷風(fēng)機(jī)使空氣流過散熱器外表面，將排汽冷凝成水，凝結(jié)水再經(jīng)泵送回汽輪機(jī)的回?zé)嵯到y(tǒng)。帶表面式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)由表面式凝汽器與空冷塔構(gòu)成。與常規(guī)的濕冷系統(tǒng)基本相仿，不同之處是用表面式對(duì)流換熱的空冷塔代替混合式蒸發(fā)冷卻換熱的濕冷塔，用潔凈的除鹽水代替濕冷機(jī)組的水質(zhì)較差的循環(huán)冷卻水，以避免冷卻水管道臟污堵管，或結(jié)垢而降低冷卻效果。項(xiàng)目直接空冷間接空冷（表面式凝汽器）系統(tǒng)組成直接空冷系統(tǒng)主要包括排氣管道、蒸汽分配管、管束、下聯(lián)箱、風(fēng)機(jī)組、空冷平臺(tái)、風(fēng)機(jī)橋架、清洗系統(tǒng)等。間接空冷系統(tǒng)主要包括表面式凝汽器、空冷散熱器、空冷塔、空冷散熱器、充水排水系統(tǒng)、補(bǔ)水穩(wěn)壓系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)以及循環(huán)水系統(tǒng)等。關(guān)鍵部件空冷凝汽器的散熱元件管束形式（單排管和多排管之分）、大口徑排汽管道、空冷軸流風(fēng)機(jī)、減速機(jī)、真空蝶閥等。表面式凝汽器、空冷散熱器、循環(huán)水泵等。運(yùn)行維護(hù)直接空冷系統(tǒng)相對(duì)簡單，控制系統(tǒng)也不復(fù)雜，運(yùn)行調(diào)整比較簡便。但大型軸流風(fēng)機(jī)多（一臺(tái)600MW機(jī)組一般需配置56臺(tái)風(fēng)機(jī)），檢修維護(hù)工作量較大。間冷系統(tǒng)由于增加了中間的冷卻環(huán)節(jié)，系統(tǒng)設(shè)置相對(duì)復(fù)雜一些，但維護(hù)工作量與直冷系統(tǒng)相當(dāng)。項(xiàng)目直接空冷間接空冷（表面式凝汽器）整體布置為了減少夏季熱風(fēng)對(duì)空冷系統(tǒng)的影響，空冷平臺(tái)布置時(shí)應(yīng)盡量避開熱風(fēng)回流，同時(shí)直冷主廠房布置受風(fēng)向影響較大。間接空冷機(jī)組主廠房的布置方位受風(fēng)向的影響較小，廠平布置比較靈活。占地面積直冷系統(tǒng)空冷凝汽器高架布置在主廠房A列外場(chǎng)地上，每臺(tái)機(jī)空冷凝汽器平臺(tái)約長×寬=96×85米2?？绽淠髌脚_(tái)下面可以布置變壓器、出線架構(gòu)等設(shè)施。間接空冷每臺(tái)機(jī)組配一座占地約16000米2的空冷塔（平圩一座濕冷塔占地約11600米2），加上兩塔間需拖開的距離，兩臺(tái)機(jī)比直接空冷多占地約4公頃。環(huán)境風(fēng)影響直冷機(jī)組存在夏季熱風(fēng)再回流的影響，另外直冷機(jī)組對(duì)環(huán)境風(fēng)速及風(fēng)向很敏感，機(jī)組背壓隨環(huán)境氣溫、風(fēng)速及風(fēng)向影響大。根據(jù)有關(guān)資料數(shù)據(jù)表明，對(duì)于直接空冷機(jī)組，大風(fēng)影響汽機(jī)背壓變化約10kPa。調(diào)節(jié)空冷塔進(jìn)風(fēng)口的百葉窗，可以減少大風(fēng)對(duì)空冷系統(tǒng)的影響。夏季防范熱風(fēng)的能力強(qiáng)于直冷。間接空冷相對(duì)于直接空冷系統(tǒng)，受環(huán)境風(fēng)影響較小，機(jī)組安全穩(wěn)定性較高。項(xiàng)目直接空冷間接空冷（表面式凝汽器）防凍性能直接空冷系統(tǒng)采用適當(dāng)?shù)捻樐媪鞅壤渲?，在低氣溫和低?fù)荷工況下，能有效地防止蒸汽過冷卻和凝結(jié)水結(jié)冰，避免空冷凝汽器損壞；軸流風(fēng)機(jī)采用調(diào)頻控制，調(diào)節(jié)空冷凝汽器的進(jìn)風(fēng)量，達(dá)到防凍的目的。間接空冷系統(tǒng)在空冷塔進(jìn)風(fēng)口裝設(shè)百葉窗及啟閉執(zhí)行機(jī)構(gòu)，冬季可以通過控制百葉窗的開度來調(diào)節(jié)循環(huán)水系統(tǒng)的水溫，達(dá)到防凍的目的。噪聲問題直冷機(jī)組的空冷風(fēng)機(jī)群產(chǎn)生的噪音，會(huì)造成廠區(qū)環(huán)保超標(biāo)問題，為此需采用低噪音軸流風(fēng)機(jī)，必要時(shí)還需在電廠圍墻外設(shè)置防噪音距離。間接空冷基本無噪聲問題。電廠用戶評(píng)價(jià)項(xiàng)目直接空冷間接空冷環(huán)境風(fēng)問題大同二電廠和銅川電廠均反映直冷機(jī)組對(duì)環(huán)境風(fēng)比較敏感，機(jī)組背壓變化大，對(duì)運(yùn)行人員要求高。針對(duì)直冷機(jī)組對(duì)大風(fēng)敏感問題，電廠方面已摸索出應(yīng)對(duì)措施，如：設(shè)置擋風(fēng)墻，根據(jù)天氣預(yù)報(bào)提前降低背壓運(yùn)行以及大風(fēng)時(shí)降負(fù)荷運(yùn)行。大同二電廠僅在投產(chǎn)初期發(fā)生過一次因大風(fēng)跳機(jī)事故，而銅川電廠未發(fā)生此類問題。采用間接空冷的陽城電廠反映未發(fā)生此類情況。冬季防凍問題針對(duì)直冷機(jī)組的冬季防凍問題，電廠反映可以通過采取相應(yīng)措施，如：在設(shè)計(jì)選型、冬季運(yùn)行控制冷卻風(fēng)量等方面著手。大同二電廠和銅川電廠均反映直冷機(jī)組經(jīng)過冬季嚴(yán)寒的考驗(yàn)，未發(fā)生凍壞影響機(jī)組安全運(yùn)行。間冷在冬季運(yùn)行可通過加強(qiáng)溫度監(jiān)測(cè)、關(guān)閉部分百葉窗運(yùn)行等措施，有效應(yīng)對(duì)冬季防凍問題。陽城電廠投運(yùn)已兩年，已順利度過兩個(gè)冬季的考驗(yàn)，未發(fā)生凍壞影響機(jī)組安全運(yùn)行。項(xiàng)目直接空冷間接空冷檢修維護(hù)問題大同二電廠反映直冷機(jī)組系統(tǒng)簡單，檢修維護(hù)工作量不大。但銅川電廠業(yè)主反映主機(jī)空冷島有多臺(tái)空冷風(fēng)機(jī)葉片斷裂問題，也可能是設(shè)備安裝問題。但業(yè)主反映其小機(jī)間冷系統(tǒng)維護(hù)工作量很小；陽城電廠反映間冷系統(tǒng)檢修維護(hù)量小。廠用電率問題直接空冷一臺(tái)機(jī)組56臺(tái)空冷風(fēng)機(jī)，全部風(fēng)機(jī)電耗約6160kW。銅川廠用電率為7.5%（采用2×50%汽泵）。間接空冷一臺(tái)機(jī)組需3臺(tái)功率為2000kW的循環(huán)水泵，全部電耗約為6000kW。陽城廠用電率為8.81%（采用3×50%電泵）三.直接空冷和間接空冷的經(jīng)濟(jì)性比較調(diào)研電廠空冷島投資情況單位：萬元序號(hào)工程名稱空冷島設(shè)備供貨廠家空冷方式空冷島投資工程總投資空冷島投資占總投資比例1國電大同第二發(fā)電廠二期工程德國GEA直接空冷5500049600011.09%2國電大同第二發(fā)電廠三期工程北京龍?jiān)粗苯涌绽?20004400009.55%3大唐陽城發(fā)電廠二期工程匈牙利EGI公司間接空冷440004600009.57%4華能銅川發(fā)電廠新建工程哈空調(diào)直接空冷300263900007.70%空冷島設(shè)備價(jià)格與設(shè)備進(jìn)口、整島供貨范圍、供貨時(shí)間、設(shè)備廠家報(bào)價(jià)策略等多種因素有關(guān)①國電大同二電廠二期工程是國內(nèi)首臺(tái)600MW直接空冷機(jī)組的試點(diǎn)工程，所選設(shè)備主要為GEA進(jìn)口，GEA整島設(shè)計(jì)并供貨，因此價(jià)格高；②國電大同二電廠三期工程為2×660MW超臨界直接空冷機(jī)組，由國電龍?jiān)蠢鋮s技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)、供貨，使用合資品牌設(shè)備較多。據(jù)電廠人員介紹，工程建設(shè)期間正值材料漲價(jià)高峰，因此設(shè)備、材料價(jià)格較高，空冷島投資相對(duì)偏高；③華能銅川電廠工程是國家發(fā)改委確定的空冷機(jī)組國產(chǎn)化依托項(xiàng)目，選用哈爾濱空調(diào)股份有限公司設(shè)備，所供設(shè)備主要是國內(nèi)產(chǎn)品，國產(chǎn)化程度較高，哈空調(diào)供貨的島內(nèi)設(shè)備2.25億元，比其他廠家報(bào)價(jià)低近1億元，排汽管道是施工單位現(xiàn)場(chǎng)制作，該項(xiàng)目空冷島投資較低；④大唐陽城電廠二期是國內(nèi)首臺(tái)600MW間接空冷機(jī)組，據(jù)電廠人員介紹，在投標(biāo)階段，匈牙利EGI公司有意進(jìn)入中國電力市場(chǎng)，在報(bào)價(jià)上有較大的優(yōu)惠。承包供貨范圍包括空冷島1米以內(nèi)的設(shè)備及管道造價(jià)為3.1億元，兩座空冷塔造價(jià)1.3億元，總計(jì)4.4億元的投資僅為空冷島費(fèi)用，還不包括多征地660萬元和循環(huán)水系統(tǒng)2000萬元的投資。綜合評(píng)價(jià)（1）間接空冷系統(tǒng)的投資高主要原因在于間接空冷系統(tǒng)采用一機(jī)配一塔方案，其設(shè)備投資及占地大大增加;（2）間接空冷系統(tǒng)主要的耗功在于循環(huán)水泵的耗功，兩臺(tái)機(jī)組的循環(huán)水泵耗功率約為12000kw，而直接空冷機(jī)組耗功主要在于冷卻風(fēng)機(jī)的耗功，一臺(tái)機(jī)組按56臺(tái)風(fēng)機(jī)考慮，兩臺(tái)機(jī)的冷卻風(fēng)機(jī)耗功約為12320kW，所以發(fā)電成本按0.20元/kw·h計(jì)算，直接空冷系統(tǒng)年耗電費(fèi)用比間接空冷機(jī)組多出約299.2萬元；（3）從運(yùn)行背壓來看，間接空冷機(jī)組的年平均運(yùn)行背壓至少比直接空冷機(jī)組低約2kPa，相應(yīng)節(jié)約標(biāo)煤約4g/kw·h，則在發(fā)電量相同的情況下，間接空冷機(jī)組每年可節(jié)約標(biāo)煤26400噸（按年滿發(fā)5500小時(shí)計(jì)），每噸標(biāo)煤按450元計(jì)算，每年可節(jié)約1188萬元。（4）根據(jù)空冷機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況，在夏季大風(fēng)情況下，間接空冷的優(yōu)越會(huì)有明顯體現(xiàn)，如果考慮環(huán)境風(fēng)對(duì)空冷系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的影響，間接空冷系統(tǒng)的全年平均背壓比直接空冷系統(tǒng)會(huì)低出不止2kPa，間接空冷的運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)直接空冷系統(tǒng)會(huì)更低。四.煙塔脫硫三合一 3月19日，中電國際工程部組織神頭發(fā)電公司有關(guān)人員前往西北電力設(shè)計(jì)院，針對(duì)煙塔脫硫三合一設(shè)計(jì)，并結(jié)合國電寶雞二電廠項(xiàng)目，與西北院有關(guān)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行了充分的技術(shù)交流與學(xué)習(xí)。匈牙利Mátra（2×200MW）匈牙利Mátra（煙氣脫硫裝置）火電廠煙氣經(jīng)除塵、脫硫后一般經(jīng)煙囪排放到大氣中，但也有借助冷卻塔的熱空氣抬升作用經(jīng)冷卻塔排放，即煙塔合一技術(shù)。在此介紹的煙塔脫硫三合一技術(shù)是將脫硫裝置和煙囪布置在自然通風(fēng)間接空冷塔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)煙塔脫硫三合一?？绽錈熕弦患夹g(shù)是上世紀(jì)90年代在國外開始應(yīng)用，目前在國外已有電廠運(yùn)行實(shí)例，國內(nèi)的國電寶雞第二發(fā)電廠也采用了煙塔脫硫三合一的設(shè)計(jì)方案。間接空冷系統(tǒng)采用煙塔合一方案后，煙氣進(jìn)入冷卻塔，煙塔頂部會(huì)受到煙氣中二氧化碳及硫化物的侵蝕。間接排煙空冷塔需要作防腐處理。調(diào)研結(jié)果（1）通過濕冷塔排放的煙塔合一技術(shù)在國外已成功應(yīng)用二十多年，將脫硫塔布置到空冷塔內(nèi)的煙塔脫硫三合一技術(shù)應(yīng)用近年在國外已有投運(yùn)業(yè)績，如匈牙利Mátra（2×200MW）電廠。在建的國電寶雞二電廠也采用三合一塔的設(shè)計(jì)；（2）采用三塔合一將脫硫也放置在空冷塔內(nèi)，節(jié)約了用地，也節(jié)約了煙囪的投資，適合于廠址用地緊張的建設(shè)項(xiàng)目；（3）通過計(jì)算比較，煙塔合一技術(shù)有利于煙氣的抬升、稀釋和擴(kuò)散。目前我國現(xiàn)行的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則規(guī)定的煙氣抬升和環(huán)境空氣污染物擴(kuò)散模式基于煙囪排放，還沒有相應(yīng)的適合我國環(huán)境條件的經(jīng)驗(yàn)公式，煙氣抬升和環(huán)境空氣污染擴(kuò)散模式有待進(jìn)一步研究，也會(huì)帶來環(huán)境評(píng)價(jià)和審批問題；（4）三合一塔將脫硫裝置放入空冷塔內(nèi)，一方面脫硫裝置的設(shè)備選型要升檔，增加投資；另一方面空冷塔內(nèi)溫度高，增加脫硫裝置檢修維護(hù)的難度，同時(shí)若脫硫裝置出現(xiàn)大的故障，則需停機(jī)處理；（5）間接空冷塔的占地面積大于直接空冷系統(tǒng)，初投資也大于后者，但發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率及運(yùn)行費(fèi)用低于后者。根據(jù)西北院的測(cè)算，間冷三合一塔比直冷造價(jià)高5000萬元左右，三合一塔比常規(guī)系統(tǒng)高500～600萬元，三合一塔的脫硫裝置造價(jià)比二合一塔高100多萬。五.其它問題（1）機(jī)組銘牌出力

神頭項(xiàng)目系600MW級(jí)超臨界空冷機(jī)組，根據(jù)調(diào)研了解情況，目前600MW亞臨界空冷機(jī)組，銘牌出力按600MW；而作為超臨界空冷機(jī)組，如大同二電廠三期（在建）則按2×660MW超臨界機(jī)組進(jìn)行設(shè)計(jì)。神頭項(xiàng)目系超臨界機(jī)組，銘牌出力按600MW還是660MW設(shè)計(jì)？（2