空冷机组空冷岛节能综合改造方案分析

空冷机组空冷岛节能综合改造方案分析

康卫东  隋洪波

国能宁夏鸳鸯湖第二发电有限公司  750410

摘要：这篇文章详细阐述了一种专门为空冷机组设计的全面节能改造策略，特别是关于空冷尖峰凝汽器增强冷却系统以及空冷岛清洗系统的改造策略、改造原理以及改造成果。该方案通过提高空冷岛的热交换效率和减小热损失，降低能耗，提高效率，实现节能减排的目的。

关键词：空冷机组；节能改造；尖峰凝汽器；冲洗系统

1引言

随着能源的日益紧张和环保要求的不断提高，节能减排已经成为各行业发展的重要主题。在电力行业中，空冷机组是一种广泛应用的设备，其在运行过程中存在着一定的能源浪费。因此，开展空冷机组的节能改造具有重要的现实意义。

2存在的问题分析

A电厂的两台600MW的超临界直流空调设备（5号和6号）所采用的直流空调系统以及关键设备的冷却设备的关键部分就是一种巨型的单排扁平翅片管，同时，超临界直接空冷机组配备了56个冷却风扇，主变压器则位于冷却岛的下方。由于5号与6号空冷机组的地理环境影响和近年来气候变暖，夏季的工作背压持续上涨，现已接近40kPa（设计背压为29kPa）[1]。因为机组的真空度不足，所以燃料的消耗增加，并且还可能产生凝结水精处理无法正常运行的问题，甚至可能出现超负荷的状况，这对机组的安全性和经济效益构成了巨大的挑战。

为了解决这些问题，对5号和6号机组进行了以下改造：

首先，对空冷尖峰凝汽器的冷却设备做出了优化和更新。接着，对空冷岛进行了微正压检漏改造。经过优化，提高了设备的精确度，减少了设备的操作压力。

3空冷尖峰凝汽器强化冷却系统改造

3.1 改造原理

对5号与6号机组的600MW直流空调尖端冷却设备进行优化的主要目的是最大限度地利用水冷的特点，尽管这将导致某种程度的水资源浪费，但是能将空调设备内的部分缺氧气体引入湿式尖端凝结器进行吸附，从而有效地提高空调设备的传热效率。改造方案可见图1。

图１ 改造示意图

3.2改造方案

（1）推出了一款创新的湿式尖峰凝汽器。该器械以侧向输送汽体的方法运作，具有高度的设计灵活性，不仅可以减少开支，也可以节约空间，还可以显著提高换热效率。该尖峰凝汽器材被置于DN6000mm的排汽总管内，而且，将其整体的换热区域增加到5000平方米，同时也可以对200~300t/h的蒸汽实现分离。（2）构建全新的机械冷却塔和一个循环水泵房。它们将与现有的机械冷却塔共同运行，同时，5号与6号机组的循环水系统由最初的母管控制改造成了单元控制。（3）将最大化利用城市的水资源，达成零排放。此次工程的冷却塔均为城市供应水资源，未造成任何水资源的浪费。同时，所有的塔式机械制造出的废水将被输送至脱硫装置，以保证零排放。（4）对尖峰循环水系统进行了全面的改造。在所有的机器的尖峰循环水系统和辅助水泵的系统里，都实施了入口流道的物理分隔，同时在出口流道上配置了连接门。此策略不只确保了尖峰高温水与辅助水泵的低温水的区分，还确保了辅助水泵的运行是安全且稳定的，在辅助水泵发生问题时，可以借助尖峰水泵进行供水。（5）对5号机力塔的设计进行改良，在其中的一个位置实施尖峰和辅助机械的循环水共享方案，以最大化发挥机力塔的使用价值。（6）6号机组的两个配套水泵风机已经经过优化。其中，两台风机采取双速设计，其余三台电机采取单速运作，目的在于尽可能地提高风机的电能利用率。（7）针对尖峰凝汽器的抽真空系统做出了升级，并且针对其凝结水系统做了相应的调整。真空抽取系统与当前空调设备的真空管道直接相连，以确保冷却设备的正常运行状态。

3.3 改造效果

空冷尖峰凝汽器强化冷却系统改造后，空冷机组的换热能力得到了显著提升。根据测试数据，在夏季高温天气下，改造后机组的运行背压降低了10kPa，相当于降低了机组煤耗约3g/kWh，每年可减少二氧化碳排放量约2000吨。

微正压检漏技术的应用提高了设备的精确度，同时也减轻了设备的操作压力。改造后，机组的严密性提高了20%，凝结水精处理系统也能正常投运，保证了机组的安全经济运行[2]。

主变压器顶部的风扇叶片被自动清洗并配置了清洗水导流器，这极大地提高了空调冷却塔的散热效率。改造后，空冷岛的换热效率提高了15%，减少了热损失，进一步降低了能耗。

机组整体改造后，不仅降低了能耗和排放，也提高了机组的效率和安全性。两台600MW的超临界直流空调设备（5号和6号）已经得到了修复，无论何时都能够维持平稳的工作状态，这有效地保障了电站的安全性以及其经济效益。

4空冷岛冲洗系统改造

A电厂附近有大批的石灰工厂和钙工厂，这使得空气中的尘埃浓度增加，很可能导致空冷岛的换热管道翅膀被阻塞，从而对空冷岛的换热性能产生负面影响。尽管GEA的单面半自动清洁系统被应用于初级的翅膀设计，然而，该系统存在需要手动操作爬梯、仅适合单一方向的清洁的缺陷，对其清洁效率产生了显著的影响。主变压器的高压输出线长期未被在线清洗，导致24个空调冷却器单元的翅片受到了严重的影响，其换热效率受到了极大的损害。为了减少机组的煤炭消耗，并且提升风扇叶片的换热性能，必须采用策略来确保所有风扇叶片的在线清洁以及提高空调冷却器叶片的清洁效率。

4.1 改造方案

高压水处理设备置于清洁系统中，其冲击强度和喷射装置的移动速率完全受到清洁状况的影响。这套设备无论处于水平还是垂直的方向，都能够自动地对A型塔的散热器两边的高压水进行冲刷。在空冷岛清洗流程里装有橡皮管，从而缩短了橡皮管的替换周期。三单元机高压水清洗系统的主管道和5号机组清洗系统通过联络管相互连接。

对主变压器顶部的空冷岛风机翅片进行改良，并配置了清洁水流动设备，这样可以使得在清洁翅片的过程中，清洁水能够聚集到翅片的外侧，还对风筒外侧的钢板区域实施了全方位的防水措施，并且在风筒的边缘添加了高度至少110mm的阻水钢板，以构建一个密封的排水槽。这两根DN100的PE管被引入到这个封闭的区域，被汇集并输送到主变南部的空调冷却塔的南端，废液将通过这个空调冷却塔的管道流向地面。在清洁翅膀的部分时，需要启动导流的“伞”，以避免废液从主变的管道中流向地面。

4.2改造效果

经过改进，112个风扇叶片的全面在线清洗工作已经完成，并且清洗过程实现了完全自动化。这使得清洗的过程显著加快，从14天的原始清洗周期减少到3~5天，使得空调叶片可以一直维持清洁。在主变压器上方安装导流装置，24个原本无法清理的叶片就可以被清理，其背压会减少1~2kPa，而清洗系统的改进使得真正的背压减少1~3kPa，具有显著的节约能源成效。

结语

A工厂的空调装置的高精度冷凝器系统的改良、微压泄露的监控、自动清理空调岛和主变压器顶部的风扇叶片的清洗水流装置的更新，成功地应对了目前中国空调装置顶部的空调岛叶片清洗的可能危险和空调装置的真空系统泄露的问题。对5号和6号风扇的112个叶片实施了全程在线的高效清洁，既提高了风扇的准确性，也降低了风扇的工作负担。还通过优化尖端系统以及现有的空气冷却系统的运行，保证了电力、燃料、水的最优利用，因此提高了风扇的经济收益和安全性。

参考文献

[1]李刚.超临界直接空冷机组空冷岛节能综合改造[J]. 河北电力技术,2017,36(3):50-53.

[2]李刚.王永生．主变压器上方风机翅片加装冲洗水导流装置的研究[J].河北电力技术,2013,32（5:67-69）.