火力發電空冷機組節能降耗技術探討

導語：火力發電空冷機組節能降耗技術探討一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

傳統的火力發電廠主要通過濕冷機組進行能源生產及轉換，其消耗的土地資源、煤炭能源及水資源較大，對于我國富煤少水的地區工業技術發展能源消耗的平衡有較大影響，而通過采用空冷機組則能夠有效的利用外界空氣替代傳統冷卻介質水，從而排出的高溫蒸汽，有效的降低了水資源，也是目前富煤少水地區所采用的重要火力發電技術。

1空冷電廠的能耗

空冷電廠中主要分為直接空冷系統（ACC）電廠及間接空冷系統（F-ISC）電廠，筆者主要通過分析單機容量為600MW的兩類空冷電廠能耗，從而比較其能耗特征。某ACC亞臨界2×600MW電廠，其供電煤耗為每小時351g/kW，而其裝機取水量為每秒0.197m3/GW，而其空冷站點占地為12.56m2/MW，空冷單容廠用電為12.32kW/MW，其中每臺空冷機產生的噪聲為70dB。而某F-ISC亞臨界2×600MW電廠供電煤耗為每小時347g/kW，其裝機取水量為每秒0.085m3/GW，而其空冷站點占地為31m2/MW，空冷單容廠用電為8kW/MW，其主要采用自然通風方式，無噪聲[1]。而亞臨界2×600MW電廠為常規濕冷系統，其供電煤耗量為每小時329g，但其裝機取水量在考慮節水30%后為每秒0.56m3/GW。通過比較三種發電廠系統的供電煤耗量及耗水量，采用空冷機組能夠有效的節約水資源的消耗，但其耗煤量較高，因而為降低其供電煤耗，需進行一定的改造。

2火力發電空冷機組節能降耗技術

火力發電中空冷機組的節能降耗技術也主要分為間接空冷機組及直接空冷機組的節能降耗，而其降耗途徑主要是從容量的改造、空冷熱電聯產的發展、超臨界空冷機組發展、運行方式合理及空冷氣輪機、聯合循環空冷機組等的改造。

2.1間接空冷機組

間接空冷機組主要是利用自然通風空冷塔運行，某發電廠中采用20MW超高壓參數的空冷氣輪機，其機組熱能消耗大約為9002kJ/kW•h，每年的耗煤量超過標準量約2.46t，而當在高溫炎熱時節更容易降低機組的滿發背壓，從而使其發電出力降低。通常當環境氣溫處于23℃時，機組額定功率為20萬kW，則其僅帶負電荷為13.8萬kW，而其消耗煤量達到396.5g/kW•h。而在改進是則可針對其機組容量進行改進，主要是將其末級葉片高度由680mm降低為580mm，并將其滿發背壓改由原來的17.6kPa提升為29kPa，且最高值為32kPa，阻塞背壓則改為5.5kPa，而設計背壓則由5.3kPa改為8.8kPa。經過改進后能夠有效的降低機組的熱能損耗，其熱耗為8367kJ/kW•h，而夏季帶負電荷能力也提高至20萬kW，且其供電消耗煤量也降低至375g/kW•h。在進行空冷機組節能降耗改造時還需考慮其運行方式的合理性，而間接空冷機組中影響其供電煤耗的主要因素為環境氣溫段、風環境、防凍影響及運行方式幾方面[2]：①不同地區、不同氣溫段中超高壓參數為20萬kW的空冷機組其發電煤耗也會受到不同影響。當氣溫高于30℃時其發電煤耗增加則更多，而當氣溫處于15℃的中段時其發電煤耗則較低，而當其環境氣溫為全程氣溫段時機組的煤耗量則每年要高出8.5~9.0g/kW•h，因而在環境氣溫低于15℃時且時間較久的偏冷地區對于空冷機組的運行極為有利，能夠有效的降低發電煤耗。②風環境對間接空冷機組的影響，間接空冷機組的空冷散熱器通常是與自然通風的空冷塔塔外布置，而其受到風環境的影響則更大，能夠影響空冷機組的帶負荷能力及發電煤耗。當環境風速處于3.4~5.4m/s的微風階段則極易影響機組的瞬間電負荷，其機組所帶的額定負荷能力僅占60%，嚴重影響帶負荷能力及發電能力，也大大提高了空冷機組的發電煤耗值。此外，當氣溫處于或低于5℃時為防凍期，而其全年氣溫較多低于5℃的地區，其空冷塔出水的溫度也應保持在20℃，但其實際則需溫度為25℃，因而需增加發電煤耗確保其機組安全穩定運行。③當機組運行不當時也會對其發電煤耗產生影響，例如當夏季時期干燥缺水時，電廠依然采用空機組投運，因而不但增加了空冷機組的發電煤耗，也降低其使用性能。由此可見，間接空冷機組雖能有效的節省水資源，但其發電煤耗遠比濕冷機組較高，而隨著近年來相關專家不斷對其空冷氣輪機加以改進。主要針對其能夠在高溫段提高其帶負荷能力，低溫時保證滿負荷運行，而其投運時間降低，運行時間增加，從而保證其運行方式的合理性，能夠有效的降低空冷機組的發電煤耗，且已逐漸實現帶額定功率20萬kW的運行[3]。

2.2直接空冷機組

直接空冷機組主要通過鼓風式機械通風的空冷風機群組成，以集群方式運行。而目前直接空冷機組中采用熱電聯產或以大代小、增加容量的方式能夠取得較好的節能降耗效果。某熱電廠中通過單機最大容量為2.5萬kW的2×MW空冷供熱機組替代老式空冷機，其機組為小火電凝汽機組，有效的通過小型機組實現大面積供熱，且能夠節約發電煤耗。經統計分析，在經改造后其年底耗煤量僅為360g/kW•h，不但有效的降低了耗煤量，也能節約用電，取得較大的工業生產的經濟效益。在改造中還應主要機組中空冷風機群的運行模式，針對其為實現直接空冷機組的節能、防凍、降噪等目的，改造時應針對其配備低電壓變頻器伴隨空氣溫度、帶負荷能力、空冷風機群的轉速瞬間調整等方面進行改造。首先，針對其春秋季進行優化調整區的運行模式，由于其環境氣溫段大多處于3~20℃時為春季保護運行模式，因而通過簡單的調整空冷風機群的轉速則能保證機組經濟、可靠的運行，且其發出電力往往高于以往平均功率，也能大大降低發電煤耗。而當夏季時處于高溫時節，其氣溫基本大于20℃以上時為保護運行模式階段，因而采用定速運行的方式[4]。當夏季時應確?？桌浞鍣C群在額定的轉速下運行，或其轉速高于額定轉速10%，但其耗煤量較高，處于高峰時節，但其歷時較短。而冬季時溫度處于3℃以下為保護運行模式階段，其通常在全年中所占日歷較長，而其主要是針對空冷機組進行防凍運行，通常以低速運行的模式，保證機組運行、生產的穩定性，也能有效的降低發電煤耗及用電消耗。由空冷風機群于集群運行的方式能夠在保證空冷機組背壓不變時有效的降低風機群的運行速度且可停止部分機群運行，因而有效的降低了耗電量。直接空冷機組運行中應盡量保持個同列風機的頻率相同，從而在保證空冷機組背壓不變時有效的降低各風機群的運行速度，通常直接空冷機系統中將所有空冷風機以半速運行能夠有效的降低耗電量，且不影響其穩定生產[5]。直接空冷機組節能降耗技術能夠有效的降低水資源的消耗，因而在缺水地區采用能夠取得較好的效果，通常采用燃煤IGCC空冷發電技術，能夠有效的提高燃煤的利用率，且節水率較高，并能解決燃煤污染的問題，具有較高的節能環保價值。為進一步降低水資源、煤礦資源等的消耗，發展1000MW超超臨界空冷機組具有較大意義，普通的600MW標準煤耗指標中工況下發電標準煤耗為300.9g/kW•h，其加權平均發電標準煤耗為312.2g/kW•h，而1000MW空冷機組工況下發電標準煤耗為281.3g/kW•h，加權平均發電標準煤耗為292.7g/kW•h，有效的降低了發電煤耗[6]。在對火力發電空冷機組進行節能降耗改造時除需考慮其自身機組適應狀況外，還需針對其所處的地區氣候合理分析改造。例如末級葉片的高度則應依據南北地區的氣候差異適當調整。其次，改造中還應針對用戶需求狀況分析，確保其經濟改造?？赏ㄟ^空冷熱電聯產機組將損失的冷源轉化為供熱熱源，實現綜合用能、聯產節能的效果，而對于氣候偏冷的地區則可依據其采暖供熱需求采用空冷汽輪機抽汽作為熱源，從而實現火力發電供熱，但其空冷凝汽機改為空冷供熱機組能夠更為有效的降低其發電煤耗。

3結束語

火力發電空冷機組節能降耗的技術主要為間接空冷及直接空冷兩種機組的系統改造技術，能夠有效的降低煤礦、水資源的消耗，間接空冷機組主要針對空冷汽輪機低壓缸及末級葉片的高度進行調整改造，并保證其運行方式的合理性。而直接空冷則主要是通過對其容量、集群、空冷供熱機組等方面進一步改造，且發展1000MW超超臨界空冷機組，從而有效的降低電耗及發電煤耗，實現節能降耗目標。

作者:李波 單位:中國電建集團四川電力建設三公司

參考文獻:

[1]楊志平.大型燃煤發電機組能耗時空分布與節能研究[D].華北電力大學，2013.

[2]王佩璋.火力發電空冷機組節能降耗的技術途徑[J].電力勘測設計，2009，03：45~48.

[3]楊勇平，楊志平，徐鋼，王寧玲.中國火力發電能耗狀況及展望[J].中國電機工程學報，2013，23：1~11+15.

[4]周一工.中國燃煤發電節能技術的發展及前景[J].中外能源，2011，07：91~95.

[5]戴新.多機組火力發電廠供電煤耗計算及管理系統的開發與研制[D].華北電力大學（北京），2003.

[6]路鵬.漳山發電公司600MW機組空冷改造工程分析[D].華北電力大學，2014.