6 空冷机组机炉电匹配探讨

2003年热机专业技术交流资料之一 空冷机组机炉电匹配探讨

由上表可见，汽轮机调节阀全开进汽量1065t/h，是汽机铭牌进汽量1005t/h的1.05倍以上，符合DL5000-2000的要求，锅炉最大连续出力1045t/h，即汽机铭牌进汽量的1.04倍，符合规程要求。当汽轮机满发背压为27.5 Kpa时，对应的tk=67.1℃, 机组满发气温可达30℃，全年机组不满发143小时，夏季三个月不满发频率6.5％，小于 10％的要求；当夏天气温较高时，可采用加大蒸汽量的办法，提高汽轮机的满发背压到32.5Kpa，对应的tk=70.8℃,机组满发气温可达32℃以上，全年机组实际不满发75时，夏季三个月不满发频率仅有3.4％。 3.3 在建600MW空冷机组

大同第二发电厂二期工程

大同第二发电厂装设2x600MW直接空冷机组。该工程与2002年完成主机招投标，锅炉由东锅中标，汽轮机由哈汽中标，发电机由哈电中标，并已签定主机合同。该工程目前正在进行施工图设计，汽轮机主要技术条件如下：

表3-4 工况 TRL1 TMCR VWO THA 阻塞背压工况 功率（MW） 600 635 657 600 647 汽机铭牌进汽量（t/h） 1976 1976 2060 1843 1976 补水（％） 3 0 0 0 0 背压（Kpa） 30 15 15 15 由上表可见，汽轮机调节阀全开进汽量2060t/h，是汽机铭牌进汽量1976t/h的1.04倍，仅可满足DL5000-2000条文说明的要求，锅炉最大连续蒸发量（B-MCR）应与汽轮机调节阀全开（VWO）时的进汽量相匹配，锅炉最大连续出力与湿冷机组相比，裕度减小1%。

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4 空冷机组机炉电匹配探讨

4.1 空冷汽轮机主要技术条件的确定方法

设计背压和满发背压是汽轮机的主要技术条件，对于湿冷机组目前已有趋于一致的定义，即“谈判指南”中的规定。空冷汽轮机的额定功率应与国际接轨，由于空冷汽轮机的设计背压和满发背压，与当地气象条件，初始温差(ITD)的选择、末级叶片的选择等密切相关，必须进行整个系统的优化，这些参数一般应在可研阶段提出论证。初始温差ITD一定情况下，环境气温升高，汽机排汽温度升高，对应的汽轮机背压由设计背压Pk升高到Pb，若汽轮机背压在Pb下仍能发出额定功率，则把Pb称为汽轮机的满发背压，它说明汽轮机具有的渡夏能力。一般工程设计中，空冷系统优化确定的背压应低于Pb，以保证汽轮机的出力。为讨论机炉电匹配的技术条件，在此重点论述汽轮机的满发背压。

我国机炉电产品已形成系列，在工程前期阶段一般都按系列匹配。在主机编标阶段按锅炉容量反推汽轮机满发背压是最简便的方法之一。

按照湿冷机组的匹配原则，锅炉最大连续出力（BMCR）=(1.03～1.05)倍汽机铭牌进汽量，根据“大火规”条文说明，此裕度不小于3%，由此确定空冷汽轮机的铭牌进汽量=BMCR/1.03。根据我国汽轮机系列的参数、补水率3%和铭牌功率，可由汽轮机厂计算出满发背压 Pb。需说明的是不同的制造厂和选择不同的末级叶片计算出的Pb相差较大，Pb越高说明机组全年内满发的范围越大。

对于600MW机组，锅炉2008t/h，汽轮机铭牌进汽量为1950t/h，汽轮机厂计算出Pb，即要求汽轮机背压在Pb以下发出铭牌功率600MW。这种方式把满发背压作为汽轮机的一个评标因素，可充分发挥制造厂的积极性，优化出合适的末级叶片。这种方式首先确定了汽轮机铭牌进汽量（TMCR工况），此工况下的排汽量可作为空冷散热器计算的基础，为空冷系统优化提供了方便。

在编制汽轮机招标文件时，VWO工况进汽量为汽机铭牌进汽量的1.05倍，600MW机组约为2050t/h，锅炉最大连续蒸发量（B-MCR）应与汽轮机调节阀全开（VWO）时的进汽量相匹配。与目前我国现有锅炉蒸发量2020t/h相比变化很小。

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在编制锅炉招标文件时，B-MCR仍为系列锅炉出力，但要求增加2%不加价，可根据评标情况确定最终B-MCR。 4.2 国外空冷机组的匹配情况分析

据了解马廷巴电厂665MW直接空冷机组，设计气温18℃，设计背压17.9kPa，汽机（TMCR）工况下铭牌进汽量2016t/h，锅炉最大连续出力为2077t/h ,裕度为3%。据有关资料介绍在2016t/h进汽工况下，气温21℃仍能满负荷665MW运行，若利用锅炉3%裕量，在2077t/h进汽量，汽机背压32.6kPa，气温32℃情况下，汽机功率能带665MW。也就是汽轮机满发背压约32kPa，满发气温约为32℃。

据了解肯达尔电厂686MW间接空冷机组，设计气温14℃，设计背压13.6kPa，汽机T-MCR工况下铭牌进汽量2016(560kg/s)，锅炉最大连续出力BMCR2077t/h(577kg/s)，裕度3%。据有关资料介绍，当汽机进汽2016t/h，汽机背压为31.08kPa时，汽机功率为600MW，此时，高温天气出现频率为夏季三个月的6%。若利用锅炉裕量，在2077t/h进汽量，汽机背压为33kPa，环境气温为32℃情况下，汽机仍能满发686MW，即满发背压33kPa，满发气温32℃。

由以上两种空冷系统（目前最大）的空冷机组的匹配情况分析可见，具有比较意义的是：两个电厂都采用TMCR运行方式，锅炉容量完全一致，机炉匹配裕度均为3%，满发背压32～33kPa(制造厂不用)，满发气温都是32℃。 4.3 空冷机组炉、机、电匹配的建议

空冷机组参照湿冷机组的匹配原则，按照与国际接轨的思路，结合我国的国情，具体的炉、机、电匹配建议是：

1) 锅炉最大连续出力BMCR=汽机铭牌进汽量（TMCR工况）x1.03

2) 汽机能力工况，进汽参数额定，汽机保证进汽量（TMCR），汽机功率为铭牌功率，补水率3%，由汽机厂优化计算确定满发背压Pb。

3) 汽机最大连续工况（TMCR），进汽参数额定，汽机保证进汽量，补水率为0%，设计背压，由汽轮机厂确定保证最大连续功率。

4) 阀门全开工况(VWO) ,进汽参数额定，进汽量为汽机保证进汽量（T-MCR工况）x1.05，补水率为0%，设计背压，由汽轮机厂计算汽机功率。

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适当加大VWO工况的流量裕度是为了充分利用锅炉3%的裕量，提高汽机的满发背压。

5) 额定工况（THA），进汽参数额定，汽机功率为额定功率，补水率为0%，设计背压，由汽机厂计算需要进汽量。

6) 阻塞背压工况，进汽参数额定，进汽量为汽机保证进汽量，补水率为0％，阻塞背压和汽轮机功率由汽机厂计算。

7) 最高满发背压工况，进汽量为汽机铭牌进汽量x1.03，功率为额定功率，补水率为3％，由汽机厂计算确定最高满发背压Pb/，此满发背压充分利用锅炉裕量，与2)所指Pb 有所区别。

8) 发电机容量与汽轮机TMCR功率相匹配，发电机的氢压、功率因数等条件全部额定。我国发电机已形成系列，可直接采用湿冷汽轮机配套的发电机，以便汽轮机进汽量在BMCR工况下运行。当空冷汽轮机在阻塞背压工况下功率大于TMCR功率时，发电机容量应适当加大。

9) 锅炉最大连续出力与汽轮机VWO工况相匹配；或者B-MCR＝VWO工况进汽量/1.02，并保证有2％出力裕度。

5 结束语

对于国产空冷机组，发电机匹配不存在问题，主要是锅炉和汽轮机的匹配问题。机炉电匹配要以汽轮机为中心，首先确定汽轮机的主要技术条件，给出各个工况定义，确定适当的最大通流能力。我国目前系列中的锅炉容量，与空冷汽轮机匹配，不同程度存在容量不足，应根据建厂条件和业主要求适当加大，以保证空冷机组的铭牌出力。

综合以上分析讨论，空冷机组的机炉电匹配原则，宜参照湿冷机组的匹配原则，结合我国现有产品系列标准化的特点进行考虑，本文根据我院近期设计工程在招投标实践中的体会，提出初步的建议，作为空冷机组的主要技术条件加以讨论。

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主要参考文献

1.山西省电力局：发电厂空冷技术 水利电力出版社，1992年3月

2.山西省电力局：发电厂表面式凝汽器间接空冷技术 3．空冷技术专业委员会：1998年4月

国内200MW火电空冷机组及其系统的现场调研报告 4．杨旭中：机炉电匹配讨论情况及我见 热机技术，1997年第2期 5．李润森：空冷机组设计特点和要求

《火力发电厂设计技术规程》修编专题报告第十章之三，1999年1月

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