立式三角形空冷器系統在發電廠空冷系統改造中的應用探究

趙拴榮

摘 要：早期建設的空冷電廠由于各種因素的影響，煤耗偏高、效率下降，其原因是電廠現在的運行條件已經偏離了原來的設計指標。為了節能降耗，就需要對原空冷系統擴容改造，以降低主機排汽背壓、提機組效率。但原空冷系統改造往往受到原有場地限制難以實施，而立式三角形空冷器具有占地小、布置靈活、不受場地限制的特點，建議在類似的工程改造中借鑒使用。

關鍵詞：升級改造;節能提效;布置方便靈活;布置形式多樣

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）03-0120-02

0 前言

在我國北方地區眾多的空冷電廠中，早期建設的空冷電廠由于各種因素的影響，與近期建設的空冷電廠相較煤耗偏高、效率偏低，其原因是電廠現在的運行條件已經偏離了原來的設計條件值，主要表現在自然環境因素主要是氣溫變化、煤價的大幅提高及電價的調整、機組運行小時數難以保證等。因此，按照原來設計條件確定的機組設計背壓在當下條件下運行，就顯得煤耗能耗偏高，經濟性不佳。燃煤火力發電是為社會發展和經濟發展提供電力能源的主力軍，同時也是大量消耗一次能源的行業。隨著經濟發展方式轉變工作逐步推進，中高碳經濟向低碳經濟轉型是大勢所趨。按國家發改能源[2014]2093號文要求，到2020年，現役燃煤發電機組改造后平均供電煤耗率需低于310g/kW.h。

為了滿足國家綠色、環保、節能、降耗要求，一些電廠已經在著手改造之中，而要節能降耗，就需要對原空冷系統擴容改造，以降低主機排汽背壓從而降低煤耗。但原空冷系統改造往往受到原場地限制難以實施，而立式形三角空冷器具有占地小、布置靈活、受場地限制小的特點，建議在類似的工程改造中使用。

1 立式三角形空冷器簡述

立式三角形空冷器是一種新型布置方式的小型直冷凝汽器。

立式三角形空冷器的系統組成與工作原理與我們傳統的平臺式直冷凝汽器幾乎完全相同，同樣是利用風機使外界環境風強制通過管束表面，將管束中的排汽冷凝成水，整個系統同樣是由管束、風機、管道、單元內部的支撐結構，以及清洗和儀控儀表和電氣部分構成。只是在單元的布置方式上做了調整，使整個系統調節更為靈活，能很好地用于節能降耗冷端優化。

立式三角空冷器是將管束沿著長度的方向布置成固定的夾角，豎直放置在平臺上，形成三角形的兩個側邊，三角形的背面及上面除去風機部分均用壓型鋼板密封，防止風從三角形的背面和頂面泄漏，確切的說整個系統是一個五邊形的結構。管束的夾角在70°左右，根據不同的風機尺寸，角度略有調整。每個立式冷卻三角占地約20m×20m。

每一側的管束都由順流管束和逆流管束構成，管束依然是自支撐結構，管束下方為凝結水聯箱，在逆流管束下方的凝結水箱連接有凝結水管道，管束中冷凝下來的凝結水沿凝結水管道匯集到汽機的凝結水箱中。逆流管束的上方設有抽真空管道，將系統中不凝結的氣體抽出系統外，保持系統的真空度。

立式三角形空冷器的風機設置在管束上方，由傳統的鼓風形式變為了引風形式，環境風首先從側面通過管束表面進行換熱，換熱后的熱空氣經過風機被抽出系統外。風機下方與齒輪箱、電機相連。如圖1所示。

立式三角形這種結構，因為單元占地比較小，在場地布置上比較靈活，尤其適合場地條件比較不規則的情況，相比傳統的平臺式凝汽器，布置起來更為靈活。可以肩并肩或背靠背布置，也可以成一字式、L式、三角式或場地需要的布置形式。

由于立式三角形的調節相對靈活，生產廠家對立式三角形凝汽器的方案設計實現了模塊化。風機直徑從28ft到36ft，對應配90kW到132kW額定功率的電機，以及不同規格三角單元的性能曲線。根據項目的具體設計條件，參照性能曲線幾乎可以準確計算出所需要的單元尺寸及數量。同時可根據不同的風機尺寸和單元數量，設定了標準的單元尺寸和管道尺寸。方案確定后，可根據場地條件選擇適宜的布置形式。確定平臺的占地尺寸及管道尺寸。這種模塊化設計簡化了熱力計算的過程，同時模塊化形式也節省了一部分設計成本。

2 實際工程設計方案介紹

內蒙某發電廠為2×300MW直接空冷機組原設計背壓13.5kpa，提效節能改造后機組設計背壓需要降低到12kpa，由于改造后進入空冷系統的熱負荷比原來增加而引起背壓提升約2.0kpa，這樣空冷系統改造后的背壓降需要3.5kpa。考慮電廠已經運行了十多年，空冷系統散熱性能有所降低，綜合考慮各種因素，確定空冷系統改造后總的背壓降為4.0kpa。

針對本工程改造特點，選擇了幾種切實可行的改造方案進行對比分析，具體比較結果見表1所示。

3 總結與建議

通過上述比選方案的技術經濟對比可知，立式三角形空冷器系統具有節電、節能、節省投資、占地小、布置靈活性好、不受場地限制、能較好規避不利風向的影響，特別適合于原場地受到一定限制的改造項目。上述技改事例是針對直接空冷系統，對于間接空冷系統改造，可選擇適用于間接空冷系統的立式三角空冷器，建議類似工程技改中予以借鑒。

參考文獻

[1] 西北電力設計院。電力工程水務設計手冊.

[2] 王穎華，王明韌.機組的額定背壓、設計水溫計算的探討[J].電力勘測設計，2014（10）：40-44.