鄂温克电厂严寒地区空冷岛防冻运行优化应用研究

严寒地区空冷岛防冻运行优化应用研究严寒地区空冷岛防冻运行优化应用研究内蒙古蒙东能源有限公司鄂温克电厂2016年8月尊敬的各位领导、专家：很荣幸参加“2016年（第一届）燃煤电厂深度节能与能效提升专题技术交流研讨会”。下面由我代表国神蒙东能源有限公司鄂温克电厂对《严寒地区空冷岛防冻运行优化应用研究》项目作如下汇报:冻运行优化应用研究》项目作如下汇报:鄂温克电厂2×600MW超临界空冷燃煤发电机组，位于呼伦贝尔一一、项目概要及立项背景、项目概要及立项背景鄂温克电厂2×600MW超临界空冷燃煤发电机组，位于呼伦贝尔市鄂温克旗伊敏河东矿区，年平均气温-2℃，冬季环境温度较低（最低-51℃），并且冬季持续时间长，从9月中旬开始进入冬季，是我国最寒冷的地区。机组采用直接空气冷却系统，空冷散热器直接暴露在大气之中，冬季低负荷运行时蒸汽流量小，风机转速减小甚至停止运行，此时空冷管束上下流动场、温度场最容易发生不均匀现象，造成局部冻结，容易导致机组不能正常运行危急机组的安全。鄂温克电厂自2011年投运以来，曾多次发生空冷岛冬季局部管束冻结现象，冻害管束达100根左右，通过加盖棉布帘及风机反转一一、项目概要及立项背景、项目概要及立项背景束冻结现象，冻害管束达100根左右，通过加盖棉布帘及风机反转等手段方可解冻，不仅增加了检修人员的作业强度和难度，而且对机组的安全运行带来极大隐患。目前，北方空冷机组电厂冬季都是靠人工巡检测温方式，人员常驻空冷岛24小时不间断测温，劳动强度极大，并且无法实时全范围的检测及记录空冷岛各点温度。运行人员为了防冻往往以提高机组背压为主要措施，机组投产初期，由于缺乏经验，又没有效监测手段，运行背压最高曾达到20kPa，严重影响机组经济效益。针对以上情况，鄂温克电厂于2012年组织人员对空冷岛防冻优一一、项目概要及立项背景、项目概要及立项背景化展开研究，通过对同类机组调研以及向科研机构进行咨询，确定了增加空冷岛全面测温系统、建立空冷温度场模型的思路，并通过后期软件开发实现指导防冻和运行优化的目标。可行性研究报告及立项建议书编写完成后，于2013年3月得到了神华集团科技创新项目立项的批准，此项目同时启动。目立项的批准，此项目同时启动。项目由鄂温克发电厂、北京巨拓科技发展有限公司合作开发，同时华北电力大学有关专家教授参加研究工作。[项目的组织]鄂温克电厂组织了以总工程师为负责领导的实施小组：二二、项目的组织实施情况、项目的组织实施情况鄂温克电厂组织了以总工程师为负责领导的实施小组：项目实施单位负责领导：鄂温克电厂总工程师项目实施单位负责人：鄂温克电厂维护部热工主任项目实施单位联系人：鄂温克电厂生技部热工专工项目实施单位施工组织协调人：鄂温克电厂维护热工专工项目研究单位负责人：北京巨拓科技发展有限公司技术部项目研究单位负责人：北京巨拓科技发展有限公司技术部项目研究单位联系人：北京巨拓科技发展有限公司开发部二二、项目的组织与实施、项目的组织与实施[机组及空冷岛的基本情况]机组最大容量637.08MW，额定参数24.2MPa/566℃/566℃,排汽压力10kPa。空冷岛散热总面积155万m2，翅片管为单排管。#1机空冷岛共有7列A形散热装置，每列7个单元，单台机组49个单元组成，对应49台风机。个单元组成，对应49台风机。空冷岛每列A形散热装置长84米。汽轮机最大排汽流量1206.94t/h，空冷凝汽器最大热负荷1125.5MW二二、项目的组织与实施、项目的组织与实施【空冷系统状态监测的现状】空冷岛建设时仅有凝结水温度、汽轮机排汽温度等少数温度量空冷岛建设时仅有凝结水温度、汽轮机排汽温度等少数温度量测点，不满足运行时防冻需要，特别是高寒地区的直接空冷系统，需要大面积、全范围监测温度场。工业中常用的测温方法有热电偶和热电阻，由于其安装的复杂性不适合空冷岛多点温度监测。红外热成像仪有视角影响，有遮挡，不适合空冷岛监测。在加装空冷岛温度场在线监测系统前采用人工巡检方式，人工巡检工作量大，实时性差。鄂温克电厂属高寒地区，建厂初期巡检人员需要从人行步梯登空冷岛，积雪路滑、梯滑，给巡检人员造成极大困难，甚至危机生命安全。二二、项目的组织与实施、项目的组织与实施【空冷岛的温度分布及检测需求】在顺流管束的下部、逆流管束的上部容易出现低温及过冷，并且在管束内出现有高温到低温、由蒸汽到液体的转变，是造成冻结的内部原因，有对温度场监测的实际需求。二二、项目的组织与实施、项目的组织与实施【项目的主要内容：建设一套高寒地区空冷温度场监测示范装置】在空冷岛每一列的A型散热装置管束区域上、中、下布置4排温度测点，每排105个温度传感器，间距0.8米左右，1台机组总共达5000多点。二二、项目的组织与实施、项目的组织与实施【监测系统的主要原理】利用对温度敏感的晶体振动信号，通过计数直接获得温度数据。利用了数字化、智能化及存储技术，使传感器直接输出数字信号。智能传感器预先进行了地址编码，在一条总线上可采集、传输多个传感器温度数据，使简化布线成为可能。多点测温的总线技术优点：减少布线、方便安装、降低成本、便于维护二二、项目的组织与实施、项目的组织与实施【空冷岛的温度监测系统安装情况】【安装】二二、项目的组织与实施、项目的组织与实施温度场监测安装布置图温度监测界面示例(2014年1月20日11时)二二、项目的组织与实施、项目的组织与实施二二、项目的组织与实施、项目的组织与实施【项目的主要内容：空冷系统背压优化开发】防冻背压预警模块防冻背压预警模块最佳背压优化模块管束积灰诊断模块热回流诊断模块顺流死区百分比与逆流充满度重要参数分析模块等分析功能模块[项目实施进度]2013年4-5月，项目调研，确定实施方案。三、项目完成情况及效果三、项目完成情况及效果2013年4-5月，项目调研，确定实施方案。2013年6-8月，空冷温度场监测系统的设计、生产、制作，实施准备。2013年9-10月，#1机空冷岛温度场在线监测装置安装完成投入运行。2013年11月，完成冬季运行的防冻背压优化模块功能的开发，并完成上线运行。2013年12月，完成其他模块的开发及上线运行。2014年1-12月，运行数据的分析及整理，项目验收。2015年10月，#2机空冷岛加装温度在线监测装置安装完成并上线运行。[节能效果分析]三、项目完成情况及节能效果三、项目完成情况及节能效果鄂温克电厂地处高寒地区，冬季寒冷且漫长，环境温度低，鄂温克电厂地处高寒地区，冬季寒冷且漫长，环境温度低，空冷岛冬季防冻需采取多种措施。但是较低的环境温度及寒冷的气候为实现低背压运行创造了条件。鄂温克电厂采取的空冷岛防冻及降低背压的措施有：1、空冷系统查漏堵漏，将冻坏管束的接头、裂缝堵塞密封。2、根据不同环境和负荷部分A型散热装置解列运行，减小散热面2、根据不同环境和负荷部分A型散热装置解列运行，减小散热面积。3、堵塞部分风机的通风筒，进一步减小通风量。4、充分利用空冷岛温度场在线监测装置，指导运行，降低背压。三、项目完成情况及效果三、项目完成情况及效果通过上述措施，鄂温克电厂两台机组冬季运行背压可以长期稳定在6-7kPa。[节能效果分析—节能降耗、降低背压]稳定在6-7kPa。与机组投运初期相比，背压降低了10—15kPa。机组THA工况设计背压10kPa，与设计工况相比，背压降低了3—4kPa。机组背压降低1kPa，大约降低煤耗1.5g(标煤)/kWh，与设计工况相比降低煤耗约5g(标煤)/kWh。空冷岛温度场在线监测系统在600MW机组安全运行，节能降耗，降低背压方面起到了重要作用。实现了高寒地区空冷机组深度节能，安全运行的目标。四、项目取得的成果四、项目取得的成果1、项目获得的知识产权1、项目获得的知识产权申报并取得授权专利1项：一种蒸汽隔离阀蒸汽泄露监测装置。2.完成相关论文3篇，并已全部发表。3.建设600MW机组空冷岛温度在线监测示范装置一套。4.开发空冷岛温度场在线监测装置软件及冷端优化软件，并在线运行。5.项目获得神华国神集团科技成果一等奖。本项目及将来还有很大的开发空间，在本项目取得成果的基础五、将来进一步开发五、将来进一步开发上，鄂温克电厂又立项了两项后续项目：1.基于温度场600MW机组空冷风机运行节能深度开发2.600MW机组空冷岛管束蒸汽分配不均的原因探析及结构优化技术开发【基于温度场600MW机组空冷风机运行节能深度开发】五、将来进一步开发五、将来进一步开发该后续开发项目基于已有的空冷岛温度场在线监测系统，根据系统监测冬季温度场分布，实时闭环调整风机转速，减轻人的工作量，并且其优化算法及效果大大优于人工调节方式。将整体降低背压的任务，根据温度场分布情况自动分配不同的风机，在保证空冷管束不冻结的安全前提下，最大限度降低背压，实现深保证空冷管束不冻结的安全前提下，最大限度降低背压，实现深度调节。六、技术应用情况与效益六、技术应用情况与效益此套系统可以准确反映散热器表面温度分布，定量给出有效防止冬季空冷岛冻结的温度场数据，并指出背压进一步降低的潜力所在。通过指导运行人员调整风机运行方式，达到防冻及节能效果。该系统投入后，运行人员根据温度模型进行调整，机组背压可降低2kPa左右，年节约标煤量约为5000多吨，每吨标煤按现时含税降低2kPa左右，年节约标煤量约为5000多吨，每吨标煤按现时含税煤价约320元/t计算，考虑到节约人工巡检费用、翅片管冻裂检修成本等其他因素，年可实现总效益约为200万元。本项目除实现经济效益以外，还可实现社会效益。没有安装空六、技术应用情况与效益六、技术应用情况与效益冷岛温度场在线监测系统之前需24小时常驻空冷岛人工巡检，劳动强度大，环境条件恶劣，冬季雪天通过人行步梯上到空冷岛有滑倒坠落的危险。因此通过研发实现科技进步，本项目的成果可以减轻人工劳动工作量，改善工作环境，实现较大社会效益。鉴于一号机组已取得较好的效果，鄂温克电厂二号机组在2015鉴于一号机组已取得较好的效果，鄂温克电厂二号机组在2015年10月完成安装空冷岛全面测温系统。谢谢谢谢！！