空冷技術學習調研情況匯報中國電力國際有限公司工程建設部二OO九年三月二十日引言2008年12月19日，國家能源局以國能局電力函［2008］142號文批復同意山西神頭發(fā)電責任公司“上大壓小”項目2×600MW超臨界空冷機組工程開展前期工作。鑒于中電國際在建及運行電廠均未涉足過空冷機組，為此中電國際工程部曾于2008年11月策劃組織了一次空冷機組技術專題講座，為空冷技術的學習了解奠定了基礎。隨著神頭空冷機組建設項目“路條”的取得，在公司領導王總的關心和指導下，由中電國際工程部負責組織策劃，會同中電國際生產部、神頭發(fā)電公司及華北電力設計院有關領導和專業(yè)人員，前往山西大同二電廠、山西陽城電廠和陜西銅川電廠共三家已投產的空冷電廠進行學習調研，并專程赴西北電力設計院就陜西寶雞二電廠空冷機組煙塔脫硫三合一的設計進行交流和學習。下面就學習和調研情況進行簡單匯報。目錄調研的空冷電廠基本情況直接空冷與間接空冷技術比較直接空冷和間接空冷的經濟性比較煙塔脫硫三合一其它問題一.調研的空冷電廠基本情況項目國電大同二電廠（二期）國電大同二電廠（三期）大唐陽城電廠（二期）華能銅川電廠建設規(guī)模2×600MW亞臨界直接空冷機組2×660MW超臨界直接空冷機組2×600MW亞臨界間接空冷機組2×600MW亞臨界直接空冷機組投產時間兩臺機組分別于2005年4月和7月投產。在建兩臺機組分別于2007年8月和9月投產。兩臺機組分別于2007年11月和12月投產。汽機供貨哈爾濱汽輪機廠哈爾濱汽輪機廠哈爾濱汽輪機廠東方汽輪機廠空冷方式直接空冷直接空冷帶表面式凝汽器的間接空冷直接空冷空冷島供貨方德國GEA總承包進口北京龍源國產匈牙利EGI公司進口哈空調國產二.直接空冷與間接空冷的技術比較空冷凝汽器汽輪機排汽管道軸流風機凝結水回水直接空冷軸流風機陽城電廠間接空冷塔間冷塔內高位膨脹水箱間冷塔X型柱后垂直布置的空冷散熱器間接空冷系統(tǒng)項目簡介海勒式間接空冷系統(tǒng)混合式凝汽器+垂直布置空冷塔散熱器哈蒙式間接空冷系統(tǒng)表面式凝汽器+水平布置空冷塔散熱器SCAL間接空冷系統(tǒng)表面式凝汽器+垂直布置空冷塔散熱器。由華北電力設計院設計，陽城電廠采用了此方案。項目直接空冷間接空冷（表面式凝汽器）原理介紹直接空冷系統(tǒng)是指汽輪機排汽直接用空氣來冷凝，由軸流風機提供冷卻空氣。汽輪機排汽通過排汽管道送到室外的空冷凝汽器內，空冷風機使空氣流過散熱器外表面，將排汽冷凝成水，凝結水再經泵送回汽輪機的回熱系統(tǒng)。帶表面式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)由表面式凝汽器與空冷塔構成。與常規(guī)的濕冷系統(tǒng)基本相仿，不同之處是用表面式對流換熱的空冷塔代替混合式蒸發(fā)冷卻換熱的濕冷塔，用潔凈的除鹽水代替濕冷機組的水質較差的循環(huán)冷卻水，以避免冷卻水管道臟污堵管，或結垢而降低冷卻效果。項目直接空冷間接空冷（表面式凝汽器）系統(tǒng)組成直接空冷系統(tǒng)主要包括排氣管道、蒸汽分配管、管束、下聯(lián)箱、風機組、空冷平臺、風機橋架、清洗系統(tǒng)等。間接空冷系統(tǒng)主要包括表面式凝汽器、空冷散熱器、空冷塔、空冷散熱器、充水排水系統(tǒng)、補水穩(wěn)壓系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)以及循環(huán)水系統(tǒng)等。關鍵部件空冷凝汽器的散熱元件管束形式（單排管和多排管之分）、大口徑排汽管道、空冷軸流風機、減速機、真空蝶閥等。表面式凝汽器、空冷散熱器、循環(huán)水泵等。運行維護直接空冷系統(tǒng)相對簡單，控制系統(tǒng)也不復雜，運行調整比較簡便。但大型軸流風機多（一臺600MW機組一般需配置56臺風機），檢修維護工作量較大。間冷系統(tǒng)由于增加了中間的冷卻環(huán)節(jié)，系統(tǒng)設置相對復雜一些，但維護工作量與直冷系統(tǒng)相當。項目直接空冷間接空冷（表面式凝汽器）整體布置為了減少夏季熱風對空冷系統(tǒng)的影響，空冷平臺布置時應盡量避開熱風回流，同時直冷主廠房布置受風向影響較大。間接空冷機組主廠房的布置方位受風向的影響較小，廠平布置比較靈活。占地面積直冷系統(tǒng)空冷凝汽器高架布置在主廠房A列外場地上，每臺機空冷凝汽器平臺約長×寬=96×85米2?？绽淠髌脚_下面可以布置變壓器、出線架構等設施。間接空冷每臺機組配一座占地約16000米2的空冷塔（平圩一座濕冷塔占地約11600米2），加上兩塔間需拖開的距離，兩臺機比直接空冷多占地約4公頃。環(huán)境風影響直冷機組存在夏季熱風再回流的影響，另外直冷機組對環(huán)境風速及風向很敏感，機組背壓隨環(huán)境氣溫、風速及風向影響大。根據有關資料數據表明，對于直接空冷機組，大風影響汽機背壓變化約10kPa。調節(jié)空冷塔進風口的百葉窗，可以減少大風對空冷系統(tǒng)的影響。夏季防范熱風的能力強于直冷。間接空冷相對于直接空冷系統(tǒng)，受環(huán)境風影響較小，機組安全穩(wěn)定性較高。項目直接空冷間接空冷（表面式凝汽器）防凍性能直接空冷系統(tǒng)采用適當的順逆流比例配置，在低氣溫和低負荷工況下，能有效地防止蒸汽過冷卻和凝結水結冰，避免空冷凝汽器損壞；軸流風機采用調頻控制，調節(jié)空冷凝汽器的進風量，達到防凍的目的。間接空冷系統(tǒng)在空冷塔進風口裝設百葉窗及啟閉執(zhí)行機構，冬季可以通過控制百葉窗的開度來調節(jié)循環(huán)水系統(tǒng)的水溫，達到防凍的目的。噪聲問題直冷機組的空冷風機群產生的噪音，會造成廠區(qū)環(huán)保超標問題，為此需采用低噪音軸流風機，必要時還需在電廠圍墻外設置防噪音距離。間接空冷基本無噪聲問題。電廠用戶評價項目直接空冷間接空冷環(huán)境風問題大同二電廠和銅川電廠均反映直冷機組對環(huán)境風比較敏感，機組背壓變化大，對運行人員要求高。針對直冷機組對大風敏感問題，電廠方面已摸索出應對措施，如：設置擋風墻，根據天氣預報提前降低背壓運行以及大風時降負荷運行。大同二電廠僅在投產初期發(fā)生過一次因大風跳機事故，而銅川電廠未發(fā)生此類問題。采用間接空冷的陽城電廠反映未發(fā)生此類情況。冬季防凍問題針對直冷機組的冬季防凍問題，電廠反映可以通過采取相應措施，如：在設計選型、冬季運行控制冷卻風量等方面著手。大同二電廠和銅川電廠均反映直冷機組經過冬季嚴寒的考驗，未發(fā)生凍壞影響機組安全運行。間冷在冬季運行可通過加強溫度監(jiān)測、關閉部分百葉窗運行等措施，有效應對冬季防凍問題。陽城電廠投運已兩年，已順利度過兩個冬季的考驗，未發(fā)生凍壞影響機組安全運行。項目直接空冷間接空冷檢修維護問題大同二電廠反映直冷機組系統(tǒng)簡單，檢修維護工作量不大。但銅川電廠業(yè)主反映主機空冷島有多臺空冷風機葉片斷裂問題，也可能是設備安裝問題。但業(yè)主反映其小機間冷系統(tǒng)維護工作量很??；陽城電廠反映間冷系統(tǒng)檢修維護量小。廠用電率問題直接空冷一臺機組56臺空冷風機，全部風機電耗約6160kW。銅川廠用電率為7.5%（采用2×50%汽泵）。間接空冷一臺機組需3臺功率為2000kW的循環(huán)水泵，全部電耗約為6000kW。陽城廠用電率為8.81%（采用3×50%電泵）三.直接空冷和間接空冷的經濟性比較調研電廠空冷島投資情況單位：萬元序號工程名稱空冷島設備供貨廠家空冷方式空冷島投資工程總投資空冷島投資占總投資比例1國電大同第二發(fā)電廠二期工程德國GEA直接空冷5500049600011.09%2國電大同第二發(fā)電廠三期工程北京龍源直接空冷420004400009.55%3大唐陽城發(fā)電廠二期工程匈牙利EGI公司間接空冷440004600009.57%4華能銅川發(fā)電廠新建工程哈空調直接空冷300263900007.70%空冷島設備價格與設備進口、整島供貨范圍、供貨時間、設備廠家報價策略等多種因素有關①國電大同二電廠二期工程是國內首臺600MW直接空冷機組的試點工程，所選設備主要為GEA進口，GEA整島設計并供貨，因此價格高；②國電大同二電廠三期工程為2×660MW超臨界直接空冷機組，由國電龍源冷卻技術有限公司設計、供貨，使用合資品牌設備較多。據電廠人員介紹，工程建設期間正值材料漲價高峰，因此設備、材料價格較高，空冷島投資相對偏高；③華能銅川電廠工程是國家發(fā)改委確定的空冷機組國產化依托項目，選用哈爾濱空調股份有限公司設備，所供設備主要是國內產品，國產化程度較高，哈空調供貨的島內設備2.25億元，比其他廠家報價低近1億元，排汽管道是施工單位現(xiàn)場制作，該項目空冷島投資較低；④大唐陽城電廠二期是國內首臺600MW間接空冷機組，據電廠人員介紹，在投標階段，匈牙利EGI公司有意進入中國電力市場，在報價上有較大的優(yōu)惠。承包供貨范圍包括空冷島1米以內的設備及管道造價為3.1億元，兩座空冷塔造價1.3億元，總計4.4億元的投資僅為空冷島費用，還不包括多征地660萬元和循環(huán)水系統(tǒng)2000萬元的投資。綜合評價（1）間接空冷系統(tǒng)的投資高主要原因在于間接空冷系統(tǒng)采用一機配一塔方案，其設備投資及占地大大增加;（2）間接空冷系統(tǒng)主要的耗功在于循環(huán)水泵的耗功，兩臺機組的循環(huán)水泵耗功率約為12000kw，而直接空冷機組耗功主要在于冷卻風機的耗功，一臺機組按56臺風機考慮，兩臺機的冷卻風機耗功約為12320kW，所以發(fā)電成本按0.20元/kw·h計算，直接空冷系統(tǒng)年耗電費用比間接空冷機組多出約299.2萬元；（3）從運行背壓來看，間接空冷機組的年平均運行背壓至少比直接空冷機組低約2kPa，相應節(jié)約標煤約4g/kw·h，則在發(fā)電量相同的情況下，間接空冷機組每年可節(jié)約標煤26400噸（按年滿發(fā)5500小時計），每噸標煤按450元計算，每年可節(jié)約1188萬元。（4）根據空冷機組實際運行情況，在夏季大風情況下，間接空冷的優(yōu)越會有明顯體現(xiàn)，如果考慮環(huán)境風對空冷系統(tǒng)經濟性的影響，間接空冷系統(tǒng)的全年平均背壓比直接空冷系統(tǒng)會低出不止2kPa，間接空冷的運行費用相對直接空冷系統(tǒng)會更低。四.煙塔脫硫三合一 3月19日，中電國際工程部組織神頭發(fā)電公司有關人員前往西北電力設計院，針對煙塔脫硫三合一設計，并結合國電寶雞二電廠項目，與西北院有關設計人員進行了充分的技術交流與學習。匈牙利Mátra（2×200MW）匈牙利Mátra（煙氣脫硫裝置）火電廠煙氣經除塵、脫硫后一般經煙囪排放到大氣中，但也有借助冷卻塔的熱空氣抬升作用經冷卻塔排放，即煙塔合一技術。在此介紹的煙塔脫硫三合一技術是將脫硫裝置和煙囪布置在自然通風間接空冷塔內，實現(xiàn)煙塔脫硫三合一?？绽錈熕弦患夹g是上世紀90年代在國外開始應用，目前在國外已有電廠運行實例，國內的國電寶雞第二發(fā)電廠也采用了煙塔脫硫三合一的設計方案。間接空冷系統(tǒng)采用煙塔合一方案后，煙氣進入冷卻塔，煙塔頂部會受到煙氣中二氧化碳及硫化物的侵蝕。間接排煙空冷塔需要作防腐處理。調研結果（1）通過濕冷塔排放的煙塔合一技術在國外已成功應用二十多年，將脫硫塔布置到空冷塔內的煙塔脫硫三合一技術應用近年在國外已有投運業(yè)績，如匈牙利Mátra（2×200MW）電廠。在建的國電寶雞二電廠也采用三合一塔的設計；（2）采用三塔合一將脫硫也放置在空冷塔內，節(jié)約了用地，也節(jié)約了煙囪的投資，適合于廠址用地緊張的建設項目；（3）通過計算比較，煙塔合一技術有利于煙氣的抬升、稀釋和擴散。目前我國現(xiàn)行的環(huán)境標準和評價技術導則規(guī)定的煙氣抬升和環(huán)境空氣污染物擴散模式基于煙囪排放，還沒有相應的適合我國環(huán)境條件的經驗公式，煙氣抬升和環(huán)境空氣污染擴散模式有待進一步研究，也會帶來環(huán)境評價和審批問題；（4）三合一塔將脫硫裝置放入空冷塔內，一方面脫硫裝置的設備選型要升檔，增加投資；另一方面空冷塔內溫度高，增加脫硫裝置檢修維護的難度，同時若脫硫裝置出現(xiàn)大的故障，則需停機處理；（5）間接空冷塔的占地面積大于直接空冷系統(tǒng)，初投資也大于后者，但發(fā)電標準煤耗率及運行費用低于后者。根據西北院的測算，間冷三合一塔比直冷造價高5000萬元左右，三合一塔比常規(guī)系統(tǒng)高500～600萬元，三合一塔的脫硫裝置造價比二合一塔高100多萬。五.其它問題（1）機組銘牌出力

神頭項目系600MW級超臨界空冷機組，根據調研了解情況，目前600MW亞臨界空冷機組，銘牌出力按600MW；而作為超臨界空冷機組，如大同二電廠三期（在建）則按2×660MW超臨界機組進行設計。神頭項目系超臨界機組，銘牌出力按600MW還是660MW設計？（2