干货｜汽轮机冷端系统节能优化研究与应用

2.冷却塔填料换型改造

对冷却塔填料进行改型，并全部更换，更换为耐腐蚀性、抗冲刷性更强的新型填料，同时一并对除水器、配水管等塔内附件进行维护。解决填料老化造成的凝汽器水侧填料碎屑堵塞现象。提高冷却塔工作效率及出力，以降低循环水温度。

填料组装块的片间间距允许偏差为±1.0mm，组装块各邻面间应互相垂直，形成一个规整六面体，由各片边形成的平面应齐平一致;

粘接的填料块，常温时在简支条件下承受3.0KN/m2均布荷载一小时，支承面及加载面应无明显变形，卸载后应无明显残余变形，粘结点松脱率不超过5%，其顶部侧向位移小于50mm。

淋水填料粘接成块，粘接率不低于85%，淋水填料的物理力学性能应符合《冷却塔塑料淋水填料技术规定》DL/T742-2001的标准要求。

3. 冷却塔喷嘴换型改造

拆除冷却塔旧的反射Ⅲ型喷嘴, 安装可自动旋转的ZLS-01型喷嘴，共计4484套。清理螺纹部位，检查螺纹是否损坏，确保喷嘴紧固牢靠清理管内杂物，保证管内清洁，检查破损部位，修补漏水部位。安装的ZLS-01型节能喷嘴应垂直于填料与配套的接头拧紧，防止运行中振动脱落。安装后，确保ZLS-01型节能喷嘴的旋转部分旋转自如无卡涩。投入运行后，喷淋效果良好，填料无淋水死区，提高水塔冷却效率。

4. 凝汽器优化

在凝汽器补水加装喷嘴雾化装置，保证补水量与改前补水量相同。机组运行时，化学补水经喷嘴以与垂直方向呈30°角度斜向上雾状喷出，喷出的水雾呈90度锥体形状并以螺旋形旋转。低加左右两侧的各两根φ89补水管路分别呈对冲喷雾方式，可使凝汽器喉部低加两侧形成两个雾化区。这样，增加了汽轮机排汽和化学补水的接触面积，可以将补水加热到排汽压力下的饱和温度，减小了凝结水的过冷度;同时还增强了排汽和化学补水之间的换热，最大限度的凝结排汽量，对提高真空有利。另外，补水雾化后，可以使补水中含有的空气离析溢出而被真空泵抽走，降低了凝结水的含氧量，对提高低加传热效果、减缓低加氧化腐蚀速度有利。

为了保证凝汽器端差，每年停机检修期间对凝汽器进行高压大流量冲洗。最高清洗压力可达30 MPa，清洗后凝汽器换热管内壁可见金属本色。这大大降低换热管的水侧传热热阻，降低了凝汽器端差。

为了降低汽侧传热热阻，我们尽可能的提高凝汽器的真空严密性。为了保证真空严密性，在日常运行中，对容易漏空的地方进宪定期检查。对于轴封回汽管是否内漏也可通过对比轴加风机电流进行辅助判断，并在停机检修时进入低压缸内部检查进一步确认漏空与否。在每次停机检修期间，对凝汽器进行灌水查漏，查找到的漏点进行及时处理，确保灌水查漏后无漏水的地方。

化学人员对循环水水质进行严格控制，循环水浓缩倍率控制低一些，并合理使用阻垢剂，保证了凝汽器换热管不结垢，并合理杀菌，减少换热管内壁的泥垢，这都对凝汽器端差产生非常重要的正面效果。

另外，胶球系统24小时不间断运行。每月定期补换新球，这能很好的清除凝汽器换换热管内壁的泥垢。大大降低凝汽器水侧传热热阻。

为了保证凝汽器凝结水过冷度尽可能的小，凡是进入凝汽器的各种疏水严格按系统设计走管路，进入凝汽器的接口全部位于热井水位以下，以充分利用疏水的热量，以此来降低凝结水过冷度。

三、经济性及安全性评价与分析

1. 经济性分析

1.1 循环水泵改造后经济性

改造泵输水量Q=5.6 m³/s(20160 m³/h)，H=21m，η=88%, Pa=1373.4kW，取电机效率为95%，则每千吨水耗电量为：

E=1373.4÷20.16÷0.95=71.7度/km³

现泵运行时，输水量Q=4.712 m³/s(16964 m³/h)，H=19.9m，Pa=1478.5KW，取电机效率为95%，则每千吨水耗电量为：

E=1478.5÷16.964÷0.95=91.7度/km³

每千吨水节电量为：ΔE=91.7-71.7=20度/km³

泵在设计点运行，则每千吨水可节电20度，按常年运行1台泵，每日总输水量约为：

∑Q=5.6×3600×24=483840 m³/日=483.84 km³/日

每年按实际运行300天计算节电量为：

∑E=20×483.84×300=2903040度/年，即改造单台泵后每年节电量约为290.3万度，按0.3元/度上网电价计算，每年可节约电费约87.09万元，经济效益显著。

1.2 冷却塔填料改造后经济性

通过对冷却塔填料进行整体改造更换后，可降低供电煤耗约0.5～0.8g/kwh，按单台机年发电量15亿kw˙h计算，可节约标煤约1000吨，每年可节约成本约40万元。

1.3 冷却塔喷溅装置改造后经济性

通过测算，我厂冷却塔喷溅装置改造后，循环水温度可降低0.5～1.0℃，可降低发电煤耗0.5～1.0 g/kw˙h左右，按单台机年发电量15亿kw˙h计算，最少可节约标煤750吨，每年可节约成本约30万元。

1.4 凝汽器补水加装喷嘴雾化装置改造后经济性

补水在凝汽器内实现雾化后，加大了低温补水和汽机排汽的混合换热面积，从而使部分排汽在喉部凝结，进入铜管主凝结区的排汽量相应减少，在循环水量、水温不变的情况下有利于提高机组的真空，按机组补水率为2%计算，经理论计算可使凝汽器真空提高0.06%，年节标煤319.77t/a，节约成本约12万元。

综上所述，汽轮机冷端优化后，每年可节约成本约169万元。

2. 安全性分析

循环水泵改造后，运行各参数及振动良好，效率大大提高，有效降低了厂用电;冷却塔填料及喷嘴改造后，运行正常无堵塞、脱落现象，淋水更加均匀、分散，降低了循环水温度;凝汽器喉部加装喷嘴雾化装置，换热管用高压水冲洗，真空系统查漏后，凝汽器运行状态良好、无泄漏，有效提高了机组真空。

通过对汽轮机冷端设备优化改造后，机组真空有效提高，设备正常运行周期大大增加，提高了设备健康水平，保证了我厂机组安全经济运行。

四、结论

通过对汽轮机冷端系统设备进行优化改造，使循环水泵、凝汽器、冷却塔等冷端设备出力、效率明显提高，经过计算，机组真空提高了约1KPa，降低供电煤耗约3g/kwh。改造后凝汽器、循环水泵及冷却塔等冷端设备运行各参数良好，有效提高了设备运行寿命，节约了检修运行成本，为我厂节能减耗奠定了良好的基础，大大提高了我厂生产经济性及安全性。

通过实施，证明了汽轮机冷端优化方案的可行性，为同类型机组提供了很好借鉴。是将先进技术应用于火电系统中的一个成功范例，对先进技术在火电系统中的推广应用起到了模范带头作用。

主创人员：张金凡、罗先铎、周云飖、李之栋、姬爱平、代广如、郑翔春、张 勇