节能降碳 | 汽轮机及辅机案例：榆次热电尖峰冷却器改造

节能降碳 | 汽轮机及辅机案例：榆次热电尖峰冷却器改造

一、工程概况

国能榆次热电有限公司厂址位于山西省晋中市榆次区境内， 2×330MW 机组分别于 2009 年 12 月 07 日、2010 年 1 月 23 日投入商业运行。燃煤机组采用东方汽轮机厂制造的亚临界、一次中间再热、单轴、双缸、双排汽、直 接 空 冷 抽 汽 凝 汽 式 汽 轮 机 。 汽 轮 机 型 号 为CZK330/275-16.67/0.4/538/538。锅炉型号为DG1164/17.5-Ⅱ12，系东方锅炉股份有限公司生产的亚临界、一次中间再热、自然循环汽包炉。发电机为东方电气集团生产卧式水氢氢冷却、隐极、全静态可控硅自并励励磁发电机，型号为QFSN-330-2-20B。

2012 年完成 1 号机组高背压供热改造，供热能力提升近 30 ，2014 年利用高背压改造的设备完成了空冷尖峰冷却改造，通过空冷尖峰冷却降低机组背压，实现机组全季节全工况能效的协同提升。

二、改前情况

1、设计参数和技术指标

在设计气温为 18.5℃、外界风速为 5m/s,汽轮机THA 工况下排汽流量为 690.576t/h、排汽焓为 2451.8kJ/kg，汽轮机低压缸排汽口背压不大于16kPa。

空冷系统变频风机在额定转速下，夏季空气干球温度为 32℃，外界风速为 5m/s,每台汽轮机的排汽流量为 747.212t/h、排汽焓为 2549.2kJ/kg， 保证汽轮机低压缸排汽口处背压不大于 32kPa。

2、存在的问题

前期为解决机组极端工况下，限出力运行，增设了尖峰喷淋装置，为此全厂用水量将增加 140m3/h，耗水指标上升。

三、改造方案

1、技术路线

在 1 号机组高背压改造既有的表面式凝汽器、排汽管道等系统设备的基础上，本次改造通过增设机力通风塔、尖峰循环泵等，对汽轮机一部分乏汽进行冷却，提高机组度夏能力、降低机组背压，提高机组的安全性和经济性。

2、实施方案

（1）原则性系统图

图 1 原则性改造系统图

（2）改造内容

改造内容主要包含以下几项：

1）增设机力通风塔：

2）增设 1 台尖峰循环水泵

3）增设循环水供\回水管及管道隔离阀

（3）关 键 设 备 1）机力通风塔 3 台

设计风量 130×104m3/h，风机配套电动机功率 75kW，进塔水温 48.0℃， 出塔水温 33.0℃，循环水量 2000m3/h，冷却塔淋水面积 13×13 ㎡（一格），冷却塔总高度 15m，淋水密度 11.8m3/㎡.h。风机类别ф8000 玻璃钢轴流风机，设计风量：130×104m3/h，风机配套电动机功率 75kW。

2）尖峰循环水泵

设计流量 6000m3/h，设计扬程 25m;电动机功率/电压：560kW/6kV。

（4）项目总投资与施工周期

项目总投资 1710 万元，施工周期 5 个月。

3、创新点

夏季机组运行背压高时，打开上述蒸汽管道上的电动蝶阀，使一部分蒸汽流至湿冷表面式凝汽器进行冷却，分担直接空冷散热器的散热任务， 达到降低机组运行背压的目的。其他季节机组运行背压较低时，可关闭蒸汽管道上的电动蝶阀，使全部排汽通过原工程直接空冷凝汽器进行冷却。

四、实施效果

1、改造前后技术指标对比、运行情况对比

表 1 改造前运行参数统计表

表 2 改造后运行参数统计表

表 3 尖峰改造前后机组负荷与背压变化关系

2、项目经济性分析

在机组负荷 305MW、环境温度为 30℃工况下，尖峰冷却系统投入后背压由改造前 23.52kPa 降低至改造后 15.35kPa，降低 8.18kPa，降幅明显， 预计可降低机组煤耗约 8.5g/kWh。