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第37卷,总第213期2019年1月,第1期《节能技术》ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY Vol.37,Sum.No.213Jan.2019,No.1直接空冷机组间接空气尖峰冷却技术研究刘月正(陕西德源府谷能源有限公司,陕西 榆林 710075)摘 要:直接空冷(以下简称ACC )机组在夏季高温时段背压升高,不能满负荷运行,需采用尖峰冷却技术降低背压。
基于此,提出零水耗、近零传热端差的间接空气尖峰冷却技术,以某电厂660直接空冷机组为对象,对其加装间接空气冷却系统的热力性能进行研究分析。
结果表明,加装间接空气冷却系统机组全年背压降低3.01~7.2kPa ,折算全年平均煤耗降低4.7g /kWh ,实现了尖峰冷却目的。
关键词:直接空冷机组;背压;煤耗;尖峰冷却;间接空气冷却技术中图分类号:TK124 文献标识码:A 文章编号:1002-6339(2019)01-0073-05Research on Indirect Air Peak -load Cooling Technologyof Direct Air Cooling UnitsLIU Yue -zheng(Shanxi Deyuan Fugu Energy Co.,Ltd.,Yulin 710075,China)Abstract :The back pressure of the direct air cooling (ACC)unit rises in the high temperature period in summer,and the unit can not run full load,needing to adopt peak -load cooling technology to reduce back pressure.Based on this,a indirect air peak -load cooling technology with zero water consumption and near zero terminal temperature difference is proposed,which takes a 660MW ACC unit as the object.The thermal performance of the unit installed with indirect air peak -load cooling system is studied.The results show that the annual back pressure of the unit installed with the indirect air peak -load cooling system is reduced by 3.01~7.2kPa,and the average coal consumption is reduced by 4.7g /kWh in theyear,the purpose of peak -load cooling is achieved.Key words :direct air cooling unit;back pressure;coal consumption;peak -load cooling;indirect aircooling technology收稿日期 2018-07-02 修订稿日期 2018-11-17作者简介院刘月正(1975~),男,本科,高级技师,研究方向热动。
发电厂尖峰冷却系统电磁防垢阻垢技术应用研究
郅刚;杨涛;王乾;龙日升;张恺;张立强
【期刊名称】《当代化工研究》
【年(卷),期】2024()4
【摘要】尖峰冷却系统是目前空冷发电机组逐渐推广使用的一种辅助循环系统。
然而,由于系统采用开式循环,且多使用城市中水作为工作介质,系统管壁和凝汽器两端结垢严重,使得夏季高温期间发电机组的背压升高,燃煤经济性下降,甚至不得不限制机组的负载率。
针对此问题,为降低尖峰冷却系统的运行维护成本,提高系统的冷却效率,本文提出了管道电磁防垢阻垢技术,即利用交变的电磁场改变水中电离性物质的运动状态,降低水中离子型垢的生成和积聚,阻止其在管壁和凝汽器端面的沉积和石化,抑制水垢的形成。
这将为发电厂尖峰冷却系统的高效除垢和防垢提供重要参考。
【总页数】3页(P84-86)
【作者】郅刚;杨涛;王乾;龙日升;张恺;张立强
【作者单位】国家能源集团山西电力有限公司;沈阳化工大学
【正文语种】中文
【中图分类】TH117.1
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电厂余热利用与尖峰冷却改造探析摘要：当前很多火电厂在进行节能改造的过程中都十分重视余热的利用，为进一步提高电厂的余热利用效果，研究了电厂不同余热利用方案，并以山西某热电厂的节能改造工程为基础，提出了可采用前置凝汽器+热泵(溴化锂吸收式)+尖峰加热器的火电厂乏汽利用方案，这样不仅有效利用空冷乏汽余热，而且在夏季有效降低机组背压，经实际应用验证，达到了预期效果，可为类似工况下的电厂节能改造提供参考。
关键词：电厂；余热利用；尖峰冷却；策略；效果引言：火电厂锅炉燃烧过程中，由于燃煤条件与运行水平的不同，会导致各种热损失，其中排烟热损失占锅炉全部热损失的一半以上，同时排烟温度每上升30℃，锅炉效率降低1%，机组标煤耗增加3g/kW·h。
因此，如何有效利用乏汽热量是目前火力发电厂都关注的一个重要问题。
1、电厂配置及改造方案研究1.1配置情况山西某热电有限公司为 2 x 300MW直接空冷供热机组，型号CZK250/N300-16.7/538/538，铭牌功率为300MW，设计背压17kPa，夏季满发背压34kPa。
直接空冷系统设计面积692091㎡，夏季环境温度33℃时，汽轮机背压34kPa。
机组额定采暖抽汽量500t/h，抽汽参数：P=0.4MPa，T=248℃。
1.2改造方案及原因分析1.2.1前置凝汽器+热泵(溴化锂吸收式)+尖峰加热器方案该方案如图1所示，凝汽器利用汽机乏汽，热泵利用汽机抽汽和部分乏汽，尖峰加热器利用汽轮机抽汽。
本方案额定供热工况下外网50℃热网回水经前置凝汽器热交换吸收乏汽余热到69℃，此时机组背压需提高至夏季设计背压34kPa；再进热泵内加热至90℃，最后至热网首站，利用机组中缸抽汽加热至115℃。
机组配置1台155 MW前置凝汽器+3台38.5MW热泵机组，前置凝汽器、热泵机组和热网首站为串联系统，当其中任何一个系统有故障时，其余系统均可保证供热率≥65%，满足规程供热安全要求。
国产600MW直接空冷机组尖峰喷淋装置对空冷岛运行经济性的分析与应用作者：郝越来源：《科技视界》2016年第13期【摘要】本文通过分析尖喷淋峰装置对于空冷环境温度的调节，提高夏季带满负荷小时数，稳定机组在最佳状态。
从尖峰喷淋装置的性能控制出发，确定了超临界空冷机组实际运行需对空冷凝汽器管束增加喷淋降温系统，以求达到最热季管束降温、散热的目的，增加发电效率。
【关键词】超临界；直接空冷系统；尖峰喷淋装置【Abstract】This article through the analysis pointed spray device for air cooling temperature peak regulation， improve the summer hours at full capacity， stable unit in the best state. Starting from rush spray device performance control， determine the supercritical air cooling unit operation need to air condensing steam condenser tube bundle increase spray cooling system， in order to achieve the purpose of hottest season bundle cooling， heat dissipation， increase the efficiency.【Key words】Supercritical； Direct air cooling system； Rush spray device0 前言在我国这样一个人均水资源低于世界平均水平的缺水国家发展坑口电站，采用空冷技术是解决水源短缺矛盾的较好方法。
国内目前投运的600 MW空冷机组为数不多，对空冷机组空冷岛处于最佳运行方式进行的研究，提高空冷机组经济运行水平，达到节能降耗的目标是目前十分迫切的问题。
汽轮机冷端尖峰冷却改造设计研究摘要：火力发电厂主机空冷凝汽器使用多年后，冷却效率就会下降，导致机组出力降低。
为了节能降耗，电厂将部分电泵改为汽泵，增加了主机空冷凝汽器的负荷。
为使电厂能满负荷运行，需要对空冷凝汽器进行改造，提高冷却能力。
本文以山西某电厂的直接空冷系统改造为例，研究增加尖峰冷却系统的必要性、系统配置、节能减排、投资及收益分析等，提出合理的设计方案，供其它需要改造的电厂借鉴。
关键词：空冷凝汽器；冷却效率；电泵；汽泵；尖峰冷却系统1 前言水是不可再生资源，我国北方地区水资源匮乏，为了节约用水，近十年来我国北方地区火力发电厂主机冷却系统主要采用空冷技术进行节水。
随着时间的推移，空冷凝汽器的冷却效率有所下降，机组出力降低，同时为了节能降耗，电厂将部分电泵改为汽泵，增加了空冷凝汽器的负荷。
为使电厂能满负荷运行，需要对空冷凝汽器进行改造，提高冷却能力。
2 空冷系统概述山西某电厂二期工程2×600MW（#3、#4机组），汽轮机为亚临界、直接空冷凝汽式机组。
＃3机组于2007年12月投产运行，＃4机组于2008年2月投产运行。
每台600MW 汽轮机组配置56 个单排管空冷凝汽器单元。
布置分为8列，每列有7个单元，每个空冷凝汽器单元下部安装一台Φ9750mm的轴流风机，所有风机均采用变频调速电机。
空冷凝汽器系统考核工况一（TRL工况）：空气干球温度为31.5℃（TRL工况），每台汽轮机的排汽量为1332.277 t/h，排汽焓为2541.6kJ/kg，风机在100％转速条件下，应保证汽轮机排汽口处背压不大于32kPa。
空冷凝汽器系统考核工况二（THA工况）：空气干球温度为15.5℃（THA工况），每台汽轮机的排汽量为1218.326t/h，排汽焓为2434.9kJ/kg，应保证汽轮机排汽口处背压约为15kPa。
3. 空冷系统改造的必要性#3、#4直接空冷机组，在近几年的夏季运行中，出现汽轮机背压高，效率低，主蒸汽流量大，即使锅炉出力达到最大值，机组仍不能满发的情况，机组负荷仅能达到70~90%。
300MW直接空冷尖峰冷却系统的研究与应用1.前言我国西北地区煤矿较多，前期大量建造湿冷机组，但水资源缺乏，不适宜大容量湿冷机组；后期政策调整改为空冷机组，为了确保煤电的经济性，该地区大量投运空冷火力发电机组。
随着国内火力发电技术的发展和进步，以及国家对空冷机组能耗要求的提高，空冷机组主要的技术经济效益，成为了研究重点和难点。
在进行火力发电过程中，空冷汽轮机组在汽轮机组尾部的排汽冷却采用空气冷却，但近年来北方地区环境温度逐年提升，夏季高温季节时段延长，导致空冷机组夏季不能满负荷运行，且运行背压偏高，经济性严重受到影响。
2.空冷机组冷端特点因国家政策的调整，火力发电机组现阶段的供电煤耗普遍偏高，特别是空冷机组，因其采用空气冷却的方式，不仅换热效率低，而且耗电量大，增大了厂用电率，空冷机组冷端参数的特点主要有：1.空冷机组随负荷变化真空的变化较大；2.空冷机组的排汽焓值高；3.空冷机组较同等量湿冷机组乏汽量大；4.空冷机组排汽干度大；5空冷机组真空变化受环境温度影响较大。
以上原因导致空冷机组经济性差，从冷端角度来分析，解决空冷机组煤耗高的方法是加强冷端散热能力，加强冷端散热能力的方式有很多种：1、前几年很多空冷机组对空冷岛进行了加装喷淋装置的改造，喷淋的水采用软化水，费用昂贵，而且喷淋后由于空气中污染物较多，会对空冷岛翅片造成腐蚀，甚至使空冷岛翅片受力变形。
翅片内有高温乏汽，在60-70℃下，外部的喷淋水极易对翅片造成结垢现象。
2、增加空冷岛散热单元，这种改造费用昂贵且需要有足够的场地，一般电厂A排外就是发电机出线至变电站，很难有场地。
3、尖峰冷却系统，这是一种将空冷机组部分乏汽通过分流冷却的方式，降低空冷岛的散热压力，以降低机组背压。
相当于双冷源运行，效果确实很好，但是耗水量也较大。
如果附近有城市中水或其他水源可以考虑。
在机组空冷性能曲线中，随着环境温度的升高，机组背压呈递增式的提高，同样，机组排汽量增大后，背压也呈递增式的提高。
600MW直接空冷机组尖峰冷却系统方案研究作者：潘翠翠来源：《中国科技博览》2018年第26期[摘要]针对直接空冷机组夏季高温季节运行背压高，出力受限、煤耗高，安全性差等问题，以600MW直接空冷机组为例，提出设计方案，采用尖峰冷却系统，分流部分排汽，经采用机力通风冷却塔的开式循环冷却系统冷却，以达到降低机组夏季运行背压、提高机组运行经济性的目的。
[关键词]直接空冷；运行背压；尖峰冷却，中图分类号：S478 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）26-0200-01由于北方地区大部分地区干旱缺水，多数火力发电厂采用直接空冷机组。
但直接空冷系统受环境影响比较明显，特别是在夏季高温时，机组背压高，出力受限，运行煤耗高，机组运行安全性降低。
为了降低直接空冷机组夏季高温季节运行背压，提高机组运行的安全性和经济性，拟采用尖峰冷却系统，分流部分排汽至尖峰冷却器，再经机力通风塔冷却。
1 机组现状北方某电厂采用600MW直接空冷机组，汽轮机由哈尔滨汽轮机厂供货，空冷系统由德国GEA能源技术有限公司整岛供货，总换热面积为155.186万平方米。
机组投产至今已运行数年。
随着空冷凝汽器管束结垢现象的日益严重，机组运行背压已远高于设计值，目前夏季环境温度36℃，机组满负荷运行时，机组背压达到40kPa以上，机组被迫降负荷运行。
随着全国电煤价格日趋升高，若空冷系统运行背压较高，既增大了发电煤耗，使得运行成本增加；同时，汽轮机耗汽量增加，导致锅炉负荷增加，也使得锅炉各辅机运行负荷增加，各相关设备均处于超出力运行状态，机组运行安全性下降。
因此，尖峰冷却系统的提出能够有效降低机组夏季背压，提高机组出力和安全性。
2 设计方案基于电厂实际运行情况，选定纯凝工况下机组发电量500MW为尖峰冷却系统设计工况。
综合考虑现场具体情况，拟选择分汽量40%作为设计工况，即空冷系统冷却汽量为625.12t/h，尖峰冷却系统冷却汽量为420.08t/h本方案采用“尖峰冷却系统”，即分流420.08t/h排汽至尖峰冷却器，再经机力通风冷却塔冷却。
尖峰冷却装置在发电厂的研究与应用
作者：张广柱王慧
来源：《时代经贸》2013年第12期
【摘要】本文介绍了尖峰冷却装置的基本原理，将空冷换热和蒸发换热进行优化组合，以保证机组出力和在较低背压下经济运行。
不同换热形式优化组合，优势互补；适用性强，可联合使用，也可独立运行，有效解决夏季机组出力与冬季防冻对换热面积不同需求的矛盾；与空冷系统相比，可将系统运行背压降低5～15KPa，机组满发可提高15%以上，煤耗降低2%以上；投资低、运行费用低、占地小，操作、维护方便。
【关键词】尖峰冷却装置；空冷换热；蒸发式换热
汽轮机的排汽通过一定的装置被冷却为凝结水的系统，它通常分为湿冷和空冷两种冷却方式，空冷又分为直接空冷和间接空冷。
由于空冷方式用空气直接冷却汽轮机排汽或用空气冷却循环水再间接冷却汽轮机排汽构成了密闭的系统，所以在理论上它没有循环冷却水的蒸发损耗，从而使电厂的全厂总耗水量降低80%左右。
但由于空冷系统增加了空冷风机，厂用电率增加0.7左右。
三种空冷方式在国际上都得到广泛的应用[1]。
从20世纪70年代起.国际上发达国家开始改用蒸发式冷凝器代替水冷式冷凝器。
蒸发式冷凝器（尖峰冷却装置核心）与传统的以显热换热为主的水冷、空冷换热设备相比，大幅度提高了换热效率，降低能耗及水耗，从而提高了企业的经济效益和社会效益[2]。
1.尖峰冷却装置结构原理
尖峰冷却装置主要由蒸发式冷凝器、冷却塔、水循环系统及风机四部分组成，在箱体内装有换热管束，管束上面为喷水装置。
蒸发式冷凝器在运行时，集水槽内的水由循环水泵送到上部的喷淋装置中，由喷淋装置均匀地喷在冷却盘管的外表面上，形成很薄的一层水膜[3]。
水膜与冷却盘管内的高温制冷剂气体进行热交换后，一部分水蒸发成水蒸汽，靠汽化潜热带走大量热量。
水蒸汽在风机风力的作用下随热空气一起上升，经过挡水板时，水蒸汽被截住，收集到PVC热交换层中，与未蒸发的水一起冷却降温后，流回集水槽，继续循环使用。
水蒸汽在挡水板中的飘逸率很小，不到0.001%。
因此，蒸发式冷凝器在使用过程中，只要补充很少的水量，即可满足运行要求，尤其适用于干旱缺水地区。
2.工艺流程（图1-1）
汽轮机排汽经排汽管道分别送至空冷换热管束和蒸发换热管束中进行冷凝。
不凝性气体在空冷逆流管束和蒸发换热管束上部由抽真空系统排出，凝结水汇集于凝结水联箱中，通过管道送入回热系统循环利用。
冬、春、秋季节气温较低时，蒸发式凝汽器关闭；夏季气温较高时，直接空冷凝汽器不能满足要求时，开启蒸发式凝汽器，保证机组满发。
3.具有尖峰冷却装置的直接空冷系统主要优点
具有尖峰冷却装置的空冷凝汽器将空冷换热和蒸发换热进行优化组合，以空冷换热为主，蒸发换热为尖峰冷却装置，以保证机组出力和较低背压经济运行，其特点如下：（1）不同换热形式优化组合，优势互补；适用性强，可联合使用，也可独立运行。
（2）有效解决夏季机组出力与冬季防冻对换热面积不同需求的矛盾，充分发挥空冷换热不耗水，蒸发式换热节水、凝汽背压低等特点。
（3）与空冷系统相比，可将系统运行背压降低5～15KPa。
（4）与空冷系统相比，机组满发可提高15%以上。
（5）与空冷系统相比，煤耗降低2%以上。
（6）投资低、运行费用低、占地小，操作、维护方便。
4.尖峰冷却装置的应用
具有尖峰冷却装置的空冷凝汽器是直接空冷凝汽器与蒸发式凝汽器优化组合的一种新型高效凝汽装置；该产品以空冷显热换热为主体换热方式，保障系统的节水优势，同时，根据机组使用条件匹配相应数量的蒸发式凝汽器。
夏季气温较高，机组不能满发时启动蒸发式凝汽器，与空冷凝汽器联合运行，具有夏季尖峰冷却作用；春、秋、冬季节蒸发式凝汽器关闭，仅留空冷凝汽器运行，最大限度利用空冷机组的节水优势。
该装置可有效解决夏季机组出力与冬季防冻对换热面积不同需求的矛盾，充分发挥空冷换热不耗水，蒸发式换热节水、凝汽背压低等特点，既达到节水之目的，又解决了空冷凝汽器夏季气温较高时机组不能满发的问题。
5.与其他改造方案的比较
5.1 与直接空冷增加空冷面积改造方案比较
（1）系统改造工艺流程
直接空冷改造方案，是增加冷却单元，可以单独增加一列或几列，也可以在原有的每列风机单元上再增加风机单元，即增大空冷系统的散热面积。
通过散热面积的增加，增大空冷系统的散热量，以降低夏季满发背压，减少煤耗。
因此需对空冷的大排汽管道、空冷平台、凝结水管道和抽真空管道进行设计改造。
（2）方案的特点
a.不增加新的系统，仅对原有系统进行改造；由于空冷本身造价高，故投资巨大。
b.大排汽管道系统发生改变，需重新核算管道的流量分配和管系的结构应力。
c.需重新核算空冷平台的结构，需要同原平台相衔接，比较困难，且位置受限。
5.2 与增加湿式尖峰冷却器系统方案比较
（1）系统工艺流程
湿式尖峰冷却器系统的工艺流程是从直接空冷系统中分流一部分蒸汽，再通过表面式凝汽器用循环冷却水冷凝为凝结水，由凝结水泵送回汽轮机回热系统。
温度升高的冷却水经循环水泵送入湿式机力通风冷却塔将其冷却。
（2）方案的特点：
a.需单独增加凝汽器、循环水泵和湿式机力通风塔等设施设备。
b.大排汽管道系统发生改变，需重新核算管道的流量分配和管系的结构应力。
c.从原空冷大排汽管道到凝汽器之间引出的排汽管道的支座基础受到原有地面设施、地下管道和地下沟道等的影响和制约。
d.循环水管道的布置受到地下管线和设备的影响和制约。
e.耗水量大。
6.结束语
蒸发式凝汽器解决了直接空冷系统在运行过程中出现夏季运行背压高、出力低、大风影响大等的问题，与空冷优化组合，既充分发挥空冷换热不耗水之特点，又具有蒸发式换热节水、保证汽轮机排汽压力低等特点，有效的解决了直接空冷系统夏季机组运行背压高、出力受限、发电煤耗高、受大风影响大等难题。
设备以空冷显热换热为主体换热方式，保障系统的节水优势，同时，根据机组使用条件匹配相应数量的蒸发式凝汽器。
夏季气温较高，机组不能满发时启动蒸发式凝汽器，与空冷凝汽器联合运行，具有夏季尖峰冷却作用；春、秋、冬季节蒸发式凝汽器关闭，仅留空冷凝汽器运行，最大限度利用空冷机组的节水优势。
某电厂660MW机组空冷系统节能改造工程，采用蒸发式冷却器系统改造方案，经济效益可观，节能减排效果显著。
参考文献：
[1]朱冬升，孙荷静，蒋翔等.蒸发冷凝器的研究现状及其应用[J].Vol36.No10，2008.30-32.
[2]唐伟杰，张旭.蒸发冷凝器的换热模型与解析[J].同济大学学报（自然科学版），2005， 33（7）：942-946.
[3]郝亮，袁秀玲.蒸发式凝汽器稳态模型数值模拟[J].制冷与空调，2005，5（7）：31-34.
作者简介：张广柱（1975-），男，工程师，长期从事火电厂生产技术管理工作。
