Research and Demonstration of Direct Air-Cooling System for 600-MW Fossil-Fired Power Plants

Given the distribution feature of resources such as coal and water, the requirements for the development of Chinese power industry, and the fact of monopoly by foreign companies, it is very necessary and significant to independently research and develop air-cooling technologies. Through experimental research, simulative calculation, process and equipment development, field tests and a demonstration project, the design and operation technologies for air-cooling system are grasped and relevant key equipment is developed. The results of the demonstration project show that the technical indicators for the air-cooling system have met or exceeded the design requirements. Part of the research results have been incorporated into the relevant national design standards. The technologies developed have been applied to more than 23 sets of thermal power units of or above 600 MW in China.

考虑天气影响的火电机组空冷系统性能预测方法

【目的】直接空冷机组是一部分缺水地区常用的火力发电形式,由于其采用空气作为冷却介质,因此运行受到诸多限制。为解决直接空冷机组受环境影响大和耗煤量高的问题,对空冷岛换热性能进行预测研究。【方法】基于河北省某超临界2×600 MW机组的历史运行数据,利用MATLAB软件计算历史空冷岛性能,将历史数据作为训练集和测试集,通过长短期记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络机器学习算法,实现对未来一段时间内的空冷岛性能预测。在不改变模型参数的条件下,通过去除各项特征的方式确定特征重要性排名,基于此确定最佳特征选择策略,进一步优化模型。考虑到空冷岛性能受天气影响大,为提升模型在特殊天气下的预测能力,将原数据集结合历史天气预报数据,编写考虑天气因素的预测程序,以预测空冷岛未来一段时间性能,并对预测结果进行可视化分析。【结果】所采用的预测模型预测准确度明显高于传统自回归移动平均模型(autoregressive integrated moving average model,ARIMA),对未来1 h以内的直接空冷机组换热性能预测拟合优度均在0.90以上。【结论】模型所采用的数据特征及算法可以为直接空冷机组的稳定运行提供数据支撑,为智慧电厂的建设提供技术基础。

灵活调峰下在线学习的直接空冷机组背压预测模型

在灵活调峰的背景下,为适应直接空冷机组负荷动态变化与环境因素干扰,提出一种在线学习的神经网络方法对直接空冷机组背压进行预测。首先,对历史数据进行清洗,通过Spearman相关性分析确定影响运行背压的低冗余重要特征。接着,采用Hammerstein模型对背压进行模型参数在线辨识。同时,采用长短记忆神经网络和注意力机制建立直接空冷机组背压预测模型,使用在线学习的方式对模型进行更新。实验表明:该模型在预测未来1 h内不同时间跨度的背压绝对百分比误差(MAPE)低于9%,并在预测30 s内的背压MAPE低于1%。最后,在实际电厂系统中验证模型能够在实际应用中稳定运行。本研究的成果为直接空冷机组背压实时预测提供了有效的方法,这对于灵活调峰直接空冷机组的运行和管理具有重要的意义。

空冷机组汽轮机主轴直接驱动给水泵的变工况运行仿真试验

汽轮机主轴直接驱动给水泵技术是一种全新的给水泵驱动方式,目前国内尚无成熟的运行经验。针对采用该技术的某350 MW直接空冷机组进行了系列变工况运行仿真试验。结果表明:对于配置1台100%容量主机泵和1台50%容量备用泵的机组,该技术完全能够满足在机组背压快速变化、负荷变化及给水泵故障等工况下给水流量的需求。

水冷直膨式空调机组与水冷多联机组合系统在地铁车站的应用分析

以实际工程为例,提出了一种新的地铁空调设计方案,用水冷直膨式空调机组与水冷多联机系统取代冷水机组。与传统空调系统在初投资、运行能耗等方面进行了对比分析。结果表明,水冷直膨式空调机组与水冷多联机组合系统相比于传统系统,初投资增加约42.5%,节能率约为27.9%。

大容量直冷机组同轴可调给水技术应用

在介绍内蒙古京泰发电有限责任公司二期工程采用主汽轮机同轴驱动给水技术方案基础上,针对该方案中对主汽轮机的影响进行了可行性技术分析,并对设备选型和布置及给水调节运行方式进行了阐述,以供参考和借鉴。

直接空冷机组喷淋冷却系统的数值模拟和性能分析

以国产某300 MW直接空冷机组为例,建立了空冷单元喷淋冷却系统的数值分析模型,设计了3种不同型式的喷淋冷却系统,并采用Fluent软件对喷淋冷却系统的性能进行了数值模拟,得到了空冷单元内部及出口的温度场.结果表明：喷淋后空冷单元的出口空气平均温度比喷淋前降低了2~5 K,其中加装喷淋系统C后的空冷单元出口空气平均温度降低了5 K,排汽压力降低了6.7 kPa;喷淋系统的喷雾越均匀,雾滴覆盖范围越大,喷淋冷却系统的性能越好,排汽压力的降幅越大,经济性越好;对于国产某300 MW机组,当除盐水量充足时,采用喷淋系统C是最佳方案,如除盐水量有限,则应选择喷淋系统B.

直接空冷机组雾化增湿系统的数值研究

为研究雾化增湿降温法在大型电站直接空冷机组中应用的可行性,基于标准湍流模型和离散相模型,采用计算流体动力学技术对雾化增湿系统进行了三维数值模拟,讨论了雾滴的雾化过程和雾滴在空冷单元内热湿交换效果。结果表明,含有雾化增湿装置的空冷单元,空冷散热器入口和出口的空气温度都有明显的降低。直接空冷机组应用雾化增湿系统使空冷散热器的散热效率和真空度得到明显提高,不仅显著提高机组的经济性,而且有利于机组的安全运行,具有较高的推广应用价值。

提高直接空冷机组夏季冷却性能技术分析

对几种提高直接空冷机组空冷系统夏季冷却性能技术的应用背景、技术方案及应用效果进行了分析对比。结果表明:尖峰冷却系统在其他参数不变的情况下,通过设立尖峰冷却装置,分流进入主机空冷系统的部分乏汽,降低空冷系统热负荷,其机组背压的降低幅度取决于分流乏汽流量的大小;空冷系统增容改造通过增加空冷单元从而增大空冷系统的总换热面积,提高冷却能力,其机组背压的降低幅度取决于总换热面积增加的大小;对于特定的直接空冷机组,应根据机组实际情况优选合适的改造技术。

喷雾增湿降温法提高空冷机组出力的研究

夏季环境温度过高是限制直接空冷机组出力的主要原因。采用喷雾增湿降温法可有效地降低空冷凝汽器(空凝器)入口空气温度,改善空凝器的换热效果,提高机组运行真空使其满负荷运行。通过对喷雾增湿降温法的研究及其经济性分析,并采用计算流体动力学(CFD)数值模拟软件对其效果进行验证,表明喷雾增湿降温法在直接空冷系统中增设喷雾增湿装置后,可以显著提高机组运行的经济性和安全性。

冷却空气迎面风速和温度对直接空冷系统动态特性的影响

直接空冷机组和常规湿冷机组由于在冷端系统上差别较大,使得空冷机组的控制必须考虑外部环境变化对于汽轮机冷端的影响。该文在空冷凝汽器静态变工况计算的基础上,考虑空冷系统凝汽器的蓄热效应,建立了直接空冷凝汽器动态数学模型,该模型能够分析冷却空气迎面风速和环境温度对直接空冷系统凝汽器动态特性的影响。得到了冷却空气迎面风速和环境温度对直接空冷机组背压的影响曲线,仿真结果表明随着环境温度的升高和冷却空气迎面风速的降低,系统的稳定时间变长,证明直接空冷系统凝汽器的时间常数随着空冷凝汽器的散热能力的强弱而有相应变化,并为进一步研究适用于直接空冷机组的背压保护控制策略提供了参考。

加装防风网的空冷岛换热性能研究

空冷岛加装防风网后,其换热性能会受到防风网的影响。以国内某电厂300 MW直接空冷机组为例,利用FLUENT商业软件,数值模拟挡风墙下沿安装防风网对空冷岛换热性能的影响,并分析不同开孔率和防风网高度对空冷岛换热效率的影响。结果表明:加装防风网后,空冷单元的空气流量和换热量明显增加。随着环境风速的增大,防风网的防风效果越明显,为直接空冷机组的安全运行和经济性分析提供了理论依据。

600MW直接空冷机组夏季限负荷的原因及解决措施

直接空冷机组在夏季高温时会出现不同程度的限负荷现象,提高空冷机组过夏出力的措施与实践经验都在探讨摸索中。通过实践认为,直接空冷机组夏季限负荷的主要原因是由于空冷凝汽器真空低所致,提高真空是直接空冷机组安全度夏和经济运行的重要手段之一。达拉特电厂总结出了直接空冷机组夏季运行背压高、煤耗高、带负荷能力差的原因,找到了解决办法,取得了非常好的社会效益和经济效益。

直接空冷凝汽器运行腐蚀原因分析及控制策略

国内直接空冷机组普遍存在凝汽器运行腐蚀的情况,虽然通过设置凝结水除铁装置可使给水含铁量达标,但直接空冷凝汽器的运行腐蚀问题没有得到根本解决。分析其腐蚀原因,主要是给水碱化剂——氨在凝汽器初凝液中的分配系数太低,以及初凝液中的酸性阴离子富集,使设备材料在低pH值条件下发生腐蚀。试验结果表明:可通过在凝汽器排汽中辅助加入微量有机碱化剂或提高给水加氨量的方法,达到降低直接空冷凝汽器运行腐蚀的目的;从腐蚀控制和安全运行方面考虑,凝汽器排汽中加入微量有机碱化剂的方法更优。

300MW直接空冷机组给水泵配置及其汽轮机排汽冷却方案探究

针对300 MW空冷机组的设计运行条件,对机组给水泵的配置方案和给水泵汽轮机(小汽机)的排汽冷却方案进行了分析与比较,得出小汽机间接空冷比直接空冷运行可靠性略高;给水泵配置方案1比方案2初投资高,年运行费用高,但其运行安全性稍高于方案2;在夏季用电高峰期小汽机排气冷却为直接冷却方案时,采用1台50%容量的汽动给水泵(汽泵)+1台50%容量的电动给水泵(电泵)方案运行,可降低运行风险,提高运行经济性。

直接空冷机组经济背压计算模型及其应用

基于直接空冷机组的过程机理,建立了一个经济背压计算模型,分析了背压变化对发电机端功率和风机电耗的影响.以某300MW直接空冷机组为研究对象,借助所建模型计算了不同负荷下背压变化所产生的发电量收益,得到了经济背压随负荷的变化趋势.结果表明:直接空冷机组的经济背压随负荷升高而升高;不同负荷工况下,直接空冷机组运行在经济背压下的收益不同;在低负荷下运行时,优化背压参数,使其运行在经济背压下,所产生的发电量收益最为显著.

直接空冷凝汽器喷雾增湿系统的结构优化

应用气水两相流的传热传质理论,建立了600 MW直接空冷机组空冷凝汽器喷雾增湿系统三维数学模型,利用CFD软件对该系统进行了数值摸拟,并分析了在喷嘴纵向布置时,喷嘴布置高度、喷雾方向、喷雾压力及喷嘴孔径对喷雾增湿效果的影响.结果表明:当喷嘴孔径越小、喷嘴流量越少时,空冷单元内所需的喷嘴数就越多,且雾滴雾化的细度越小,越有利于雾滴的均匀分布及其在空冷单元内的充满度,对喷雾增湿的效果越明显.当喷嘴孔径为0.4 m、喷雾压力为1.2 MPa、喷嘴以对称方式距风机栈桥中心线4 m、喷嘴高度为0.3 m及喷嘴方向在xy平面内与y轴正方向夹角为120°时,凝汽器压力降幅最大,比喷雾前降低了8.84 kPa.

变工况下直接空冷机组最佳真空的分析

为了提高直接空冷机组运行经济性,以冷端系统的变工况模型为基础,通过计算空冷凝汽器风机送风量增大时空冷机组发电功率与对应风机耗功功率的增量,得到直接空冷机组凝汽器最佳真空的确定方法.根据相似定律确定迎面风速对风机耗功的影响,并通过冷端系统数学模型的分析和简化得到机组背压与发电功率的关系,最终导出了不同环境温度和排汽热负荷下迎面风速对应的最佳真空.根据模型对某330MW机组在变工况下的最佳真空进行了计算,结果表明:随着排汽量的增加或环境温度的升高,最佳真空及对应的风量都增加;当环境温度高于20℃时,环境温度对最佳真空的影响更加突出.

蒸发式空气加湿冷却器的性能及其在风冷冷水机组中的应用

通过对采用铝质孔板波纹填料的直接蒸发式空气加湿冷却器的测试，给出了蒸发冷却效率、空气阻力与迎面风速、淋水密度之间的关系式和曲线，并分析了该设备用于风冷冷水机组的效果和经济性。

660MW超临界直接空冷机组锅炉末级过热器爆管原因分析

为分析660MW超临界锅炉末级过热器爆管原因,对管样进行了宏观形貌、化学成分、显微组织和力学性能分析。结果表明,末级过热器管材各元素含量达标,拉伸及屈服强度合格。爆管的爆口宽大,组织劣化,具有典型的短时严重超温爆管特征。在此基础上,提出了控制启动烟温、加强壁温监控、提高给水品质以及控制温度变化速率等措施,有力保证了锅炉的安全稳定运行。