300 MW機(jī)組利舊冷卻塔的研究和運(yùn)用

周橋亮

（攀鋼集團(tuán)釩鈦資源股份有限公司發(fā)電廠,四川攀枝花617062）

300 MW機(jī)組利舊冷卻塔的研究和運(yùn)用

周橋亮

（攀鋼集團(tuán)釩鈦資源股份有限公司發(fā)電廠,四川攀枝花617062）

對(duì)大機(jī)組建設(shè)過(guò)程中利用小機(jī)組冷卻塔的可行性進(jìn)行了研究。利用舊的小機(jī)組冷卻塔后縮短了施工工期，降低了工程造價(jià)。

自然通風(fēng)雙曲線冷卻塔;循環(huán)水泵;利舊

1 背景情況

攀鋼發(fā)電廠原裝機(jī)容量為3×100 MW純凝汽式發(fā)電機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組配一座自然通風(fēng)雙曲線冷卻塔。其作用是利用從下往上流動(dòng)的空氣冷卻從上往下流動(dòng)的水。冷卻后的循環(huán)水通過(guò)循環(huán)水泵送到凝汽器里將汽輪機(jī)中做過(guò)功的乏汽冷凝成水，循環(huán)水通過(guò)凝汽器后回到冷卻塔內(nèi)重新冷卻，形成循環(huán)。

攀鋼發(fā)電廠100 MW機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)為單元制，具體如圖1。

圖1 3臺(tái)100 MW機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)圖

根據(jù)國(guó)家的產(chǎn)業(yè)政策和環(huán)保形勢(shì)，攀鋼發(fā)電廠3臺(tái)100 MW機(jī)組在運(yùn)行滿20年后會(huì)面臨關(guān)停。為了滿足攀鋼用電負(fù)荷的需求，攀鋼發(fā)電廠一期一臺(tái)300 MW循環(huán)流化床機(jī)組于2013年3月開(kāi)始正式動(dòng)工。

300 MW機(jī)組原設(shè)計(jì)新建一座5500 m2冷卻塔，由于300 MW機(jī)組建成后100 MW機(jī)組將關(guān)停，其冷卻塔報(bào)廢。為節(jié)省投資和縮短工期，需要分析并確定300 MW機(jī)組是否能利舊100 MW機(jī)組冷卻塔。

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

2 300 MW機(jī)組利舊100 MW機(jī)組冷卻塔的可行性分析

2.1 100MW機(jī)組冷卻塔分析

（1）100 MW機(jī)組與300 MW機(jī)組冷卻塔技術(shù)規(guī)范如表1。

表1 100 MW與300 MW機(jī)組冷卻塔技術(shù)規(guī)范對(duì)比表

從技術(shù)規(guī)范對(duì)比表可以看出，300 MW的機(jī)組冷卻塔在最重要的冷卻面積和設(shè)計(jì)流量2個(gè)參數(shù)上均是單臺(tái)100 MW機(jī)組的2倍多。因此，需要2到3個(gè)100 MW機(jī)組的冷卻塔才能滿足需要。

（2）100 MW機(jī)組3座冷卻塔現(xiàn)狀

由圖1可見(jiàn)，1、2號(hào)冷卻塔進(jìn)水間僅有鋼閘門隔離，且各種標(biāo)高和形狀尺寸相同。3號(hào)機(jī)組是獨(dú)立的循環(huán)水系統(tǒng)，其冷卻塔標(biāo)各類標(biāo)高比1、2號(hào)冷卻塔低3.5 m，與1、2號(hào)冷卻塔水池或循環(huán)水泵房的進(jìn)水間無(wú)任何連接，相距300 m。如使用3座冷卻塔，將出現(xiàn)循環(huán)水回水至3個(gè)冷卻塔的水量分配不均，導(dǎo)致循環(huán)水系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，故僅能同時(shí)利用1、2號(hào)2座冷卻塔。

（3）循環(huán)水泵房及設(shè)備利舊

100 MW機(jī)組循環(huán)水管道已使用20余年，腐蝕較嚴(yán)重且存在多處泄漏，要進(jìn)行整治，不僅施工復(fù)雜，還會(huì)影響100 MW機(jī)組的安全運(yùn)行。故不能利用原循環(huán)水管道。

每臺(tái)100 MW機(jī)組配2臺(tái)臥式循環(huán)水泵（揚(yáng)程18 m，流量10000 m3/h），一用一備；300 MW機(jī)組配2臺(tái)立式斜流循環(huán)水泵（揚(yáng)程20.5 m、流量18000 m3/h），無(wú)備用，若300 MW機(jī)組利用100 MW機(jī)組1、2號(hào)冷卻塔和循環(huán)水泵，由于受泵揚(yáng)程和流量的影響，需更換4臺(tái)循環(huán)水泵和電機(jī)。而原循環(huán)水泵房采用臥式離心泵，其布置方式和地面結(jié)構(gòu)不能改為斜流泵，僅能使用臥式泵。

目前運(yùn)行的3臺(tái)100 MW機(jī)組，其凝汽器、冷油器和空冷器利用循環(huán)水冷卻，循環(huán)水泵更換后其壓力將高于上述設(shè)備的工作壓力，易導(dǎo)致空冷器漏水造成發(fā)電機(jī)定子線圈絕緣被擊穿、凝汽器漏水污染凝結(jié)水水質(zhì)和汽輪機(jī)燒瓦等事故。

因此考慮100 MW機(jī)組的運(yùn)行，不能利用100 MW機(jī)組的循環(huán)水泵房及其設(shè)備。

2.2 利用2座100 MW機(jī)組冷卻塔存在的問(wèn)題

（1）背壓升高

按100 MW機(jī)組運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)看，攀枝花常年處于高溫天氣，機(jī)組運(yùn)行背壓比設(shè)計(jì)背壓高約6 kPa，即利用2座冷卻塔汽輪機(jī)背壓會(huì)升高至13.563 kPa，而汽輪機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行的最高背壓不超過(guò)11.8 kPa，因此在高溫天氣時(shí)，300 MW機(jī)組必須降負(fù)荷運(yùn)行；

（2）經(jīng)濟(jì)性下降

僅利舊100 MW機(jī)組1、2號(hào)冷卻塔，其冷卻能力較300 MW機(jī)組原設(shè)計(jì)新建一座5500 m2塔有一定的下降。經(jīng)計(jì)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(shè)計(jì)水溫上升2.3℃。300 MW機(jī)組汽輪機(jī)背壓由原來(lái)的6.45 kPa提高到7.563 kPa。300 WM機(jī)組汽輪機(jī)背壓提高后，汽輪機(jī)熱耗將提高438 kJ/kW.h，相應(yīng)標(biāo)煤耗提高3.17 g/kW.h，年運(yùn)行成本將增加674萬(wàn)元/年。

因此僅利用2座冷卻塔是不能滿足300 MW機(jī)組的要求。

2.3 利舊100 MW機(jī)組2座冷卻塔的優(yōu)化

由于300 MW機(jī)組利舊100 MW機(jī)組2座冷卻塔存在以上問(wèn)題，做如下優(yōu)化：

在原循環(huán)水泵房南側(cè)新建300 MW機(jī)組循環(huán)水泵房，并配置2臺(tái)立式斜流循環(huán)水泵（揚(yáng)程20.5 m、流量18000 m3/h），重新鋪設(shè)循環(huán)水管路（DN2400）。300 MW機(jī)組循環(huán)水溝在100 MW機(jī)組1、2號(hào)冷卻塔的循環(huán)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(shè)計(jì)工況下循環(huán)水溝內(nèi)流速v=0.88 m/s，具體見(jiàn)圖2。

300 MW機(jī)組設(shè)計(jì)的循環(huán)水冷卻水量為36000 m3/h，經(jīng)計(jì)算2座100 MW機(jī)組冷卻塔冷卻能力共為25464 m3/h，在額定負(fù)荷下冷卻塔溫差為9.6℃，距300 MW機(jī)組循環(huán)水量差10536 m3/h。經(jīng)外出考察和研究分析，需要增設(shè)3座逆流式機(jī)械通風(fēng)冷卻塔，其冷卻塔能力共為10536 m3/h。

機(jī)力通風(fēng)塔主要參數(shù)如下:

單段塔體尺寸:18×18 m

單段塔冷卻水量：3512 m3/h

風(fēng)機(jī)直徑:9.14 m

風(fēng)機(jī)功率:160 kW

溫差：9.6℃

循環(huán)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(jī)組循環(huán)水回水管至1、2號(hào)冷卻塔，還有一路（DN1600）至機(jī)力通風(fēng)塔，水池的水通過(guò)DN1600焊接鋼管自流至循泵房進(jìn)水間，自流管內(nèi)流速v=1.49 m/s。為了調(diào)節(jié)三路回水的水量，分別在回水管上安裝電動(dòng)碟閥，具體見(jiàn)圖2。

圖2 300 MW機(jī)組利舊冷卻塔優(yōu)化圖

循環(huán)水通過(guò)2座冷卻塔和增設(shè)的機(jī)力通風(fēng)塔后，在TMCR工況下，循環(huán)水出水溫度和冷卻水量均能達(dá)到23.9℃和36000 m3/h（原5500 m2冷卻塔設(shè)計(jì)的參數(shù)），300 MW機(jī)組的汽輪機(jī)背壓能維持在原設(shè)計(jì)的6.45 kPa，運(yùn)行成本與原方案基本維持不變。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)利舊2座冷卻塔和增設(shè)3座機(jī)力通風(fēng)塔后，其冷卻效果能滿足300 MW機(jī)組的各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)，并按該方案實(shí)施。新建機(jī)力通風(fēng)塔需要設(shè)備費(fèi)和土建費(fèi)共計(jì)500萬(wàn)元，而新建一座5500 m2的冷卻塔需要花費(fèi)2597萬(wàn)元，大大降低了工程投資。且100 MW機(jī)組停運(yùn)后，利用了其中2座冷卻塔，減少了資產(chǎn)的閑置浪費(fèi)。由于修建一座300 WM機(jī)組冷卻塔的工期預(yù)計(jì)11個(gè)月，本是制約本工程工期最關(guān)鍵的構(gòu)筑物，而利用冷卻塔后，縮短了2個(gè)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(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué)熱能動(dòng)力工程專業(yè)，大學(xué)本科，現(xiàn)從事火力發(fā)電機(jī)組熱能動(dòng)力技術(shù)工作。