660MW直接空冷机组运行的经济性研究

660MW直接空冷机组运行的经济性研究

孙守平

华能景泰热电有限公司 甘肃，白银市 730400

摘要：直接空冷机组具有节水、环保的特点，可以实现水资源的循环使用，在发电厂当中得到了广泛的应用。统计显示，与同容量的湿冷机组相比，一台660MW直接空冷机组可以节水80%以上，年节水量可以达到1500万吨。在使用660MW直接空冷机组的过程当中，发电厂还需要对各个系统进行优化设计，进一步提高机组运行的经济性，增强发电厂的盈利能力，使其在市场竞争当中处于优势的地位。基于此，本文运用文献分析法、归纳总结法，探究了660MW直接空冷机组的经济性问题，希望为发电厂的管理人员和技术人员提供参考。

关键词：660MW直接空冷机组；运行；经济性

一、600M直接空冷机组经济性运行分析

在日常运行过程中，通过从不同角度入手客观诊断 660MW直接空冷机组运行经济性，明确机组经济性提高的关键点，采用多样化手段方法，从根本上提高机组运行经济性。在运行过程中，660MW直接空冷机组“高压、中压、低压”缸效率都会影响其运行经济性，体现在多个方面，比如，热耗、煤耗。如果“高压、中压、低压”缸效率降低，汽轮机汽缸效率是影响机组运行经济性的关键性要素。同时，轴封以及门杆系统的间隙也会直接影响 600MW亚临界直接空冷机组运行经济性。一旦轴封间隙增大，轴封漏气量明显增加，再加上门杆漏汽量的增加，机组运行经济性会大幅度降低。在此基础上，汽轮机通流部分性能高低也会影响660MW直接空冷机组运行效率。

二、660MW直接空冷机组及其系统设备简介

某发电有限公司安装有2×600MW亚临界燃煤直接空冷机组。汽轮机组为NZK600-16.7/538/538型亚临界、一次中间再热、三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽轮机组。该汽轮机组的设计热耗率为8045.9kJ/（kW·h），对应的三缸效率分别为87.301%、93.614%、94.186%。给水泵采用3台容量各为最大给水量50%的电动调速给水泵。直接空冷系统采用德国斯必克公司椭圆三排翅型片，空冷凝汽器面积为1379591m2，配64台直径为9.144m的轴流风机。

三、660MW直接空冷机组经济性诊断及分析

为了准确掌握该机组的实际运行特性，通过全面的性能诊断和经济性分析工作，查明了该机组存在的主要问题及影响程度，特按美国机械工程师协会制定的汽轮机组性能试验规程ASME（TheAmerican Society of Mechanical Engineers） 进行的热力性能诊断试验，共进行了三阀全开3VWO （3Valve Whole Open)、600 MW、540MW、450MW、400MW、350MW等工况的热力性能试验。

（一）3VWO试验工况试验结果

3VWO 试验工况主要试验结果见表1。

表1 3VWO试验工况主要结果汇总表

从
表1的试验数据可以看出，该机组在3VWO试验工况下的试验热耗率为8490.17kJ/（kW·h），比厂家的设计热耗率8045.9kJ/（kW·h）高444.27kJ/（kW·h）；修正后机组的热耗率为8534.28kJ/（kW·h），比设计工况的热耗率高488.38kJ/（kW·h），约6.07%。

（二）机组热耗率与发电机功率的关系

从图2的机组热耗率与发电机功率的关系曲线可以看出，其他试验工况的热耗率也明显高于对应的设计值。在60%～100%负荷区域内，修正后的机组实际平均热耗率高于设计热耗率440kJ/（kW·h）左右。

图2 机组热耗率与发电机功率的关系曲线

（三）经济性诊断分析

1.机组缸效率分析

高压和中压及低压缸效率对机组经济性的影响见表2。

表
2 高压和中压及低压缸效率对机组经济性的影响

在3VWO试验工况下高、中、低压缸效率比厂家设计值分别偏低4.455%、3.547%、7.111%，三缸效率偏低分别影响机组经济性为75.24kJ/（kW·h）、65.28kJ/（kW·h）、230.76kJ/（kW·h），共计371.27kJ/（kW·h），约折算煤耗13.978g/（kW·h）。三缸效率偏低是影响机组经济性的主要原因。

2.轴封和门杆系统对经济性的影响

性能试验数据显示：该机组高压门杆、高中压轴封漏汽流量明显高于设计值，说明高中压轴封间隙偏大。整个轴封、门杆系统漏汽流量偏大影响机组经济性约为49.21kJ/（kW·h），约折算煤耗1.853g/（kW·h）。

3.汽轮机通流部分性能分析

图 3 各抽汽口状态过程线

从图3可以看出，制造厂家设计热耗率考核工况THA(Turbine Heat Rate Acceptance)的中低压各段抽汽口的状态参数基本上分布在比较光滑的热力过程线上，而3VWO试验工况的各段抽汽口的状态参数偏离了光滑的热力过程线，其中低压各段抽汽参数的状态点偏离的更为明显。经计算，五、六、七段抽汽口温度分别偏高设计值32.09 ℃、43.35 ℃、52.50 ℃，约影响机组经济性39.87 kJ/ （kW·h）。造成高中压缸各段抽汽温度偏高的主要原因是叶顶汽封间隙偏大。经揭缸检查，造成低压缸各段抽汽温度偏高的主要原因除低压缸叶顶汽封间隙偏大外，低压焊接隔板套变形和低压内缸结合面存在内张口现象，高温蒸汽从密封变形处或结合面张口处窜入各抽汽口。隔板汽封间隙、叶顶汽封间隙偏大和内缸结合面变形是造成三缸通流效率偏低的主要原因。

四、660MW直接空冷机组运行的经济性提高策略

（一）对高中低压缸的流通效率进行动态控制

为了提高经济性，技术人员可以在对660MW直接空冷机组的运行原理进行分析的基础上，利用设备检修等机会对汽轮机的同流面进行改造，使其功能得到进一步的发挥。与此同时，还要对高中低压缸的流通间隙进行调整，通过实时管理和动态控制的方式确保其处于合理的参数范围之内，只有这样才能将流通效率维持在较高的水平，最大程度地降低煤耗率。

（二）对运行负荷进行动态控制

在660MW直接空冷机组日常运行的过程当中，发电厂的工作人员可以根据亚临界状态下机组负荷的变化情况来做好动态调整和合理控制，尤其是要对系统运行的背压进行控制。同时，工作人员还要关注内漏阀门，以此来对空冷凝器的热负荷进行合理控制，最终使整个机组的运行负荷保持在合理的范围之内。尤其是在夏季，机组在运行的过程中背压比较高、变化幅度也比较大，为了提高经济性就要对运行负荷进行关注。除此之外，还要关注锅炉的运行情况，对其内部燃烧状况进行合理控制，采取必要的措施来提高燃烧效率，降低能源消耗。

结语

总的来说，通过对该600MW机组的经济性诊断和节能潜力分析可以发现影响机组经济性的有关问题，查明系统设备存在的主要问题及影响程度。经济性诊断工作是一个系统工程，应有全面的工作计划，总体的工作思路，明确的主攻方向，合理的组织流程，并根据机组的技术特点及存在的有关问题，开展全面的检查分析和试验诊断工作，找出产生问题的原因，寻求解决问题的方法和手段。把工作的重点落实到系统设备的治理和技术改造工作上，有针对性地解决影响机组安全经济运行的主要问题，系统地解决机组存在的综合性技术问题。本文的诊断方法可以被推广到其他的机组当中。

参考文献：

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