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        13629296378 李先生

        亞(超、超超)臨界機組空冷島沖洗自動化改造與實現

        作者:admin     發布日期: 2019-08-29     二維碼分享

        亞(超、超超)臨界機組空冷島沖洗自動化改造與實現

        Rebiulding and realization of Auto Flushing in the Sub-Critical Air Cooling Unit’s Air Cooling Island

        大唐韓城第二發電有限責任公司                  強智文 王剛

        陜西工業技術研究院、西安智源電氣有限公司      李愛軍


        [摘要] 在我國水資源短缺的三北(東北、華北、西北)地區,電廠采用空冷機組是節約當地水資源的有效途徑。但采用空冷的機組也存在種種問題,如散熱器單元清的潔度會影響機組背壓。尤其是夏季酷暑氣溫高時機組背壓高達50KPa,從而影響機組不能滿負荷,嚴重制約機組經濟運行及安全滿發電。因此需要定期對空冷島的散熱器翅片進行沖洗。本文主要敘述了實現空冷島自動沖洗的改造方案,提高沖洗效率,降低機組背壓。

        [Abstract]In the “three north” area of our country,there are short of water,some power plants build air cooling unit in order to save water.But,there are some problems in the air cooling unit,for example,if radiators is dirty, which increase unit’s back pressure.Especially in the torridity summer day,the unit back pressure will increase to 50KPa,so these units don’t work in the full load state.So,these air cooling island’s radiators should often be flushed.This paper depicts project that we rebuild auto flushing in the sub-critical air cooling unit’s air cooling island, in order to incearse flushing efficiency and decrease unit back pressure.

        [關鍵字]空冷機組,空冷島,機組背壓,自動沖洗

        [Keywords]Air Cooling Unit, Air Cooling Island,Unit Back Pressure,Auto Flush

        1、概述

        多年來,隨著我國電源建設不斷發展,水資源不足已成為制約我國電力工業可持續發展的重要因素之一。我國“三北”地區煤炭資源豐富,但水資源嚴重匱乏,采用空冷技術后可有效緩解水資源壓力,保證“三北”地區電力工業可持續發展,以2×600MW空冷機組工程為例,濕冷機組水耗量2600m3/h,空冷機組水耗量520 m3/h,預計每年將比普通二次循環濕冷機組節水1500萬噸,節水效益非常明顯。但是無論是直接空冷,還是間接空冷電廠,尤其是在我國的三北地區,由于空冷島長期暴露在空氣中運行,空氣中的細沙、灰塵,以及大風所產生的雜物等渣質堆積在散熱器翅片上,不但會阻礙熱交換,而且會影響風扇排氣,導致熱交換的效率降低,嚴重時直接影響正常發電效率,因此需要定期對空冷島的散熱器翅片進行沖洗。

        2、現有沖洗系統存在的問題

        常規對空冷島散熱器的沖洗方式包括高壓空氣和高壓水。高壓水的沖洗效果明顯優于高壓空氣,因此,一般空冷島所采用的沖洗方式為高壓水噴射,達到清除散熱器污垢的目的。我公司在建設II期3、4號空冷機組時采用了德國GEA公司的高壓沖洗控制裝置,此套裝置沖洗效果良好,但由于整個沖洗過程完全由人工干預實現,因此存在一定的不足之處。

        1臺600MW機組空冷島一共有8列A型塔共16面散熱器,但是由于GEA公司的沖洗裝置成本高昂,我們為每個機組只配備了一套沖洗設備,因此每次只能沖洗一面散熱器,效率低下;沖洗完畢后,需要搬動大量設備到另一個通道,才能進行沖洗工作,不僅勞動強度較大,而且效率低,需要較長的時間才能完成準備工作。此外,由于空冷島上面的溫度較高,如果發電機組正常運轉時,空冷島散熱器頂部的溫度達到70℃,在此溫度下,工人無法忍受如果高的工作溫度,此時進行沖洗,需要關閉發電機組,使空冷島散熱器溫度降低,才能開始沖洗,大大降低了發電機組的正常運轉率,使電廠的經濟效益明顯降低。

        因此,迫切需要在空冷島上安裝一套全自動沖洗系統,對整個空冷島散熱器實現自動化無人值守沖洗,以降低人工負擔,提高沖洗效率,達到提高發電效率的目的。

        3、自動沖洗系統改造與實現

        2009年,我公司聯合陜西工業技術研究院共同攻關,對II期3、4號空冷機組的空冷島沖洗系統進行全自動改造。利用現代控制技術和現代檢測技術,結合先進的電子技術和嵌入式計算技術、工業總線技術,所開發的高科技自動化設備,實現了對散熱器翅片及管束的全自動遠程控制沖洗,保持散熱器翅片清潔,提高散熱器的熱交換效果,實現降低機組工作背壓,從而降低煤耗的目的。

        3.1系統總體改造方案

        由于3、4號空冷機組空冷島的每一面散熱器都配備了一個沖洗滑梯,要實現全自動沖洗功能,每個滑梯需要配備一套沖洗噴頭組件,而且沖洗噴頭組件要實現上、下、左、右四個自由度自動進給,并且在A型塔之間需要配置一套控制電纜和沖洗水管;鑒于現場的實際情況,兩列A型塔之間的間隙只有60CM,如果水管和電纜在走道的地面拖拉,勢必會擋住驅動機構的行進,所以只有將水管和電纜架設在空中,通過滑輪吊在導軌中,驅動機構在驅動滑梯移動時自動拖拽水管和電纜。3、4號空冷機組共有16個A型塔32面散熱器,因此系統需要配備32套沖洗模塊驅動器和沖洗噴頭組件,這些沖洗模塊驅動器與中央控制器采用CAN現場總線方式聯網,實現集中控制。為了實現遠程監控和操作系統的運行,在集控室也配置一套中央控制系統,集控室中央控制系統與現場中央控制器通過現場CAN總線連接。為了實現自定義順序沖洗功能(沖洗完一面自動切換到下一面沖洗),空冷島的每個通道的水管上都配置一個電子閥門來控制高壓水的通過和禁止。

        3.2系統構成

        系統由集控室控制器、PLC程控箱、沖洗小車、沖洗小車驅動裝置、沖洗滑梯驅動裝置、中央控制器(現場中央控制器和集控室中央控制系統)、高壓水泵、管道、閥門以及各種輔助材料組成,如下圖所示。




        集控室控制器用于監控現場工作情況、設置現場工作模式、工作狀態反饋、值班員設置等功能。中央控制器實現與集控室控制器的信息交互,根據內部交互算法實現對各個沖洗小車的控制,以及對水泵的控制,人機交互等功能。PLC程控箱實現對每一面散熱器翅片進行沖洗控制,用于控制沖洗小車以及沖洗滑梯的移動,以及沖洗狀態檢測和反饋。

        為了監控系統工作情況,除了系統自身采集必要的反饋信號(如各種故障信號和行程開關信息)外,還為每個A型塔之間安裝有專用攝像機,這些視頻信號通過光纖傳輸到集控室,以供操控人員掌控系統沖洗情況。

        3.3、改造特點

        通過一系列改造和設計之后,實現了全自動沖洗的目的,通過系統試運行,取得良好效果,主要有以下特點:

        3.3.1、改善了沖洗效果

        通過專業設計的沖洗噴頭,設定了.佳工作壓力和流量自動匹配,實現.佳沖洗效果,優化設計的噴頭布置,實現.大化的沖洗覆蓋,提高沖洗效率。

        3.3.2、提高沖洗效率

        無需更換沖洗噴頭組件時間,單面散熱器翅片沖洗時間由20小時降低為12小時。而且可以實現同時沖洗多面散熱器。通過3、4號空冷機組的空冷島散熱器沖洗一次的時間由40天下降至8天,沖洗過程不需要停機。

        3.3.3、提高系統可靠性

        采用現場CAN總線技術,滿足現場抗干擾性能。系統具備較高的靈活性和可擴展性,能夠適應不同規模、不同成本的要求,可靠性高,具備較高的環境適應性。

        4、系統改造經濟效益分析

        4.1、數據分析

        通過系統試運行表明,空冷島自動沖洗改造工程有著明顯社會經濟效益。

        我公司的3號機組和4號機組是兩臺相同的600MW空冷機組。下面有兩張同時刻的兩臺機組運行圖表,一張是3號機組的,另一張是4號機組的,3號機組空冷島沒有沖洗,4號機組空冷島進行了全自動沖洗。圖表中綠色線條及綠色文字代表機組負荷,藍色線條及藍色文字代表單個風機工作電流,黃色線條及黃色文字代表機組背壓。從表中可以看出:3號機組的負荷和4號機組的負荷都是300MW,3號機組單個風機工作電流為148.39A,3號機組背壓是12.84KPa;4號機組單個風機工作電流為142.38A,4號機組背壓是8.69KPa。



        3號機200991614時曲線



        4號機200991614時曲線

        4.2、機組背壓經濟效益分析
        從上圖看出,沖洗后的4號機組背壓為8.69KPa,沒有沖洗的3號機組背壓為12.84KPa,兩個相同機組在同一時刻同一負荷下工作背壓相差4.15Kpa。
        根據西安熱工院及相關電廠提供資料,600MW機組額定運行工況,背壓每降低1KPa,供電煤耗降低0.8%。本次數據降低了4.15Kpa,折算成煤耗降低率為4.15KPa*0.8%=3.32%,600MW機組按350克煤耗/度電來計算,則每度電降低煤耗為11.62克,每臺機組按200天發電時間計算,則每年節約煤為11.62克*600*1000,000*24小時*200天/1000w/1000克/1000公斤=33465噸,每噸煤按400元人民幣計算,1臺600MW機組一年能節約33465*400=13,386,240元,兩臺機組可節約26,772,480元。
        4.3、風機功耗經濟效益分析
        從上圖看出,沖洗后的4號機組風機工作電流約為148安培,沒有沖洗的3號機組風機工作電流約為142安培,兩個相同機組在同一時刻同一負荷下工作背壓相差6安培。每個機組風機為56個,因此,一個機組風機工作電流相差336安培,三相電機功率計算公式:p=根號3*U*I*功率因數,因此機組風機功耗差為:*380V*336安培*0.85=187.75KW,還是按200天計算,每度電按0.5元計算,每年節約風機電費為187.75千瓦*24小時*200天*0.5元=450608元,兩臺機組一年可節約電費約為90萬元。
        4.4、人工費用經濟效益分析
        每年按.少4人計算,每人每年費用按5萬元計算,一年的人工沖洗費用為20萬元。
        4.5、2X600MW年運行經濟效益分析
        綜合以上數據分析,2X600MW空冷機組安裝自動沖洗系統后,可以方便的保持常態沖洗,使得機組運行在降低煤耗,節約風機用電,節約人力成本等方面有著很大的潛力。按照以上量化數據分析結果,每年可以帶來26,772,480+900,000+200,000=27,872,480元的經濟效益。
        5、結論
        通過對我公司II期3、4號空冷機組的空冷島沖洗系統改造,實現了全自動無人值守沖洗操作,提高了沖洗效率,改善了沖洗效果,有效地降低了機組工作背壓。通過對比數據表明,能有效降低機組煤耗,提高空冷機組迎峰度夏的能力,具有顯著的經濟效益。

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