300MW尖峰凝汽器系统调研报告.docx
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300MW尖峰凝汽器系统调研报告
武乡及漳山尖峰系统调研报告
9月26日去武乡、漳山电厂学习借鉴尖峰冷却系统及投运后的运行调整。
一、武乡电厂尖峰系统
1、武乡电厂尖峰系统改造概述
武乡西山发电有限责任公司2×600MW机组为哈尔滨汽轮机厂生产的538/538型亚临界参数、一次中间再热、三缸四排汽、单轴、直接空冷凝汽式。
武乡西山发电有限责任公司2×600MW直接空冷凝汽式机组,分别于2006年10月、2007年1月投产发电,是国内较早投入运行的600MW直接空冷机组,机组设计背压15kPa,夏季满发背压34kPa,供电煤耗长期在350g/以上,与国内先进水平有较大距离。
经过考察论证,2012年武乡电厂对2×600MW直接空冷凝汽式机组进行了尖峰凝汽器改造工程,该工程由山西电力设计院负责设计,主体安装单位为山西华通电力工程公司,项目于2012年6月份建成投运。
该项目设计为在机组夏季额定工况下投运时,保证机组排汽压力降低4KPA,2013年9月经过电科院试验论证,各负荷工况下均能满足排汽压力降低4KPA的要求,达到了将600MW直接空冷机组高温季节的满发排汽背压降低从而降低供电煤耗的目的。
2、机组参数:
汽轮机设备参数:
制造厂:
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
型号:
538/538
型式:
亚临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽轮机
额定功率:
600MW
额定蒸汽参数:
高压主汽门前蒸汽压力:
高压主汽门前蒸汽温度:
538℃
中压主汽门前蒸汽压力:
中压主汽门前蒸汽温度:
538℃
额定进汽量:
/h
额定排汽压力:
能力工况背压:
尖峰冷却系统设备技术参数(单台机组):
设计背压:
27KPa(循环冷却水温度为33℃)
最高运行背压:
48KPa
冷却蒸汽量:
175t/h
循环水压力:
MPa
最大循环水量:
6000t/h
冷却水温:
正常20℃;最大33℃
循环冷却水温升15℃,(由33℃升至48℃)。
尖冷凝汽器汽侧凝结水通过自流回主机排汽装置。
武乡电厂尖峰凝汽器循环水系统采用单独的机力通风冷却塔循环供水系统,供水方式为#1、#2机联络母管制,配备二座单塔冷却水量6000m3/h通风冷却塔及三台循环水泵并联运行。
单泵流量为4000m3/h,扬程为:
.正常情况下,三台循环水泵同时运行,不设备用。
、武乡尖峰凝汽器技术规范:
编号
项目
单位
参数
1
凝汽器的有效面积
m2
1600
2
抽空气区的有效面积
m2
160
3
流程数/壳体数
2/1
4
TMCR工况循环水带走的净热
kJ/s
5
传热系数
kcal/.℃
3103
6
循环水流量
m3/s
7
管束内循环水最高流速
m/s
8
冷却管内设计流速
m/s
9
清洁系数
10
循环水温升
℃
15
11
凝结水过冷度
℃
12
凝汽器设计端差
℃
13
水室设计压力
MPa
14
壳侧设计压力
MPa
—
15
凝汽器出口凝结水保证氧含量
μg/l
15
16
管子总水阻
bar
17
凝汽器汽阻
bar
18
循环倍率(夏季工况)
35
19
水室重量(每个)
T
20
凝汽器净重
T
21
凝汽器重量(运行时)
T
22
凝汽器重量(满水时)
T
3、系统设计区别及运行调整规定
、武乡电厂尖峰系统设计在机组非供热期投运,即每年3月中旬至11月中旬。
供热期间,通过三台吸收式热泵系统给武乡县供热。
尖峰冷却系统汽侧入口设置关断蝶阀,系统停运时关闭。
实际运行中阀门能可靠关闭切除系统。
、尖峰冷却系统循环水侧设置有胶球清洗装置和二级旋转滤网,但实际运行中,胶球系统不能投运,二级旋转滤网运行效果差。
、武乡电厂尖峰系统运行调整方面白天按能降至最低背压运行,晚上按控制厂用电率来调整背压。
、武乡电厂尖峰冷却凝汽器设置电动抽真空门,抽真空管道与主机抽真空管道直接连接,但尖峰凝汽器距离厂房较远,抽真空管道较长。
正常运行中,一台真空泵满足运行要求。
、尖峰系统夏季双机投运工况下,每天耗水量在5000吨左右。
二、漳山电厂尖峰系统
1、漳山电厂尖峰改造概述
山西漳山一期2x300MW直接空冷凝汽式机组工程始建于2002年,两台机组分别于2004年9月、10月投产发电,是国内最早投入运行的300MW直接空冷机组。
一期300MW直接空冷机组设计背压15kPa,夏季满发背压35kPa。
投产发电至今夏季运行背压逐年增加,2009~2010年夏季满发背压高达到42kPa,供电煤耗370g/,远远高于全省供电煤耗,影响了电厂的经济效益。
2010年9月,彰山电厂对2×300MW直接空冷凝汽式机组进行了尖峰凝汽器改造工程,该工程由山西电力设计院负责设计,主体安装单位为山西电建三公司,项目于2011年10月份建成投运。
该项目设计可将汽轮机排汽的50%由尖峰凝汽器系统完成冷却,使得机组在夏季环境温度33℃时机组的运行背压由45Kpa降低到20Kpa以下,机组运行煤耗降低15.0g/Kwh左右。
2、设备规范
汽轮机
生产厂家:
哈尔滨汽轮机厂
型号:
538/538
型式:
亚临界参数、高中压合缸、中间一次再热、单轴、双缸、双排汽、直接空冷冷凝式。
主蒸汽压力/温度:
538℃
再热蒸汽温度:
538℃
排汽背压:
35KPa(夏季)
额定背压:
15KPa(设计)
旋转方向:
顺时针方向(从汽轮机向发电机端看)
额定功率:
300MW
额定进汽量:
1055t/h
额定净热耗:
(THA工况)KW·h
给水温度:
(THA工况)℃
补水率:
<3%
尖峰凝汽器
型号:
N-3700冷却面积:
3700m
蒸汽压力:
20kpa(绝压)蒸汽流量:
335t/h
冷却水温:
33℃冷却水压力
设计流量:
12100t/h最大冷却水量:
13000t/h
由于机组主机凝结水箱布置在10米平台,尖冷凝汽器汽侧凝结水通过凝泵排至主机凝结水箱。
彰山电厂尖峰凝汽器循环水系统采用单独的机力通风冷却塔循环供水系统,供水方式为#1、#2机联络母管制,配备四座单塔冷却水量6000m3/h通风冷却塔及两台循环水泵并联运行。
单泵流量为12000m3/h,扬程为:
.双机运行时,两台循环水泵同时运行。
3、系统设计区别及运行调整规定:
、根据附件3数据分析,当环境温度较低和负荷率较低期间,空冷凝汽器和凝汽器有调节余度时,可以适当提高1-2KPa运行维持10KPa运行,煤耗基本不变,厂用电会下降。
、正确理解背压与厂用电关系,背压从额定值降至8KPa,每千帕影响煤耗克/KPa,每1%厂用电对煤耗影响克。
负荷率不同同样空冷降幅所占厂用电比重份额不同,对煤耗产生影响不同。
、环境温度高时体现湿冷优势,有调整余度时可以发挥优势,增加尖峰凝汽器汽量。
环境温度低时空冷散热器冷却能力变强,空冷汽量可以适量多增加维持低背压运行。
、尖峰冷却系统循环水侧设置有胶球清洗装置和二级旋转滤网,但实际运行中,胶球系统每天投运,运行正常,二级旋转滤网运行效果差,不投运。
、尖峰系统夏季双机投运工况下,每天耗水量在1万吨左右。
、尖峰系统抽真空系统母管为直径100管道,原先设计接在主机抽真空母管上,但运行中影响空冷系统抽真空效果,需要两台真空泵运行。
后系统改造为接至#1真空泵入口,其他两台真空泵单独抽空冷系统。
机组正常运行中,采用#1真空泵运行,尖峰系统抽真空手动门部分开启,节流控制,空冷系统压密性较差时,可以启动其他两台真空泵抽真空。
三、武乡、彰山、兆光尖峰系统对比(单台机组):
武乡电厂
彰山电厂
兆光电厂
机组容量(MW)
600
300
300
额定蒸汽流量(t/h)
1055
1014
额定排汽压力(KPa)
15
15
16
夏季排汽压力(KPa)
34
35
35
空冷岛设计面积(万㎡)
(单)
(三)
(单)
空冷风机数量(台)
8×8
5×5
6×4
尖峰凝汽器面积(㎡)
1600
3700
3800
设计尖峰蒸汽量(t/h)
175
335
284
循环水侧温升(℃)
15
15
13
循环泵功率(KW)
400×3
1120×2
1250×2
风机功率(KW)
185×2
185×4
185×4
凝泵功率(KW)
无
55×2
无
抽汽蝶阀
有
有
无
胶球系统
有
有
无
二级旋转滤网
有
有
无
尖峰系统日耗水(t)
2500
5000
4000
四、考察结论:
1、由于尖峰冷却系统属于水冷却方式,对排汽的冷却效果要优于空冷凝汽器系统,因此在环境温度高于零上,保证空冷岛不会发生冻结的情况下,应连续投运。
2、尖峰系统给投运后,应保持稳定出力运行,机组排汽压力的调整,通过控制空冷风机转速进行,排汽压力的控制值应根据空冷风机的整体功率消耗确定,避免空冷风机工作在“高耗能低效果”区域。
(空冷风机转速高于700RPM以上,见下表)在此前提下,排汽压力压力控制越低越好,低限为比阻塞背压高1KPA左右。
空冷风机转速(rpm)
A空冷变功率(kw)
B空冷变功率(kw)
C空冷变功率(kw)
D空冷变功率(kw)
空冷变总功率(kw)
400
59
66
61
85
271
500
70
69
70
92
301
600
125
111
122
139
497
700
170
193
199
196
758
800
263
276
271
297
1107
900
402
424
418
454
1698
1000
500
511
510
512
2033
3、正常运行中,尖峰系统的漏空量不大,尖峰抽真空系统容易过量抽排汽影响空冷抽真空效果,彰山电厂与兆光电厂的运行情况相似,应优化抽真空管道设计或通过增加阀门节流控制。
4、可以考虑增加尖峰凝结水流量测点,便于监视、分析尖峰系统实际运行情况。
5、尖峰系统给投运后,应加强对循环水水质的监控和调整,并做好夏季高温环境下大蒸发量的水源准备(夏季环境温度最高时,彰山电厂每天尖峰系统耗水量在1万吨左右)。
由于我厂尖峰系统未设计胶球清洗系统,每年尖峰系统投运前,必须彻底清洗凝汽器水侧,保证冷却效果。
彰山电厂尖峰系统投运初期胶球系统投运不正常,夏季尖峰系统持续高温运行时,尖峰水侧经常堵塞,每一个月左右利用夜间停运尖峰清洗水侧,胶球系统投运正常后,水侧运行正常。
负荷(MW)
主蒸汽流量(t/h)
背压(Kpa)
尖峰凝汽器压力(Kpa)
循环水进水压力(Mpa)
循环水进水温度(℃)
循环水出水压力(Mpa)
循环水出水温度(℃)
空冷风机转速(%)
空冷风机台数
环境温度(℃)
399
1201
11
88
64
18
附录1武乡投运尖峰参数
负荷(MW)
主蒸汽流量(t/h)
背压(Kpa)
尖峰凝汽器压力(Kpa)
循环水进水压力(Mpa)
循环水进水温度(℃)
循环水出水压力(Mpa)
循环水出水温度(℃)
尖峰凝结水流量(t/h)
尖峰凝结水调门开度(%)
#2尖峰循环泵电流(A)
#2尖峰循环泵出口压力(Mpa)
空冷风机转速(%)/台数
尖峰机力风机台数/电流(A)
环境温度(℃)
231
713
177
140
100/25
3/226
附录2漳山投运尖峰
附件3:
漳山电厂低负荷背压调整试验数据:
#2机组分配空冷与尖峰凝汽器汽量调整试验(低负荷)
机组
时间
背压(KPa)
负荷(MW)
环境温度℃
空冷风机转速%
空冷变功率kw
空冷厂用电下降%
厂用电下降%
背压上涨KPa
厂用电下降对煤耗影响
背压上涨对煤耗影响
调整后效果(未考虑背压变化对其他辅机影响
试验前
#2机
24日23:
53
191
94%
3090
%
%
克
克
煤耗基本不变,厂用电,下降%
试验后
#2机
23日23:
28
190
75%
1457
#1机组分配空冷与尖峰凝汽器汽量调整试验(低负荷)
机组
时间
背压(KPa)
负荷(MW)
环境温度℃
空冷风机转速%
空冷变功率kw
空冷厂用电下降%
厂用电下降%
背压上涨KPa
厂用电下降对煤耗影响
背压上涨对煤耗影响
调整后效果(未考虑背压变化对其他辅机影响
试验前
#1机
27日5:
16
221
%
2221
%
%
KPa
克
克
煤耗基本不变,厂用电,下降%
试验后
#1机
28日2:
59
224
%
680
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