大型电站冷源节能新技术创新及产业化示范工程邹县电厂6号机组凝汽器改造工程

大型电站冷源节能新技术创新及大型电站冷源节能新技术创新及产业化示范工程产业化示范工程产业化示范工程产业化示范工程————邹县电厂邹县电厂66号机组凝汽器改造工程号机组凝汽器改造工程汇报单位：华电国际邹县发电厂汇报单位：华电国际邹县发电厂汇报单位：华电国际邹县发电厂汇报单位：华电国际邹县发电厂二○一六年八月二○一六年八月汇报内容汇报内容1123456一、项目概况一、项目概况邹县电厂简介邹县发电厂位于孔孟故里——山东省邹城市，是中国华电集团公司的核心企业、华电国际公司的全资企业，也是华北电网和山东电网的骨干电厂。我厂现拥有4台33.5万千瓦、2台63.5万千瓦和2台100万千瓦机组，是同时拥有30万、60万、100万千瓦三个容量等级，亚临界、超超临界两个技术等级的现代化特大型发电企业，也是国内装机容量最大、综合节能和环保水平最高的燃煤电厂之一。先后荣获“资源节约型、环境友好型”火力发电厂、“低碳山东贡献单位”、“中国美丽电厂”等荣誉称号。一、项目概况一、项目概况电厂冷源节能潜力真空提高1kPa，平均节能约2.5g/kWh；目前凝汽器的实际运行的真空普遍要比设计值低1-2kPa以上。造成机组真空差的普遍原因是管道布置不合理，水塔冷却效率偏低，循环水流量不足，管束结垢等。主要原因—凝汽器布管方式—不合理和管束结垢等造成传热效率低。节能3-6g/kWh,投资回收期3年！一、项目概况一、项目概况管束汽阻过大、回热差存在涡流、低速区换热比HEI设计值现有技术存在的主要问题：存在涡流、低速区管束漏汽空冷区不合理HEI低10%-40%目前凝汽器设计主要采用HEI标准，而HEI标准并未对布管做出规定或说明，主要依据经验和参考引进的国外专利技术，绝大部分设计都不同程度存在问题。目前我厂采用双山型布置方式。一、项目概况一、项目概况（1）改造范围：凝汽器。（1）改造范围：凝汽器。（2）招投标时间：2015年1月。（3）工程实施：2015年3月完工，施工工期60日。（4）性能试验：西安热工院完成，2015年4月。（4）性能试验：西安热工院完成，2015年4月。（5）清华大学负责关键技术优化：凝汽器管束设计。二、改造必要性二、改造必要性凝汽器型号N-36000凝汽器冷却面积18000/18000m2设计循环水流量67700t/h设计循环水温度20℃冷却管内流速2m/s冷却管外径25mm冷却管有效长度10230mm冷却管总数量44880根换热管规格HSn70-1B，Φ25×1mm，38136根BFe30-1-1，Φ25×1mm，2712根1Cr18Ni9，Φ25×1mm，4032根凝汽器设计压力4.9kPa（4.4/5.4kPa）邹县电厂#6机组于2010年进行了增容改造，容量由600MW增加到635MW，当时综合考虑安全经济性，更换了6085根不锈钢换热管（主要是受蒸汽冲刷和酸洗减薄的铜管）。目前机组增容后凝汽器冷却能力已显现不足，现在凝汽器夏季冷却能力不足。二、改造必要性二、改造必要性2014年华电电力科学研究院对邹县电厂6号机组进行凝汽器试验，试验结果表明：表明：（1）各个试验工况结果修正到设计冷却水流量67700t/h、进水温度20℃以及清洁系数0.9条件下的凝汽器热负荷和凝汽器压力绘制曲线。在保证性能热负荷下，根据所得的曲线查取所得凝汽器压力为6.2kPa，较性能保证值（≤4.9kPa）高1.3kPa。（2）#6机组凝汽器传热端差为8.376℃，较设计值5.4℃高2.936℃。（2）#6机组凝汽器传热端差为8.376℃，较设计值5.4℃高2.936℃。（3）凝汽器运行状况较设计值差距较大，且铜管平均使用寿命约为9-10年，为降低凝汽器背压、防止铜管泄漏，有必要对凝汽器进行改造，将铜管更换成不锈钢管。三、项目改造要求、特点三、项目改造要求、特点（1）凝汽器原铜管全部更换成不锈钢管；选用TP316L不锈钢管。选用TP316L不锈钢管。（2）凝汽器换热曾容；邹县6号机组2010年容量由600MW增容至635MW，但凝汽器没有进行对应的改造，本次改造将凝汽器面积由36000m2增容至38360m2。至38360m2。（3）设计工况（THA，635MW）凝汽器压力4.9kPa；改造完成后机组凝汽器背压不高于4.9kPa。四、凝汽器改造方案四、凝汽器改造方案（1）重新优化设计凝汽器管束布置方式，更换整个管束部分，原铜管全部更换为不锈钢管，冷却管有效长度保持不变。（2）端管板采用不锈钢复合板。（3）冷却管与管板采用胀接加氩弧焊接的连接方式，保证连接的拉脱力和密封性。（4）更换全部中间隔板及其内部连接件等，并通过抗振计算确保隔板间距满足抗振要求。（5）重新优化设计制造前、后水室，消除流动死区，保证流速均匀且有利于胶球清洗系统的运行。（6）采用最新技术重新优化设计管束布置，以提高换热效率；按HEI标准进行热力计算优化换热面积。（7）保持凝汽器循环水接口等外部接口位置不变。四、凝汽器改造方案四、凝汽器改造方案基于先进理论的凝汽器管束优化布置技术基于先进理论和仿生数值优化开发的管束布置新技术，消除了现有技术的不足，显著提高了换热性能。新型仿生优化管束比初步方案高23%比HEI高13%传热系数管束汽阻200Pa五、质量管控五、质量管控（1）不锈钢管生产执行标准：ASTMA249；执行标准：ASTMA249；制造厂内涡流探伤、水下气压试验100%合格；现场涡流探伤抽检；（2）不锈钢复合板生产压力容器用爆炸焊接复合板：JB/T4733-2007；压力容器用爆炸焊接复合板：JB/T4733-2007；试样弯曲试验：无裂纹、结合处无开裂；全面积超声波无损检查；复材表面和周边端面全面积着色检查；五、质量管控五、质量管控（3）端管板及中间隔板钻孔加工管孔尺寸：按图样要求使用双头塞规检查；管孔尺寸：按图样要求使用双头塞规检查；管板平面、孔壁表面应无划痕、刀痕；（4）水室制造加工强度与焊接质量检测：煤油试验、水压试验。（5）安装前检查（5）安装前检查壳体内清洁情况、支撑加固情况；五、质量管控五、质量管控（6）穿管前检查端管板及中间隔板安装质量壳体内清洁情况、支撑加固情况；同心度、管孔抬高量检查：中间隔板与端管板不同心度不大于3mm；试穿管检测；壳体、挡汽板、抽气管焊缝检测：煤油渗透试验；壳体、挡汽板、抽气管焊缝检测：煤油渗透试验；焊接强度检查：焊缝饱满，无变形、裂纹等；五、质量管控五、质量管控（7）冷却管胀管胀焊试件试胀、焊，调整安装工具；按试件胀管率8~11%调整好胀管机力矩；胀管深度为管板厚度的80%左右；（8）冷却管氩弧焊100%着色检查，要求无裂纹、气孔、偏焊等缺陷；100%着色检查，要求无裂纹、气孔、偏焊等缺陷；（9）气测灌水试验（10）通循环水试验六、改造效果六、改造效果2015年4月，西安热院对6号机组凝汽器进行改造后性能试验，试凝汽器进行改造后性能试验，试验结果表明：★修正后凝汽器压力4.619kPa，优于保证值（≤4.9kPa）0.281kPa。★改造前凝汽器压力比设计值差1.3kPa。★改造后优于改造前★改造后优于改造前0.281+1.3=1.581kPa。★按每1kPa影响煤耗2.5g，节煤效益3.95g/kwh。安装管隔板穿管仿生双连树型布管图