空冷雾化对汽轮机真空的影响

空冷雾化对汽轮机真空的影响

张伟雄

张伟雄

陕西北元化工集团股份有限公司热电分公司陕西榆林神木锦界719319

摘要：对在役空冷机组增加雾化降温进行了实践调研分析，得出我国北方地区夏季特殊天气改善机组真空、提高机组出力的主要措施是增加雾化装置，雾化装置能有效提高酷暑天气下机组带负荷能力，实现迎峰度夏的目的；同时对一台125MW汽轮机组增加雾化装置前后机组出力、真空进行对比，进一步证实北方地区迎峰度夏有效的方法是增加雾化降温装置，为了避免雾化后大量水滴下落造成除盐水的浪费，对雾化喷嘴的选型、安装高度给出建议，为同类型机组雾化降温改造提供参考依据。

关键词：汽轮机；空冷；雾化降温

前言

某机组汽轮机为C125－8.83/1.0型，高压双缸双排汽、冲动、单抽、直接空冷凝汽式汽轮机。发电机型号为QF-125-2。机组凝汽系统为直接空冷系统，每台机组设有直径9米，16台空冷风机进行强制冷却，夏季高温季节负荷100MW左右时机组真空52Kpa左右，严重制约机组带负荷能力。

1.雾化降温装置的原理

高压蒸汽在汽轮机中做功后，外排蒸汽通过直接空冷系统进行冷却凝结成水回用，整个空冷系统为真空系统。在北方夏季，由于环境温度高，空冷系统换热效率低，导致汽轮机低压缸排汽压力升高，影响发电机发电负荷。空冷雾化工作原理是：水经过喷嘴雾化后形成一定粒径、一定面积的雾滴面，雾滴在运动过程中与空气充分混合并迅速蒸发，由于水的汽化潜热较大，水蒸发时会大量吸收空气中的热量，从而降低空气的干球温度，然后将降温后湿空气送到空冷散热片上，以提高空冷散热片的换热量，提高机组的运行真空，增加机组夏季运行时的出力[1]。

2.调研分析

2.1调研某330MW自备电厂#5机组改造方案及效果如下：

喷嘴布局方式为：在每台风机上布置80个普通雾化喷嘴，平行散热片两面布置，每面20个，喷嘴与散热片间距为400mm，保证雾化水最大程度的加湿风机出口的空气湿度。

改造后降机组真空效果明显，机组负荷330MW时真空能提高5Kpa，但是形成大颗粒水滴较多，造成除盐水浪费，增加了发电成本。

2.2调研某600MW发电厂#1、2、3、4机组改造方案及效果如下：

喷嘴布局方式为：在每台风机上布置32个德国莱克勒特型不锈钢喷嘴雾化喷嘴，且每个雾化喷嘴设有滤网，平行散热片两面布置，每面16个，喷嘴与散热片间距为400mm，保证雾化水最大程度的加湿风机出口的空气湿度。

改造后降机组真空效果明显，机组负荷600MW时真空能提高5-8Kpa，形成大颗粒水滴较少。600MW机组空冷机组的设计供电标煤耗为330g/KWh。

热工院测试表明，背压每降低1Kpa，供电煤耗约1.5g/KWh。

喷淋降温系统投入后最终使机组背压降低5-8Kpa，发电煤耗率平均降低7.5-12克/千瓦时。每年只需投运90天，每天4-6小时。每天每台机组节约标煤为：

6×105×12×6&pide;106=43吨标准煤，折合费用43*600=25800元。

每天每台机组高温时增发电量（不投运喷淋，负荷最大会降低10%）：

6×105KW×10%×6h=3.6×105KWh，产生效益3.6×105KWh×0.1=36000元。

每台机组每年节约净效益：（25800＋36000-6399）×90＝558万元。

通过对管束加装喷淋降温系统，在最热季节，大大降低了机组背压，提高了机组负荷，为机组在低背压条件安全运行提供的必要的支持。

3.针对上述调研，某125MW发电厂#4机组改造方案及效果如下：

结合上述两家电厂空冷雾化改造方案及实施效果，将125MW机组雾化改造方案优化为：每个风室安装10个喷头，其中6个实心雾化喷头，4个空心雾化喷头，将不锈钢喷嘴安装在A型塔内风机的正上方，均距离风机1~2米处，利用喷嘴喷出的水雾对散热片入口处空气进行冷却，再由空冷风机将冷却的空气送到管束表面，从而提高空气湿度，所形成水雾应在通过管束过程中充分汽化，从而达到降低管束温度和单元内空气温度，提高空冷管束的换热效果的目的。

该项目于2016年10月建成，2017年5月27、28日对雾化效果进行试验分析，参数变化见附表1。根据附表数据得出：环境温度平均为29℃，负荷77MW，雾化系统运行时平均真空值为71.6KPa，雾化系统停运时真空值为66.4KPa，雾化系统启动可提高真空值5.2KPa；另外，机组真空在70KPa左右时雾化系统投运后真空提高不明显，机组真空在60KPa以下雾化系统投运后真空提高较明显。

附表1

5月27日启动雾化水泵机组真空值5月29日停运雾化水泵机组真空值

效益分析：利用插值法算出提高真空5KPa，每台机组3个月可增加发电约457.8万度，按照下网电价0.45元/kwh计算，可减少下网电费为：457.8*0.45=206.01万元。

除盐水用量：雾化喷头耗水量0.2m3/h，一台机组256个雾化喷头耗水量为51m3/h，除盐水成本单价6.83元/m3计算消耗除盐水：51m3/h×6.83元/m3×2160h=78.65万元

№4机雾化安装费用50.2万元，材料费用41.46万元；№3机组增加管道、雾化喷头费用为8万元，两台机组公用分摊每台机组费用49.83万元。

效益计算：206.01万元-78.65万元=127.36万元，49.83万元&pide;127.36万元=0.4年。

由上述可知，单台机组启动雾化水泵提高机组真空和使用的除盐水计算运行三个月盈利127.36万元，分摊设备、安装费用需0.4年收回成本。

4.结束语

由于北方地区夏季温度较高，空冷机组出力受限，增加空冷雾化装置已成为提高机组负荷的有效做法，对机组经济性影响较大[2]。但选用不同雾化喷嘴改造后效果、用水量不同，直接制约机组发电成本。本文通过对对330MW、600MW机组空冷增加雾化降温装置，得出雾化喷嘴、安装高度对雾化效果尤为重要；并针对一台125MW机组空冷雾化改造前后机组运行情况对比，充分说明空冷雾化改造对空冷机组提高出力效果显著，可以供同型式机组空冷雾化改造作为参考。

参考文献：

[1]王松岭，赵文升，刘阳，林阿彪.中国电机工程学报，2008.29.017

[2]王松岭，赵文升，宋立琴，刘阳，动力工程，2008.05-0722-05