科研成果

大型火电机组空冷技术

发布时间:2015-12-23 14:48


一、概述

火力发电空冷技术具有显著的节水效益,从2002年起,我国燃煤火力发电装机容量开始快速增长,空冷技术在北方广大“富煤缺水”地区的火力发电中得到广泛应用。火电空冷技术在我国发展之初,设计和装备都是国外引进技术,针对我国北方气候极端高温和低温变化大、环境风影响大、空气质量差等恶劣运行条件,不能进行有针对性的优化设计,并缺乏高效运行技术的积累,造成投运机组能耗巨大、安全性降低且收不到应有的节水效益。探索空冷机组的安全高效运行和优化设计方法,实现火力发电的节能节水,已经成为我国火电行业面临的关键技术问题和挑战性课题。

二、关键理论

(1)通过对蒸汽侧和空气侧流动和传热特性的CFD模拟及物模试验,分析了不同板型的板式空冷凝汽器的传热及流动热力性能;设计开发适了用于火电机组的板式空冷凝汽器具体的结构型式和合理的系统布置方式。

(2)从实验研究条件、多尺度数值计算模拟仿真和现场热力性能试验等不同角度,建立了迄今最为全面和完善的空冷系统性能研究平台,为开展适合我国北方自然环境条件的电站空冷技术研究提供了良好的支撑条件。

1空冷凝汽器单元热态性能实验台

(3)开发了空冷单元空气流场的优化组织、空冷岛环境风场诱导强化技术和装置,提出风机群分区优化运行技术,解决了空冷技术受制于环境风场和极端气温不利影响带来的空冷机组运行热效率偏低的核心难题。


图2 空冷岛环境风诱导装置示意图

(4)开发了空冷凝汽器用系列化新型高性能翅片管传热元件;结合我国国情,提出新的空冷凝汽器性能评价准则。解决了由于空冷选型和系统设计关键参数选取不合理带来的造价高、运行安全性和经济性差的关键难题。

(5)完善了大型火电空冷岛(塔)结构和布局优化技术,为空冷机组优化选型设计提供了指导。

(6)理论分析了电站直接空冷系统运行中的突出问题

三、关键技术及水平

该成果的主要技术内容于2009年7月通过教育部组织的技术鉴定,并先后获2009年教育部科技进步一等奖和2011年国家科技进步二等奖。教育部的鉴定意见认为:该技术成果针对我国富煤缺水地区火力发电的实际情况,克服和弥补了国际上同类技术在抵御恶劣环境和气象条件影响、全工况优化运行和设计、性能评价等方面的不足,总体达到了国际先进水平,其中新的评价体系、分区优化运行、空气流场优化组织等方面处于国际领先水平。

四、系统应用

该技术成果研发的空冷单元冷却空气流程优化组织技术、直接空冷机组空冷岛运行优化技术和直接/间接空冷系统优化设计技术已经在国内多家电厂得到广泛应用。部分成果应用情况如表1所示。

表1 成果应用情况

序号

应用单位

应用技术

1

华电新疆昌吉热电厂

330MW空冷机组空冷单元冷却空气流场优化组织技术

2

华能上都电厂

600MW空冷机组空冷单元冷却空气流场优化组织技术

3

国电乌斯太电厂

600MW空冷机组空冷单元冷却空气流场优化组织技术

4

华能榆社电厂

直接空冷机组运行优化技术

5

华能上安电厂

#5#6机组直接空冷机组运行优化技术

6

陕西国华锦界能源有限责任公司

直接空冷机组运行优化技术

7

中国核电工程有限公司福建福清核电厂

56号机组(ACP1000 核电厂三回路空冷技术研究课题中间接空冷塔热力阻力特性和塔形优化

8

内蒙古大唐国际克什克腾发电厂

百万千瓦机组直接空冷系统数模研究及优化设计

9

首航艾启威节能技术有限公司

1000MW超(超)临界直接空冷机组空冷技术开发

10

中国华能集团公司

基于强化传热的空冷机组节能潜力研究

11

内蒙古大唐国际克什克腾发电厂

空冷系统数模实验研究

12

华电重工股份有限公司

火电机组间接空冷技术

该技术成果的应用有力推动了我国电站空冷技术的进步,使企业投资成本明显下降,为企业的节能减排工作做出了积极的贡献。

空冷单元冷却空气流程优化组织技术在国内同类机组空冷凝汽器单元内进行了工程试验,检测报告显示,该技术应用于全年平均风速低于3m/s的直接空冷电站,可使空冷凝汽器的整体散热能力在国内外现有技术水平基础上提高3-5%,而对于全年平均风速高于3m/s的直接空冷电站,空冷凝汽器的整体散热能力则可以提高5-10%。空冷机组全年平均背压降低1-2KPa,平均供电煤耗下降2g/kWh以上。

直接空冷机组空冷岛运行优化技术应用于现场的运行数据表明,空冷风机群分区调节可使机组在同等负荷、环境条件下的运行背压平均下降1-2kPa。图3所示为采用风机群分区调节技术前后机组运行背压的变化情况。

图3  600MW直接空冷机组风机群分区调节运行机组背压变化对比

直接/间接空冷系统优化设计技术可应用于直接/间接空冷系统的优化设计及选型上,该技术在保证同等性能条件下有效减少空冷散热面积,为业主节约大量投资。

近几年我国空冷技术发展迅速,至2010年底,我国空冷装机容量已经超过1亿千瓦,且继续保持快速增长,因此,空冷系列成果应用前景广阔。

五、联系方式

联系人:杜小泽 教授

电话:010-61772560

Email:duxz@ncepu.edu.cn

地址:北京市昌平区回龙观镇北农路2号华北电力大学

邮编:102206


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