研讨技术成果,拓展应用空间

全国火电空冷机组技术交流研讨会于2005年11月16～17日在山西大同召开。来自全国火电空冷机组的运行、调试、设计、建设、科研、高校的领导专家近150个单位、300余人，聚集一堂交流近2～3年来投产的大型（200MW、300MW、600MW）火电直接空冷机组的设计、调试、建设与运行情况，研讨了直接空冷机组遇到的热点问题，参观了国电大同发电有限责任公司600MW直接空冷机组的现场。     

采用直接空冷和中水回用技术建设节水型火电厂

采用直接空冷和中水回用技术建设节水型火电厂是我国富煤缺水的北方发展电力工业的必然选择和发展趋势。大同发电公司2×600MW直接空冷火电工程是在消化吸收国外相关技术的基础上,组织各参建单位联合攻关建成的我国首台采用直接空冷和中水回用技术600MW级大型火电工程。根据工程建设和运行实践,总结了直接空冷技术应用特点和中水利用技术、系统运行情况等,该工程对我国建设节水型火电厂具有重要示范作用。     

600MW机组空冷系统排汽压力控制与自动防冻保护

简要介绍了内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司600 MW空冷火电机组直接空冷控制系统的构成,着重讲述直接空冷系统的排汽压力控制、空冷风机控制步序及冬季直接空冷系统的防冻保护,对已经使用空冷系统的机组提供一定的参考借鉴。     

大机组空冷系统电功率变化趋势

分析比较了300MW、600MW、1000MW3种机组采用间接空冷系统和直接空冷,系统方案时电功率的变化趋势,得出：机组容量为300MW、600MW时,间接空冷系统电功率小于直接空冷系统电功率;机组容量为1000MW时,间接空冷系统电功率大于直接空冷系统电功率。     

300MW直接空冷机组结构特点

鉴于火电机组空冷技术的广泛运用,本文通过对300 MW空冷机组系统的概述,简要对直接空冷原理及流程进行了说明,主要介绍300 MW直接空冷机组与湿冷机组在结构和系统的差别。从而为300 MW空冷机组的运行和仿真提供帮助。     

建设1000MW级空冷机组需重点研究的问题

结合国内3大动力集团1 000 MW级空冷汽轮机的最新研究成果和山西省内几个1 000 MW级火电机组工程前期工作成果,论述了山西省建设1 000 MW级火电空冷机组需重点关注和研究的空冷系统的选择、空冷汽轮机的可行性分析、大件设备运输方案的研究等几个问题.分析得出可根据厂址条件、燃煤价格及环境容量等因素选择直接空冷系统或间接空冷系统,1 000 MW级超超临界空冷汽轮机技术上是可行的,大件设备运输问题可以得到解决.     

大型直接空冷机组设计选型探讨

通过对几种600MW级直接空冷机组设计参数和实际运行情况进行对比,得出直接空冷系统容量选择和抗干扰能力选择的建议,对电厂空冷机组设计选型相关方面进行探讨,为电厂设计选型招标提供借鉴.     

我国火电直接空冷技术的创新与优化发展

为满足我国七大煤电基地和电力中长期发展规划的需要,围绕已投运的600 MW亚临界火电直接空冷机组运行中的一些问题,提出了热风回流威胁停机的解决方法、一体化排汽联合装置和空冷新系统。指出我国火电空冷机组将在北方七大煤电基地建设的同时获得很大发展。     

600MW火电机组空冷技术的研发与工程示范

鉴于我国资源分布的特点、电力工业的发展需要和国外对空冷技术垄断的实际情况,自主研究开发火电厂空冷技术十分必要且意义重大。通过试验研究、模拟计算、工艺开发、设备研制、工业试验、工程示范等方法和手段,进行空冷系统关键技术研究,掌握了空冷系统设计技术和运行技术,研制了空冷系统关键设备,完成了工程示范。工程示范结果表明,空冷系统各项技术指标达到或超过设计要求。部分研究成果已编入国家有关设计标准。项目所研发的技术已应用于国内23台600 MW以上容量的火电机组。     

我国首台600MW直接空冷机组投产

日前,由国电电力大同发电有限责任公司负责建设的2×600MW直接空冷机组工程首台机组正式投产发电。作为国家“西电东送”重要项目和重点工程,该工程科技含量高、新技术应用多、建设管理难度大。这项工程创出了600MW机组的几项国内第一:首次采用直接空冷技术,比常规机组节水2/3以上,对我国北方缺水地区建设大容量发电机组有示范作用;首次全部利用城市中水作为生产用水,对提高城市污水利用率具有示范作用;首次采用100%烟气脱硫,对大型烯煤机组脱硫具有示范作用。另外,该工程选用的中水超滤系统、凝结水精处理系统、600MW机组配用电动给水泵等技术均属国内首创。据悉,该机组168h试运行期间平均负荷率达100.45%,直接空冷系统性能良好,节水效果明显。中水处理系统完全达到设计要求,发电废水基本实现零排放。工程事故实现了堆目标,造价低于4000元/kW。第2台机组有望比计划提前8个月,于今年上半年投产。     

影响空冷气象对比观测成果的几个问题

提供能客观反映空冷电厂空冷器布置区域实际情况的气温、风速及风向等空冷气象参数,目前最可行、最可靠和普遍认可的方法就是进行空冷气象对比观测,利用对比观测成果对气象台站资料进行反演还原。本文在总结近几年不同单位完成的空冷气象对比观测工作的基础上,对可能严重影响对比观测成果准确性和代表性的几个主要问题进行了分析,并提出了相应的解决办法,以期对今后的空冷气象对比观测工作起到指导和借鉴。     

大型直接空冷系统的防冻研究与措施

针对直接空冷系统严寒环境下出现的冻裂问题,对空冷系统的运行进行了分析,结合华电宁夏灵武发电有限公司的实际情况提出了防治对策。指出通过合理的空冷岛结构,优化的运行过程中针对不同环境条件的风量调节等措施,可有效克服直接空冷系统运行中出现的冻结问题,从而提高机组安全经济运行水平。     

600MW空冷机组风机运行研究

对某600MW空冷机组直接空冷系统变工况特性进行计算分析,得到机组背压随风机风量的变化曲线。研究了风量和环境温度对背压的影响,提出了在一定的背压下如何确定风机运行所需风量和台数的方法,从而算出整个风机群的耗电量,为电站实际运行提供参考。     

SCAL型间接空冷系统设计参数的优化

本文根据多个SCAL型间接空冷系统的工程设计,分析了ITD、迎面风速、散热器高度、塔形尺寸等设计参数对空冷系统规模的影响。比较了煤价、成本电价对空冷电厂年总费用的影响。衡量了环境风及“三塔合一”中脱硫岛布置对空冷系统换热性能的影响。提出了指导SCAL型间接空冷系统设计参数优化的原则。     

基于灰色预测的空冷型PEMFC发电系统实时最优温度无模型自适应控制

空冷型质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电系统的输出性能受工作温度、气体流速、尾气排放间隔等操作参数的影响,其中工作温度是影响输出性能的关键因素。针对空冷型PEMFC发电系统温度控制所具有的非线性、时滞、慢时变等复杂特性,提出基于灰色预测的无模型自适应控制方法实现实时最优温度控制。该方法将灰色预测的结果代替发电系统当前工作温度测量值。实验结果表明:所提方法能够在不同负载条件下实现对发电系统最优温度进行实时跟踪。与增量式PID控制相比,所提方法有效减小了系统的超调,使发电系统输出功率更平稳,有利于发电系统的长期稳定运行,延长电堆的使用寿命。且所提方法仅根据PEMFC输入输出数据在线对控制器进行调整,对PEMFC参数不敏感,可应用于类似空冷型PEMFC发电系统。     

SCAL型间接空冷系统防冻研究

基于国内多个间接空冷电厂在实际运行中遇到的防冻问题,从设备选型、控制系统及实际运行等方面分析了空冷散热器管内发生冰冻现象的原因。结合我国“三北”地区的气象特点,提出可供SCAL型间接空冷系统采用的设计和运行方面的防冻措施,为SCAL型间接空冷系统在“三北”地区的应用提供了防冻技术支持。     

火电厂空冷平台结构参数对空冷单元换热的影响

利用计算流体力学软件（FLUENT）,采用标准κ-ε湍流模型对火电厂直接空冷机组空冷平台的外部流场进行数值模拟,分析了风速、挡风墙高度、空冷平台高度等对空冷换热单元换热效率的影响。根据既定模型给出了挡风墙高度和空冷平台高度对空冷单元换热效率影响的趋势曲线,为改进直接空冷机组的设计具有一定的指导作用。     

Dry сoolers and air-condensing units (Review)

The analysis of factors affecting the growth of shortage of freshwater is performed. The state and dynamics of the global market of dry coolers used at electric power plants are investigated. Substantial increase in number and maximum capacity of air-cooled condensers, which have been put into operation in the world in recent years, are noted. The key reasons facilitating the choice of developers of the dry coolers, in particular the independence of the location of thermal power plant from water sources, are enumerated. The main steam turbine heat removal schemes using air cooling are considered, their comparison of thermal efficiency is assessed, and the change of three important parameters, such as surface area of heat transfer, condensate pump flow, and pressure losses in the steam exhaust system, are estimated. It is shown that the most effective is the scheme of direct steam condensation in the heat-exchange tubes, but other schemes also have certain advantages. The air-cooling efficiency may be enhanced much more by using an air-cooling hybrid system: a combination of dry and wet cooling. The basic applied constructive solutions are shown: the arrangement of heat-exchange modules and the types of fans. The optimal mounting design of a fully shopassembled cooling system for heat-exchange modules is represented. Different types of heat-exchange tubes ribbing that take into account the operational features of cooling systems are shown. Heat transfer coefficients of the plants from different manufacturers are compared, and the main reasons for its decline are named. When using evaporative air cooling, it is possible to improve the efficiency of air-cooling units. The factors affecting the faultless performance of dry coolers (DC) and air-condensing units (ACU) and the ways of their elimination are described. A high velocity wind forcing reduces the efficiency of cooling systems and creates preconditions for the development of wind-driven devices. It is noted that global trends have a significant influence on the application of dry coolers in Russia, in view of the fact that some TPP have a surface condensers arrangement. The reasons that these systems are currently less efficient than the direct steam condensation in an air-cooled condenser are explained. It is shown that, in some cases, it is more reasonable to use mixing-type condensers in combination with a dry cooler. Measures for a full import substitution of steam exhaust heat removal systems are mentioned.     

基于信息物理融合的间接空冷机组冷端系统运行优化

随着我国能源消费与供给革命不断推进,火电企业发展形势日益严峻,需要在新一代能源系统中提高自身竞争优势。在系统阐述电站信息物理融合系统(cyber physical system,CPS)的体系结构和应用模式的基础上,提出基于CPS的火电机组生产过程表征与运行优化方法,并针对间接空冷机组冷端系统优化开展模型验证与案例分析。采用数据驱动方法建立间接空冷机组冷端CPS模型;利用机组历史运行数据修正汽轮机级组效率曲线,构建汽轮机变工况模型;通过BP神经网络回归预测空冷塔出口水温,协同优化得到变频泵最佳运行频率。案例机组运行数据分析结果表明:采用该冷端CPS模型及优化策略可降低机组供电煤耗0.9g/kWh,有效提升机组经济性。