空冷技术学习调研汇报

空冷技术学习调研情况汇报中国电力国际有限公司工程建设部二OO九年三月二十日引言•2008年12月19日，国家能源局以国能局电力函［2008］142号文批复同意山西神头发电责任公司“上大压小”项目2×600MW超临界空冷机组工程开展前期工作。•鉴于中电国际在建及运行电厂均未涉足过空冷机组，为此中电国际工程部曾于2008年11月策划组织了一次空冷机组技术专题讲座，为空冷技术的学习了解奠定了基础。随着神头空冷机组建设项目“路条”的取得，在公司领导王总的关心和指导下，由中电国际工程部负责组织策划，会同中电国际生产部、神头发电公司及华北电力设计院有关领导和专业人员，前往山西大同二电厂、山西阳城电厂和陕西铜川电厂共三家已投产的空冷电厂进行学习调研，并专程赴西北电力设计院就陕西宝鸡二电厂空冷机组烟塔脱硫三合一的设计进行交流和学习。下面就学习和调研情况进行简单汇报。目录一．调研的空冷电厂基本情况二．直接空冷与间接空冷技术比较三．直接空冷和间接空冷的经济性比较四．烟塔脱硫三合一五．其它问题一.调研的空冷电厂基本情况项目国电大同二电厂（二期）国电大同二电厂（三期）大唐阳城电厂（二期）华能铜川电厂建设规模2×600MW亚临界直接空冷机组2×660MW超临界直接空冷机组2×600MW亚临界间接空冷机组2×600MW亚临界直接空冷机组投产时间两台机组分别于2005年4月和7月投产。在建两台机组分别于2007年8月和9月投产。两台机组分别于2007年11月和12月投产。汽机供货哈尔滨汽轮机厂哈尔滨汽轮机厂哈尔滨汽轮机厂东方汽轮机厂空冷方式直接空冷直接空冷带表面式凝汽器的间接空冷直接空冷空冷岛供货方德国GEA总承包进口北京龙源国产匈牙利EGI公司进口哈空调国产二.直接空冷与间接空冷的技术比较空冷凝汽器汽轮机排汽管道轴流风机凝结水回水直接空冷轴流风机阳城电厂间接空冷塔间冷塔内高位膨胀水箱间冷塔X型柱后垂直布置的空冷散热器间接空冷系统项目简介海勒式间接空冷系统混合式凝汽器+垂直布置空冷塔散热器哈蒙式间接空冷系统表面式凝汽器+水平布置空冷塔散热器SCAL间接空冷系统表面式凝汽器+垂直布置空冷塔散热器。由华北电力设计院设计，阳城电厂采用了此方案。项目直接空冷间接空冷（表面式凝汽器）原理介绍直接空冷系统是指汽轮机排汽直接用空气来冷凝，由轴流风机提供冷却空气。汽轮机排汽通过排汽管道送到室外的空冷凝汽器内，空冷风机使空气流过散热器外表面，将排汽冷凝成水，凝结水再经泵送回汽轮机的回热系统。带表面式凝汽器的间接空冷系统由表面式凝汽器与空冷塔构成。与常规的湿冷系统基本相仿，不同之处是用表面式对流换热的空冷塔代替混合式蒸发冷却换热的湿冷塔，用洁净的除盐水代替湿冷机组的水质较差的循环冷却水，以避免冷却水管道脏污堵管，或结垢而降低冷却效果。项目直接空冷间接空冷（表面式凝汽器）系统组成直接空冷系统主要包括排气管道、蒸汽分配管、管束、下联箱、风机组、空冷平台、风机桥架、清洗系统等。间接空冷系统主要包括表面式凝汽器、空冷散热器、空冷塔、空冷散热器、充水排水系统、补水稳压系统、清洗系统以及循环水系统等。关键部件空冷凝汽器的散热元件管束形式（单排管和多排管之分）、大口径排汽管道、空冷轴流风机、减速机、真空蝶阀等。表面式凝汽器、空冷散热器、循环水泵等。运行维护直接空冷系统相对简单，控制系统也不复杂，运行调整比较简便。但大型轴流风机多（一台600MW机组一般需配置56台风机），检修维护工作量较大。间冷系统由于增加了中间的冷却环节，系统设置相对复杂一些，但维护工作量与直冷系统相当。项目直接空冷间接空冷（表面式凝汽器）整体布置为了减少夏季热风对空冷系统的影响，空冷平台布置时应尽量避开热风回流，同时直冷主厂房布置受风向影响较大。间接空冷机组主厂房的布置方位受风向的影响较小，厂平布置比较灵活。占地面积直冷系统空冷凝汽器高架布置在主厂房A列外场地上，每台机空冷凝汽器平台约长×宽=96×85米2。空冷凝汽器平台下面可以布置变压器、出线架构等设施。间接空冷每台机组配一座占地约16000米2的空冷塔（平圩一座湿冷塔占地约11600米2），加上两塔间需拖开的距离，两台机比直接空冷多占地约4公顷。环境风影响直冷机组存在夏季热风再回流的影响，另外直冷机组对环境风速及风向很敏感，机组背压随环境气温、风速及风向影响大。根据有关资料数据表明，对于直接空冷机组，大风影响汽机背压变化约10kPa。调节空冷塔进风口的百叶窗，可以减少大风对空冷系统的影响。夏季防范热风的能力强于直冷。间接空冷相对于直接空冷系统，受环境风影响较小，机组安全稳定性较高。项目直接空冷间接空冷（表面式凝汽器）防冻性能直接空冷系统采用适当的顺逆流比例配置，在低气温和低负荷工况下，能有效地防止蒸汽过冷却和凝结水结冰，避免空冷凝汽器损坏；轴流风机采用调频控制，调节空冷凝汽器的进风量，达到防冻的目的。间接空冷系统在空冷塔进风口装设百叶窗及启闭执行机构，冬季可以通过控制百叶窗的开度来调节循环水系统的水温，达到防冻的目的。噪声问题直冷机组的空冷风机群产生的噪音，会造成厂区环保超标问题，为此需采用低噪音轴流风机，必要时还需在电厂围墙外设置防噪音距离。间接空冷基本无噪声问题。电厂用户评价项目直接空冷间接空冷环境风问题大同二电厂和铜川电厂均反映直冷机组对环境风比较敏感，机组背压变化大，对运行人员要求高。针对直冷机组对大风敏感问题，电厂方面已摸索出应对措施，如：设置挡风墙，根据天气预报提前降低背压运行以及大风时降负荷运行。大同二电厂仅在投产初期发生过一次因大风跳机事故，而铜川电厂未发生此类问题。采用间接空冷的阳城电厂反映未发生此类情况。冬季防冻问题针对直冷机组的冬季防冻问题，电厂反映可以通过采取相应措施，如：在设计选型、冬季运行控制冷却风量等方面着手。大同二电厂和铜川电厂均反映直冷机组经过冬季严寒的考验，未发生冻坏影响机组安全运行。间冷在冬季运行可通过加强温度监测、关闭部分百叶窗运行等措施，有效应对冬季防冻问题。阳城电厂投运已两年，已顺利度过两个冬季的考验，未发生冻坏影响机组安全运行。项目直接空冷间接空冷检修维护问题大同二电厂反映直冷机组系统简单，检修维护工作量不大。但铜川电厂业主反映主机空冷岛有多台空冷风机叶片断裂问题，也可能是设备安装问题。但业主反映其小机间冷系统维护工作量很小；阳城电厂反映间冷系统检修维护量小。厂用电率问题直接空冷一台机组56台空冷风机，全部风机电耗约6160kW。铜川厂用电率为7.5%（采用2×50%汽泵）。间接空冷一台机组需3台功率为2000kW的循环水泵，全部电耗约为6000kW。阳城厂用电率为8.81%（采用3×50%电泵）三.直接空冷和间接空冷的经济性比较调研电厂空冷岛投资情况单位：万元序号工程名称空冷岛设备供货厂家空冷方式空冷岛投资工程总投资空冷岛投资占总投资比例1国电大同第二发电厂二期工程德国GEA直接空冷5500049600011.09%2国电大同第二发电厂三期工程北京龙源直接空冷420004400009.55%3大唐阳城发电厂二期工程匈牙利EGI公司间接空冷440004600009.57%4华能铜川发电厂新建工程哈空调直接空冷300263900007.70%空冷岛设备价格与设备进口、整岛供货范围、供货时间、设备厂家报价策略等多种因素有关•①国电大同二电厂二期工程是国内首台600MW直接空冷机组的试点工程，所选设备主要为GEA进口，GEA整岛设计并供货，因此价格高；•②国电大同二电厂三期工程为2×660MW超临界直接空冷机组，由国电龙源冷却技术有限公司设计、供货，使用合资品牌设备较多。据电厂人员介绍，工程建设期间正值材料涨价高峰，因此设备、材料价格较高，空冷岛投资相对偏高；•③华能铜川电厂工程是国家发改委确定的空冷机组国产化依托项目，选用哈尔滨空调股份有限公司设备，所供设备主要是国内产品，国产化程度较高，哈空调供货的岛内设备2.25亿元，比其他厂家报价低近1亿元，排汽管道是施工单位现场制作，该项目空冷岛投资较低；•④大唐阳城电厂二期是国内首台600MW间接空冷机组，据电厂人员介绍，在投标阶段，匈牙利EGI公司有意进入中国电力市场，在报价上有较大的优惠。承包供货范围包括空冷岛1米以内的设备及管道造价为3.1亿元，两座空冷塔造价1.3亿元，总计4.4亿元的投资仅为空冷岛费用，还不包括多征地660万元和循环水系统2000万元的投资。综合评价•（1）间接空冷系统的投资高主要原因在于间接空冷系统采用一机配一塔方案，其设备投资及占地大大增加;•（2）间接空冷系统主要的耗功在于循环水泵的耗功，两台机组的循环水泵耗功率约为12000kw，而直接空冷机组耗功主要在于冷却风机的耗功，一台机组按56台风机考虑，两台机的冷却风机耗功约为12320kW，所以发电成本按0.20元/kw·h计算，直接空冷系统年耗电费用比间接空冷机组多出约299.2万元；•（3）从运行背压来看，间接空冷机组的年平均运行背压至少比直接空冷机组低约2kPa，相应节约标煤约4g/kw·h，则在发电量相同的情况下，间接空冷机组每年可节约标煤26400吨（按年满发5500小时计），每吨标煤按450元计算，每年可节约1188万元。•（4）根据空冷机组实际运行情况，在夏季大风情况下，间接空冷的优越会有明显体现，如果考虑环境风对空冷系统经济性的影响，间接空冷系统的全年平均背压比直接空冷系统会低出不止2kPa，间接空冷的运行费用相对直接空冷系统会更低。四.烟塔脱硫三合一3月19日，中电国际工程部组织神头发电公司有关人员前往西北电力设计院，针对烟塔脱硫三合一设计，并结合国电宝鸡二电厂项目，与西北院有关设计人员进行了充分的技术交流与学习。匈牙利Mátra（2×200MW）匈牙利Mátra（烟气脱硫装置）•火电厂烟气经除尘、脱硫后一般经烟囱排放到大气中，但也有借助冷却塔的热空气抬升作用经冷却塔排放，即烟塔合一技术。在此介绍的烟塔脱硫三合一技术是将脱硫装置和烟囱布置在自然通风间接空冷塔内，实现烟塔脱硫三合一。空冷烟塔合一技术是上世纪90年代在国外开始应用，目前在国外已有电厂运行实例，国内的国电宝鸡第二发电厂也采用了烟塔脱硫三合一的设计方案。•间接空冷系统采用烟塔合一方案后，烟气进入冷却塔，烟塔顶部会受到烟气中二氧化碳及硫化物的侵蚀。间接排烟空冷塔需要作防腐处理。调研结果•（1）通过湿冷塔排放的烟塔合一技术在国外已成功应用二十多年，将脱硫塔布置到空冷塔内的烟塔脱硫三合一技术应用近年在国外已有投运业绩，如匈牙利Mátra（2×200MW）电厂。在建的国电宝鸡二电厂也采用三合一塔的设计；•（2）采用三塔合一将脱硫也放置在空冷塔内，节约了用地，也节约了烟囱的投资，适合于厂址用地紧张的建设项目；•（3）通过计算比较，烟塔合一技术有利于烟气的抬升、稀释和扩散。目前我国现行的环境标准和评价技术导则规定的烟气抬升和环境空气污染物扩散模式基于烟囱排放，还没有相应的适合我国环境条件的经验公式，烟气抬升和环境空气污染扩散模式有待进一步研究，也会带来环境评价和审批问题；•（4）三合一塔将脱硫装置放入空冷塔内，一方面脱硫装置的设备选型要升档，增加投资；另一方面空冷塔内温度高，增加脱硫装置检修维护的难度，同时若脱硫装置出现大的故障，则需停机处理；•（5）间接空冷塔的占地面积大于直接空冷系统，初投资也大于后者，但发电标准煤耗率及运行费用低于后者。根据西北院的测算，间冷三合一塔比直冷造价高5000万元左右，三合一塔比常规系统高500～600万元，三合一塔的脱硫装置造价比二合一塔高100多万。五.其它问题•（1）机组铭牌出力神头项目系600MW级超临界空冷机组，根据调研了解情况，目前600MW亚临界空冷机组，铭牌出力按600MW；而作为超临界空冷机组，如大同二电厂三期（在建）则按2×660MW超临界机组进行设计。神头项目系超临界机组，铭牌出力按600MW还是660MW设计？•（2）给水泵配置方案铜川电厂采用2×50%汽泵，并且小汽机在国际上首次采用间接空冷技术。阳城电厂采用3×50%电泵，大同二电厂二期采用2×50%的汽泵方案