国电大同发电厂600MW直接空冷机组设计、安装和调试运行.doc

国电大同发电厂600MW直接空冷机组设计、安装和调试运彳亍伍权（国电大连庄河发电有限责任公司，辽宁大连116431）［摘要］阐述国内第一台600MW机组直接空冷系统的选型、设计思路及其原则，介绍安装和调试工作的经验，并给出了相关建议。［关键词］600MW机组，直接空冷系统；工程设计；调试运行［中图分类号］TK264・1［文献标识码］A［文章编号］1002・3364（2006）06・0029-03空冷系统主要设计参数及其设计思路收積日期：2006-02-25国电大同发电有限责任公司（大同第二发电厂）二期扩建工程装机容量2X600MW,为直接空冷机组.汽轮机、电机、锅炉分别由哈尔滨汽轮机厂、哈尔滨电机厂和东方锅炉厂生产，空冷系统为德国GEA能源技术有限公司设计并供货。该工程的特点是：（1）采用国产首台600MW直接空冷汽轮机；（2）首次采用引进的600MW直接空冷系统；（3）采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫；（4）首次将城市中水作为锅炉补给水水源。大同第二发电厂600MW直接空冷机组的建成投产，为富煤缺水地区建设大容量发电机组探出了一条新路。1空冷系统选型及设计1.1空冷系统选型1.1.1直接空冷系统的优点直接空冷系统利用变频器使风机达到无级变速,从而可灵活调节进风量，同时利用停运风机台数调节空气量，可有效达到空冷系统防冻目的（大同地区冬季寒冷，最低温度可达一29£）。此外，直接空冷机组的空冷平台利用汽轮机房A列墙与升压站之间的空间即可布置。1.1.2单排管散热器优点（1）单排管防冻性能优于双排管单排管基管断面结构为扁圆管,长短轴尺寸为219mmX19mm；双排管基管断面为椭圆管，长短轴尺寸为100mmX20mm。一旦管内发生冻结,单排管扁圆管逐步变形为椭圆管•继而变为圆管•然后才会被冻裂。冻结结果使散热器翅片由规则的蛇形排列变为不规则的排列。（2）单排管传热性能好且重量轻单排管基管材质为复合管•即在钢管表面覆了一层铝，总厚度为1.5mrm翅片材质为铝，翅片加工成蛇形状，通过钎焊牢固地与管道焊接在一起。（3）单排管较双排管容易清洗因单排管的翅片平铺在基管表面，高压水可直接通过翅片进行清洗。（1）空冷汽轮机背压的确定。为保证首台600MW空冷汽轮机安全、稳定、可靠投入运行，空冷汽轮机高中压缸采用常规湿冷机组的高中压缸，低压缸采用2个300MW空冷汽轮机的低压缸，这样通过通流部分的主汽流量（VWO流量）受到限制。若提高满发背压■汽轮机能力工况的进汽量（TMCR流量）将会增加，在VWO流量不变的前提下,为保证机组的长期安全运行，空冷汽轮机最高满发背压确定为30kPa。（2）环境温度为30匸时•散热器散热能力应确保机组运行背压为30kPa,以使机组满负荷运行。直接空冷机组运行背压高且随环境温度的升高而升高，夏季温度过髙时，机组将会岀现不能满发工况，若片面追 求夏季高温机组满负荷运行，所需空冷散热面积很大,这将使投资大大增加，同时也使机组冬季冷却面积过剩•低负荷运行时容易受冻，影响机组运行的安全性。若靠增加蝶阀达到防冻H的,不仅投资加大•而且增加了系统的易泄漏点。故夏季存在不满发工况是空冷机组的固有特性。按火力发电规程要求•常规湿冷机组允许不满发小时数为206h。空冷机组比照湿冷机组的不满发小时数,并根据当地近5年的气象资料统计•环境温度为30匸以上仅有196h,故确认最髙满发环境温度为30匸。（3）根据国家环保要求，同时结合厂址的周围环境•厂界噪音提岀2个标准：1）厂界100m处噪音不超过55dB；2）厂界80m处噪音不超过55dB。经过经济比较•最终选择前者。（4）凝结水箱未和毓水箱合并为一，而是独立设计。（5）采用3台50%电动给水泵，而没有采用常规的2台50%的汽动给水泵和1台30%的电动给水泵。原因是:若采用汽动给水泵，小汽轮机排汽可采取两种冷却方式，但都存在一定的问题。第1种方式排汽进入空冷散热器，当夏季环境温度升高时•汽轮机运行背压将会升高•要维持高负荷运行，必须增加进汽量。此时•小汽轮机也处于高背压运行•也必须增加进汽量，这将出现与主机争夺汽量的问题，导致机组无法安全稳定运行。第2种方式是为小汽轮机排汽建立独立的湿式冷却塔，系统复杂。1.3设计界限的划定从汽轮机低压缸排汽口到凝结水泵入口均属空冷系统的设计范围，其中包括:抽真空系统（包括真空破坏阀的选型设计）、空冷系统内的疏水系统和凝结水系统、排汽系统和散热器翅片清洗系统。空冷钢结构平台由中外方联合设计。1.4供货界限的划定对于空冷系统设计范围内涉及的设备、管道、阀门和支吊架等，除疏水泵和真空破坏阀（此两设备选型的技术参数由承包商提供）外，鼓励最大限度的国产化。最终设备进口部分为单排管空冷散热器管束和下联箱（下联箱和管束焊接成一体供货）、低噪音风机、齿轮箱、电机、变频器和隔离蝶阀；国产部分为排汽管道、凝结水管道和抽真空管道及其支吊架•扌当风墙和冷却单元之间隔墙的钢结构，风机桥架以及风墙板等。2空冷系统的安装■（1）大直径管道安装时，每一段管道对口时，一定要中心找正,否则管系后面支吊架无法就位。（2）为保证管道在对口焊接时不产生附加应力.确保汽轮机安全稳定运行•管道对口时必须同时焊接，即2个焊工要同时对称焊接，不能从单面进行焊接。（3）为保证系统的严密性及焊口在30年寿命期内无泄漏点,应确保每一道焊口没有夹杂、气孔等焊接缺陷。（4）空冷钢结构平台和平台上设备及汽轮机房外的排汽、配汽管道的安装。1）如果采用整平台安装，平台的水平度累计误差较小•但安装的灵活性较差，这要考虑到空冷平台下电气出线的安装工期。因平台安装结束后，平台上的设备、蒸汽分配管道和汽轮机房A列墙外的排汽管道才能安装•工期需要较长。如果采用钢平台和设备配合安装•平台的水平度累计误差较大•但安装灵活性较大，可以先将彫响电气出线的平台和设备提前安装，因此可缩短工期。然而，无论哪种方式安装，均要考虑电气出线的安装工期;2）引导散热器滑动的方钢的水平度通过在其下部加减垫铁进行调整以保证误差不得超过3mm。方钢和平台设计一般为螺栓连接，但如果在下部加的垫铁较厚•必须对方钢和平台进行焊接•且焊口长度相对较长一些。另外，由于方钢进行热浸锌后，会产生热变性，从而使方钢的螺栓孔和钢平台的螺栓孔不能对中•螺栓无法就位，致使方钢和平台的连接必须进行焊接。但为了保证方钢和钢平台之间在热膨胀和冷缩过稈中自由膨胀，现场通过对螺栓孔的修整,确保每一块方钢和钢平台至少有一半用螺栓连接，其余进行焊接。（5）对于抽真空管道与逆流区管束的连接，应先将真空管道焊接后，再进行顺、逆流管束之间的挡板焊接，否则空间尺寸的限制会增加真空管道焊接的难度，影响焊接质量。3空冷系统的调试（1）冷态调试。在启动风机前•对电气、控制回路、绝缘、齿轮箱油位等进行检査。风机慢速启动后检 杳转动方向、逆流单元风机正反转功能、风机转动振动情况及参数反馈是否正确等。此后，风机在不同转速下各转动30min,然后进行变转速自动试运。（2）空冷系统热冲洗。1）为缩短热冲洗时间，同时节约除盐水，在安装结束后、热冲洗期前，对管道进行人工和机械除锈，并用吸尘器进行吸尘。2）为保证冲洗效果,在不超过空冷系统设计允许的最高温度情况下，尽量提高蒸汽参数，加大蒸汽屋，注意凝结水温度不易降得太低，当清洗某一排散热器时的凝结水温度低于50°C,应开启另一排散热器风机，通过频繁开停各排风机保证凝结水温度。若凝结水温度降得过低，不仅达不到清洗效果,还浪费凝结水并延氏冲洗时间。3）在散热器没有安装蝶阀的情况下，通过单独转动某排风机（其余排的风机停运），使蒸汽相对较集中进入某-排散热器,从而达到清洗该排散热器的目的。4）由于冲洗后的凝结水很脏，无法回收，需要排入废水井，为维持机组的真空，必须接临时管道和临时水箱。其它压力不匹配的临时管道，不可接入该水箱，以免造成清洗散热器后的脏水排放不畅。另外，由于凝结水不能回收，所以热冲洗不能连续进行，每次冲洗时间的长短取决于除盐水箱的储水最。（3）在冬季整套起动并空负荷试验期间，保证空冷散热器内不结冰,必须实现机组高中压缸联合起动，通过旁路加大进入散热器的蒸汽量。4空冷机组的运行（1）安装结束后的空冷系统入夏前必须进行清洗,若散热器较脏，不仅增加风的阻力，影响散热效果，而且易使风机电机过载。（2）机组夏季高温期间运行时，尽量使运行背压为（40〜45）kPa,低于跳机背压（20〜25）kPa,以免空冷散热能力受大风的影响,使机组背压突然增加，导致停机。（3）根据目前运行情况，无论那个季节，机组运行背压均受风的影响比较严重,无论哪个方向的来风，只要风速达到8m/s及以上，机组运行背压会增加很多，在性能试验期间观察，机组负荷600MW,随风的大小背压增加值达（7〜12）kPao5存在问题及建议（1）汽轮机房和空冷岛的基础型式直接影响管系的支吊结构，若采用天然地基，应明确汽轮机房与空冷岛2个独立基础的沉降差异并给出具体数值。（2）设计散热器面积时，应阐明对自然风速有无特殊要求。我国华北地区风速经常超过3m/s,故在设计散热器面积时应根据当地的气象条件确定合理的风速,也即在计算不满发小时数时，不仅要考虑环境温度，还应考虑风速的影响。（3）根据建厂周边条件，在满足环保要求的同时,应合理科学地确定厂界噪音，厂界大小直接影响空冷系统的投资。（4）排汽管道内蒸气流速大小应阐明范围，其直接影响排汽压降和排汽管径的选择。排汽在管道内流速越高，压降越大，凝结水过冷度越大;反之，流速越低，排汽管道直径越大，汽轮机房占空间大，管道投资大。（5）对空冷平台的最大高度应做要求，因为高度越高，通风效果越好,空冷散热面积可减少，而空冷钢平台柱子及其基础的投资相应增加。（6）对冬季较低环境温度下凝结水的过冷度需做明确要求，并要求明确减少凝结水过冷度的设计方案。（7）阐明凝结水补水量和补水溶氧量，要求对凝结水补水做设计方案并阐述除氣效果。（8）在配汽管道上不要增加过多的阀门，否则除增加投资外，系统漏点隐患增多，并需增加检修平台和增加阀门防冻措施等。此外，要求结合汽轮机的起动曲线和起动方式及旁路容量，计算冬季不同环境温度下在规定时间内防冻所需的最低热量。（9）真空泵的选型。按机组正常运行时1台100%容量真空泵能够维持真空的容量选择，要求给出2台和3台这样的泵建立满足机组真空要求所需要的时间。因为机组正常运行时1台运行,1台备用，符合火力发电规程要求。机组起动时，若运行2台100%容量的真空泵，汽轮机汽封提前送汽，可提前开启真空泵抽真空。（10）若散热器面积要留有一定的富裕量，要求提供在性能试验时如何将此面积裕量扣除的方案。（11）要求给岀满足环保噪音和散热器面积确定的条件下,风机最大转速及其最大转速下需要电机和 变频器的功率以及齿轮箱的转速比。（12）空冷机组应避免采用变频风机，因采用变频器后，夏季机组运行时，若变频器设计散热量与实际散热量不符以及空调通风设施出现故障时，变频器会立（下转第39页） 兀余锅炉保护控制器（API5.I）•兀余汽水扯制签（AP门）压力信号输入压力3选中FUM23Or修正L蛊韶丛^47uM5U）—~（FUMBI0）.]■*（FUM5ll]~~[nJMBloj.—MFT一回路MFT动作图4改造前的电接点汽包水位MFT保护回路FUM23O3选中1—压力修正—水位奇冗余汽水矩制誥（API3）压力信廿输入冗余他炉保护控制器APFI5.I^[fUM5H）~—（FUMBIO）.•-{fumbio}——（FUMRIO）-iMFT回路一FT劝作FUM5II图5采用变送器汽包水位信号MFT保护回路人工投入相应数重的油枪。为方便运行，现在逻辑中增加3层油枪投入顺控功能（每层6支），自动投入。3改后效果2005年8月2日，3D给煤机跳闸引发机组燃料RB动作。在2min5s内，机组负荷从350MW下降至265MW,最后基本稳定在275MW上，主蒸汽压力稳定在16.4MPa，仅波动0・2MPa,汽包水位最低至—100mm,最高至56mm,后稳定于设定值一50mm处。RB动作基本成功。目前，RB功能尚有不足•须进一步改进完善。（上接第31页）即停止工作致使风机停止运行，故机组运行背压会突然增加，迫使机组降负荷运行,严重时可造成停机。（13）为加强冬季防冻观测，应在每一逆流区的凝结水收集管口处装设凝结水温度测点。（14）每台机组的散热器清洗系统按2套清洗驱动装置设计，实现在冲洗每一冷却单元时从两边同时冲洗的功能，以期缩短清洗时间。（15）在进行汽轮机冲转和发电机空负荷试验期（上接第36页）已经到达3234r/min,接近4号机机械超速的动作值3275r/mino若是甩负荷绘更大，转速飞升会更高,所以机械超速动作值不宜调得太低，以免汽机跳闸。（2）通过机组一.二次调频及功率不平衡快速减负荷功能,汽轮机转速控制较好,OPC动作瞬间关闭调节阀，切断汽轮机进汽,对汽轮发电机会产牛一定冲间，由于时间较长，且进入空冷散热器的蒸汽最较少,如果在冬季，不要期望通过反转逆流区的风机获取热量。因这时汽量甚少，反转也不会达到预热效果，相反容易造成散热器内的凝结水冻结。（16）空冷系统能力工况和额定工况的性能试验应与汽轮机的热耗试验同时进行,否则,在进行空冷性能试验时，汽轮机排汽熔不能测量，只能取理论值，致使所得空冷系统的性能准确度不高。击，对机组带小网运行的稳定性带来一定影响。（3）当甩负荷时，锅炉必须及时投油稳燃,迅速调整汽包水位,并应及时开启旁路门降低锅炉压力，避免安全门动作。（4）已对4台机组DEH进行了改造，今后还须继续试验，不断探索、总结和提高。热万爱电；丽6（06）|❿