300 MW機組利舊冷卻塔的研究和運用

周橋亮

（攀鋼集團釩鈦資源股份有限公司發電廠,四川攀枝花617062）

300 MW機組利舊冷卻塔的研究和運用

周橋亮

（攀鋼集團釩鈦資源股份有限公司發電廠,四川攀枝花617062）

對大機組建設過程中利用小機組冷卻塔的可行性進行了研究。利用舊的小機組冷卻塔后縮短了施工工期，降低了工程造價。

自然通風雙曲線冷卻塔;循環水泵;利舊

1 背景情況

攀鋼發電廠原裝機容量為3×100 MW純凝汽式發電機組，每臺機組配一座自然通風雙曲線冷卻塔。其作用是利用從下往上流動的空氣冷卻從上往下流動的水。冷卻后的循環水通過循環水泵送到凝汽器里將汽輪機中做過功的乏汽冷凝成水，循環水通過凝汽器后回到冷卻塔內重新冷卻，形成循環。

攀鋼發電廠100 MW機組循環水系統為單元制，具體如圖1。

圖1 3臺100 MW機組循環水系統圖

根據國家的產業政策和環保形勢，攀鋼發電廠3臺100 MW機組在運行滿20年后會面臨關停。為了滿足攀鋼用電負荷的需求，攀鋼發電廠一期一臺300 MW循環流化床機組于2013年3月開始正式動工。

300 MW機組原設計新建一座5500 m2冷卻塔，由于300 MW機組建成后100 MW機組將關停，其冷卻塔報廢。為節省投資和縮短工期，需要分析并確定300 MW機組是否能利舊100 MW機組冷卻塔。

300 MW機組利舊的原則是：一是保證300 MW機組安全運行；二是施工改造期間不影響100 MW機組的安全運行；三是能降低300 MW機組的投資；四是縮短本工程的工期。

2 300 MW機組利舊100 MW機組冷卻塔的可行性分析

2.1 100MW機組冷卻塔分析

（1）100 MW機組與300 MW機組冷卻塔技術規范如表1。

表1 100 MW與300 MW機組冷卻塔技術規范對比表

從技術規范對比表可以看出，300 MW的機組冷卻塔在最重要的冷卻面積和設計流量2個參數上均是單臺100 MW機組的2倍多。因此，需要2到3個100 MW機組的冷卻塔才能滿足需要。

（2）100 MW機組3座冷卻塔現狀

由圖1可見，1、2號冷卻塔進水間僅有鋼閘門隔離，且各種標高和形狀尺寸相同。3號機組是獨立的循環水系統，其冷卻塔標各類標高比1、2號冷卻塔低3.5 m，與1、2號冷卻塔水池或循環水泵房的進水間無任何連接，相距300 m。如使用3座冷卻塔，將出現循環水回水至3個冷卻塔的水量分配不均，導致循環水系統不能正常運行，故僅能同時利用1、2號2座冷卻塔。

（3）循環水泵房及設備利舊

100 MW機組循環水管道已使用20余年，腐蝕較嚴重且存在多處泄漏，要進行整治，不僅施工復雜，還會影響100 MW機組的安全運行。故不能利用原循環水管道。

每臺100 MW機組配2臺臥式循環水泵（揚程18 m，流量10000 m3/h），一用一備；300 MW機組配2臺立式斜流循環水泵（揚程20.5 m、流量18000 m3/h），無備用，若300 MW機組利用100 MW機組1、2號冷卻塔和循環水泵，由于受泵揚程和流量的影響，需更換4臺循環水泵和電機。而原循環水泵房采用臥式離心泵，其布置方式和地面結構不能改為斜流泵，僅能使用臥式泵。

目前運行的3臺100 MW機組，其凝汽器、冷油器和空冷器利用循環水冷卻，循環水泵更換后其壓力將高于上述設備的工作壓力，易導致空冷器漏水造成發電機定子線圈絕緣被擊穿、凝汽器漏水污染凝結水水質和汽輪機燒瓦等事故。

因此考慮100 MW機組的運行，不能利用100 MW機組的循環水泵房及其設備。

2.2 利用2座100 MW機組冷卻塔存在的問題

（1）背壓升高

按100 MW機組運行經驗看，攀枝花常年處于高溫天氣，機組運行背壓比設計背壓高約6 kPa，即利用2座冷卻塔汽輪機背壓會升高至13.563 kPa，而汽輪機滿負荷運行的最高背壓不超過11.8 kPa，因此在高溫天氣時，300 MW機組必須降負荷運行；

（2）經濟性下降

僅利舊100 MW機組1、2號冷卻塔，其冷卻能力較300 MW機組原設計新建一座5500 m2塔有一定的下降。經計算，在年平均氣象條件，TMCR工況下，一座5500 m2冷卻塔的出水溫度為23.9℃，而2座2500 m2冷卻塔的出水溫度為26.2℃，較原設計水溫上升2.3℃。300 MW機組汽輪機背壓由原來的6.45 kPa提高到7.563 kPa。300 WM機組汽輪機背壓提高后，汽輪機熱耗將提高438 kJ/kW.h，相應標煤耗提高3.17 g/kW.h，年運行成本將增加674萬元/年。

因此僅利用2座冷卻塔是不能滿足300 MW機組的要求。

2.3 利舊100 MW機組2座冷卻塔的優化

由于300 MW機組利舊100 MW機組2座冷卻塔存在以上問題，做如下優化：

在原循環水泵房南側新建300 MW機組循環水泵房，并配置2臺立式斜流循環水泵（揚程20.5 m、流量18000 m3/h），重新鋪設循環水管路（DN2400）。300 MW機組循環水溝在100 MW機組1、2號冷卻塔的循環水溝（2根2.5m×1.6m）上引接，采用2根相同尺寸的鋼筋混凝土自流溝，設計工況下循環水溝內流速v=0.88 m/s，具體見圖2。

300 MW機組設計的循環水冷卻水量為36000 m3/h，經計算2座100 MW機組冷卻塔冷卻能力共為25464 m3/h，在額定負荷下冷卻塔溫差為9.6℃，距300 MW機組循環水量差10536 m3/h。經外出考察和研究分析，需要增設3座逆流式機械通風冷卻塔，其冷卻塔能力共為10536 m3/h。

機力通風塔主要參數如下:

單段塔體尺寸:18×18 m

單段塔冷卻水量：3512 m3/h

風機直徑:9.14 m

風機功率:160 kW

溫差：9.6℃

循環水回水管（一根DN2400）從凝汽器至冷卻塔附近分成三路，其中2路（DN1800）分別回到100 MW機組循環水回水管至1、2號冷卻塔，還有一路（DN1600）至機力通風塔，水池的水通過DN1600焊接鋼管自流至循泵房進水間，自流管內流速v=1.49 m/s。為了調節三路回水的水量，分別在回水管上安裝電動碟閥，具體見圖2。

圖2 300 MW機組利舊冷卻塔優化圖

循環水通過2座冷卻塔和增設的機力通風塔后，在TMCR工況下，循環水出水溫度和冷卻水量均能達到23.9℃和36000 m3/h（原5500 m2冷卻塔設計的參數），300 MW機組的汽輪機背壓能維持在原設計的6.45 kPa，運行成本與原方案基本維持不變。

3 結束語

通過利舊2座冷卻塔和增設3座機力通風塔后，其冷卻效果能滿足300 MW機組的各項設計指標，并按該方案實施。新建機力通風塔需要設備費和土建費共計500萬元，而新建一座5500 m2的冷卻塔需要花費2597萬元，大大降低了工程投資。且100 MW機組停運后，利用了其中2座冷卻塔，減少了資產的閑置浪費。由于修建一座300 WM機組冷卻塔的工期預計11個月，本是制約本工程工期最關鍵的構筑物，而利用冷卻塔后，縮短了2個月的工期。

Utilization of O ld Small Cooling Tower in a New 300 MW Generation Unit

Zhou Qiaoliang
(ThePowerPlantofPangangGroupV-TiCo.,Ltd.,Panzhihua,Sichuan617062,China)

The feasibility of utilizing old smaller cooling tower in the construction process of large thermal power unit was studied.Utilization of old small cooling tower not only shortened the construction period but also reduced the project cost.

natural ventilation hyperbolic cooling tower;circulating water pump,utilizing old device

TM611

B

1006-6764（2014）12-0049-03

2014-07-09

周橋亮（1986-），2010年畢業于內蒙古科技大學熱能動力工程專業，大學本科，現從事火力發電機組熱能動力技術工作。