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发电类
基于间接空冷塔运行特性的机组冷端优化技术研究
发布时间:2022-05-30 点击次数:649

项目属于火力发电汽机技术领域,具体涉及间接空冷机组冷端运行优化研究。

宁夏枣泉发电有限责任公司一期工程由两台660MW超超临界间接空冷机组组成,自2017年底投产以来,冷端系统存在较多缺陷,运行缺乏优化指导策略,主要体现在:封闭煤场对间冷塔换热性能的影响未知,间冷塔换热三角表面累积的污垢对间冷塔换热性能的影响及脏污程度的变化趋势未掌握,换热三角清洗的时机未把握,清洗前后的效果未做评判;百叶窗传动杆在投产使用后频繁脱落,导致百叶窗开关不一致且脱落部分无法操作;间冷塔原设计外清洗装置清洗效果差、清洗周期长、耗水量大、存在高空作业风险;循泵组合投运无科学依据;间冷塔百叶窗开度调节缺乏理论支撑等。

上述问题普遍存在于西北地区间接空冷机组上,亟需解决。本项目针对间接空冷机组冷端问题开展了相关研究,主要技术内容包括:

(1)应用计算流体动力学软件,建立封闭煤场对间冷塔换热能力影响的数值模拟计算模型;参考TRL工况数值模拟计算结果,得到不同环境风速下流经间冷塔各个扇区通风量的差异,为间冷塔不同扇区脏污系数的评判及扇区清洗效果的定量评价及百叶窗开度优化提供基础数据。

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 图1 #1塔外清洗装置   图2 #1塔改造成内清洗装置   图3 内清洗前后效果比对

 

(2)提出一种数值模拟与机理建模相结合的脏污系数计算方法,以脏污系数作为间冷塔清洗效果评判依据,为清洗装置技改提供技术支撑;结合实际试验及PI数据库,定量评价典型负荷工况清洗前后效果比对。

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图4百叶窗传动杆组改造             图5百叶窗开度寻优(粒子群算法)

(3)发明一种间接空冷装置百叶窗传动组件,解决百叶窗传动杆频谱脱落导致百叶窗开关不一致及脱落部分无法操作问题。根据实际运行数据,分析平均环境温度、主冷水温度、平均主热水温度、负荷、背压和百叶窗开度之间的关系,并建立机组背压和负荷的线性耦合关系。考虑现场实际,以凝汽器阻塞背压及考虑运行安全裕度为约束条件的背压优化经验关联式判据,以主冷水温度优化为目标,采用神经网络和粒子群算法实现间接空冷塔百叶窗开度的动态寻优。

(4)应用空冷塔全尺寸数值模拟计算和实际运行参数相结合的间接空冷塔变工况热力性能分析结果,研发了间接空冷塔运行指导系统,为循环水泵运行和主冷水温度优化调整提供操作指导。

本项目已获授权发明专利1项、实用新型专利2项、软件著作权1项、发表论文4篇,受理发明专利3项。

项目成果已成功应用于宁夏枣泉发电有限责任公司,全年可节约标煤约7448.4吨,折算全年供电煤耗下降约1.37克/千瓦时,节能效益明显,此外通过间冷塔清洗降低机组运行背压,一定程度上可缓解空冷机组夏季出力不足的问题。由刘建民教授领衔的鉴定委员会认为:该成果整体处于国内领先水平,在西北地区具有显著的经济、社会效益和推广应用前景。