空冷凝器器喷淋降温系统方案.docx
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空冷凝器器喷淋降温系统方案
火电厂空冷凝汽器喷淋降温系统
设计方案和可行性分析
西安洛克韦尔电气有限公司
一．工程概述：
火力发电机组在运行一定时期后，整体真空度会降低，加之空冷翅片受灰尘附着等因素影响，空冷凝汽器在夏季高温环境下散热效果差，为了完成发电任务常压限运行，严重影响了机组安全运行。
我公司所设计并提供的空冷凝汽器喷淋降温系统工程，是通过水泵把水提供给喷嘴雾化，水雾喷到散热器翅片，迅速汽化蒸发，而吸收汽化热，从而降低散热器翅片温度。
达到降低背压，提高真空，增大发电负荷。
它形成的水珠直径仅为微米级，因此它可以很快的蒸发，高温时节快速蒸发的水珠可以使周围环境温度下降10℃以上。
二．空冷凝汽器喷淋降温系统工程的构成和特点：
系统由水泵，管路系统，喷嘴雾化装置，控制装置、自动监测装置组成。
1.水泵
我方配备的水泵是目前国内一流的水泵生产厂家，提供的DG85-45*6带有软启动（或变频）的多级水泵。
有效的延长电机使用寿命。
2.管路
所有管路均采用不锈钢材质，全部采用弯头，三通，变径连接，有效地防止长期使用的腐蚀和滴漏。
3.喷嘴雾化装置
喷嘴是压力水雾化效果的关键设备，评价喷嘴雾化效果最直接的就是雾化后液滴的大小。
除了喷雾所用特定物质的影响外，影响雾化液滴大小的四个主要因素是：
喷嘴类型、流量、喷射压力、喷雾形状，低喷射压力产生较大的液滴，而高喷射压力产生较小的液滴。
最小的液滴是由空心锥形雾化喷嘴产生的，在每一个喷雾类型中，小流量产生细喷雾液滴，大流量生成大喷雾液滴。
综合各项性能对比，采用美国喷雾公司（SprayingSystemsCo.）生产的雾化喷嘴。
该公司是全球领先的专业化喷嘴研发、设计、制造公司，可提供多种材料、两万多个规格的喷嘴，具有如下优点：
流道设计合理，雾化效果好；
结构简单，便于清洗和更换；
内流道断面大且通畅，不宜堵塞；
材料耐磨损、腐蚀，使用寿命长；
该喷雾类型实质是一个圆形液体环，是通过进气口与旋转腔箱箧或通过一个紧靠嘴口上游的内部开槽叶片形成的，旋转的液体在离开喷嘴口时形成一个空心锥形形状，不同压力下的用水量见表1。
雾化喷嘴，通常不锈钢或铜作为主材料，铜本身耐磨指数不高，其喷口处于长期高压高速水流的摩擦作用，久而久之，造成喷口变大变形，从而进一步影响到雾化效果，只能不定期的全部更换，我们选用不锈钢喷嘴，并且喷嘴口镶嵌硬质合金，这样会大大提高喷嘴寿命和喷嘴质量。
表1空心锥形（标准角度）喷嘴用水量
BSPT
不同水压下的流量（m3/h）
雾化锥形角度
0.02MPa
0.05MPa
0.1MPa
0.15MPa
0.2MPa
0.3MPa
0.4MPa
0.5MPa
0.6MPa
0.7MPa
0.05MPa
0.15MPa
0.6MPa
1/4″
0.186
0.29
0.408
0.504
0.582
0.708
0.822
0.918
1.002
1.086
63°
71°
72°
3/8″
0.246
0.384
0.546
0.672
0.774
0.948
1.092
1.200
1.320
1.440
63°
70°
74°
0.306
0.486
0.684
0.84
0.966
1.182
1.38
1.5
1.68
1.8
63°
70°
74°
0.366
0.582
0.822
1.002
1.158
1.44
1.62
1.86
1.98
2.16
63°
70°
74°
1/2″
0.492
0.774
1.092
1.32
1.56
1.92
2.16
2.46
2.7
2.88
72°
76°
78°
0.612
0.966
1.38
1.68
1.92
2.34
2.76
3.06
3.36
3.6
74°
79°
82°
4、控制系统
用DCS控制喷水流量和指定列开、停，可根据用户的要求，根据负荷和气温调整喷雾冷却单元。
程序可预先设定，减少了人工操作和维护，实现无人值守。
5、自动检测和故障自动排除装置
该装置对投入运行的设备进行状态监视，故障显示。
可设定环境温度高于某数值时，自动启动系统。
也可人工手动控制系统。
显示运转散热器单元和耗水量。
三．系统的安装设计说明
原始空气相对湿度50%，温度34℃。
喷雾调质处理后：
相对湿度65%，温度26.49℃。
单机调质处理消耗除盐水量（或软化水）最大120吨/小时。
我方设计用2台水泵，水泵的扬程为175m，流量160m3/h，两台机组，一用一备，安装在除盐水箱附近机房内。
水泵入口、出口用DN159的不锈钢管连接。
安装需考虑的是不能形成扰流，即顺轴流风机风速方向安装喷嘴，并考虑管路对风流的影响。
所以，此处建议每列管由DN80引进空冷岛单元后全部用DN40的管，喷淋管用DN16管连接喷嘴。
水泵接DN159的不锈钢管至冷却塔空冷岛挡风墙内侧，分路后安装两台电动控制阀分别控制一，二号机组。
用DN80的不锈钢管做分管连接至每个风机单元。
，母管开口处用三通连接。
用DN16的管做喷淋管，每个单元需10个喷嘴。
喷嘴采用304或316材质，喷射角度为90°～110，喷嘴安装如下图所示。
喷淋降温系统工程的质量标准、检测标准
1.空冷凝汽器喷淋降温系统的设计制造标准
（1）GB/ZZ5－86 《焊接设计规范》
（2）JB/ZQ4000.9－86《装配技术条件》
（3）GB50316－2000《工业金属管道设计规范》
（4）GB4720－84 《低压电器电控箱》
（5）GB/T4942.2－93《低压电器外壳防护等级》
（6）GB50055-93 《通用电器设备配电设计规范》
（7）GB50013-2006 《室外给水设计规范》
（8）DL/T5339－2006《火力发电厂水工设计规范》
（10）GB50017－2003 《钢结构设计规范》
2.质量检验标准：
（1）GB50205－2001《钢结构工程施工质量验收规范》
（2）JB3965－85《钢制压力容器磁粉探伤》
（3）GB228－87《金属拉伸试验方法》
（4）GB232－88《金属弯曲试验方法》
（5）GB2650－89《焊接接头冲击试验方法》
（6）GB2651－89《焊接接头拉伸试验方法》
（7）GB50221－95《钢结构工程质量检验评定标准》
（8）JB/ZQ4000.1－86《产品检验通用技术要求》
3.地震标准：
工业设备抗震鉴定标准。
设备能承受中国国家标准中提供的地震数据。
四、系统技术、性能保证和质量保证
1.技术保证
1.1设备技术条件
1.1.1总述
（1）我方为每台机组的空冷凝汽器提供一套度夏喷淋降温系统。
度夏喷淋降温系统包括水喷雾泵、不锈钢管道，喷雾喷嘴，支吊架，阀门，进、出口压力表热控、电气设备等。
（2）空冷凝汽器的度夏水喷雾运行方式：
水源供给地点在空冷凝汽器平台下0米。
度夏喷淋降温系统进入程控柜或DCS控制，方案中明确提出对该系统的控制措施和所需测点位置。
（3）我方提供的喷雾设备保证有效可靠，能够有效地降低空冷凝汽器背压。
且该系统的设计是基于在同类型电厂已成功、有效地运行，并已通过试验的基础上进行的。
（4）空冷单元内水喷雾管道和喷头的布置形式不会影响单元内的空气流动，不会增加或附加系统供风阻力。
在喷头选型、布置、水雾流态等方面上充分考虑了ACC系统的空气流动特点，在大大增加冷却效果的同时尽可能的辅助降低原空气阻力，不会发生由于喷雾系统的影响产生供风系统阻力增加的情况。
（5）喷淋降温系统的布置形式以列为单元，并通过每列的控制阀门对每列进行单独控制，阀门布置位于巡检人员便于操作的位置；阀门采用电动和手动控制方式。
空冷凝汽器度夏喷淋降温系统操作简单，做到了在运行时空冷平台上无人值守。
（6）我方可提供运行调试说明书和喷雾系统的运行技术参数，如在水泵入口和出口处的压力、流量、水质和夏季运行时启、停系统的环境温度、汽机背压等。
（7）我方在投标书中详细地列出了度夏喷淋降温系统的配置，设备和材料的技术规范、数量等。
1.1.2喷头和管道
（1）我方推荐的是雾滴颗粒小、喷雾均匀、覆盖区域广、雾化效果好、水阻小、性能先进且强度能满足安装、运行、维修要求的喷头。
（2）喷头材质采用不锈钢316。
（3）水喷雾水泵的选型能够满足系统的压力和水量要求，达到系统安全、稳定的运行目的。
在满足系统运行要求的前提下，可对系统能耗进行优化，尽量降低电机功率。
（4）喷头所需压力0.5MPa，喷头出口压力0.5MPa。
（5）管道布置充分考虑了流量分配的均匀性和现有空冷结构设计条件，不影响空冷岛其它设备的性能。
（6）喷淋降温系统的设计、安装充分考虑了喷雾系统运行时的震动，该系统产生的振动不会危害空冷钢结构体系。
（7）考虑到管道防腐要求，系统内所有管道均应采用不锈钢材质304。
（8）根据经验，针对本系统在长期停运时，提出了若干有效的喷淋降温系统内部所有管道和设备的防腐措施和喷头的防堵措施。
1.1.3水泵
（1）安装位置在室内，室内温度：
5～40℃，安装地面标高：
主厂房0.00米。
（2）我方应具有且持续使用的质量保证程序，能满足本技术条件书所提的技术要求。
1.2设备设计和制造标准
1.2.1度夏喷淋降温系统的所有设备、管道制作和设计方案应严格遵守有关国家标准和规范。
系统内所配所有转动机械设备（如电机、水泵等）有良好的运行业绩，电机、水泵的噪声、振动指标均满足国家有关规定。
1.2.2度夏喷淋降温系统的设计充分考虑了空冷岛上现有设备运输、安装和检修的要求，不应影响空冷岛系统的正常功能。
1.2.3度夏喷淋降温系统的设计充分利用了现有钢结构形式，不会对现有结构进行修改。
1.2.4度夏喷淋降温系统的设计充分考虑了喷头的布置形式，系统风机静压值约为82.9Pa，喷头工作时不应引起系统静压值得的增加。
1.2.5在正常运行条件下，设备能长时间无故障运行。
除易损件外，提供的设备整体使用寿命在30年以上。
1.2.6在买方要求的供货范围内，我方的产品在各方面是完整和正确的。
需要在现场完成的工作，其执行的质量标准、使用的工艺过程和人员应与在工厂内所要求的一样。
1.2.7度夏喷淋降温系统的调试工作应由我方指导调试单位完成。
我方可根据买方要求积极配合调试工作，最终达到合同文件对系统的性能要求和买方对系统的满意。
我方应负责对买方运行、维护人员进行培训。
1.2.8所有外购件，应由我方负责选择，采用性能可靠的优质产品，并附有相应的产品合格证和说明书；外购配套件的供货商，应具有与制造厂相同的资格，以确保外购件的质量。
我方报出的外购件价格，计入投标总价，最终由买方在多个推荐厂商中选定其中一家。
1.3仪表控制和电气标准
空冷岛度夏喷淋降温系统应进入DCS进行控制或现场程控柜控制，能够实现就地和远程控制、操作。
在中控室中能实现喷雾系统的人工起、停工作，系统运行时水泵出口压力信号应和时反馈至中控室。
做到运行时无人值守，故障时即时反馈。
1.3.1就地仪表和控制设备技术规范
1、总则
1）我方提供的所有仪表和控制设备均具有高度的可用性、可靠性、稳定性、可操作性和可维护性。
满足要求的功能和性能和电厂工艺系统的要求。
2）所有仪表和控制设备均有产品出厂检验合格证。
所有显示仪表刻度单位符合中华人民共和国法定计量单位。
就地指示仪表的精度为1.0级，盘面直径不小于150mm（气动控制设备的空气过滤器、定位器上的压力指示表除外）。
所提供的就地压力表为不锈钢材质耐压耐振型。
2、控制盘柜
室外布置的接线盒采用不锈钢材质。
盘柜防护等级为IP54。
盘、台、柜门有导向式门封垫条。
室内盘、台、柜内的端子排布置在易于安装接线的地方，并且与柜底的距离不少于300mm。
电源柜端子和机柜的内部接线用线根据所需容量配置和选择线型。
对于正面不开孔安装仪表和控制设备的盘、柜采用厚度为2.5mm的冷轧钢板；对于正面需开孔安装仪表和控制设备的盘、柜，其的正面采用厚度为3.0mm的冷轧钢板，其余部分采用厚度为2.5mm的冷轧钢板。
控制盘、柜内保留一定数目（15%）的端子空位，以便其它设备输入、输出信号接上时备用。
非金属器件如端子排、导线、电缆绝缘、导线支架、电缆连接件、油漆或其它外套以和类似物质要用非燃烧或阻燃和自熄火材料制成。
所有控制盘、台、柜内的端子统一采用国产优质产品。
3、电动执行机构
（1）总则
a.所有电动执行机构的选型应尽可能采用同一品牌。
b.电动执行机构具有可靠的制动功能。
c.电动执行机构在失去电源或信号时，能保持在失电或失信号前的原位不动，并可输出报警接点。
d.电动执行机构配置手轮和手/自动切换装置。
在电动操作脱开时，能安全地合至手轮操作位置。
e.三相交流异步电机具有良好的伺服特性，电动执行机构应配备就地机械式阀位显示器。
f.电动执行机构电源电压：
三相380V±10%，频率50Hz±1%。
1.3.2电气标准
1）技术性能
电动机的设计符合本技术规范书和被驱动设备制造厂商提出的特定使用要求。
当运行在设计条件下时，电动机的铭牌出力不小于被驱动设备所需功率的115%。
2）交流电动机
a电动机为异步电动机。
电动机能在电源电压变化为额定电压的±10%内，或频率变化为额定频率的±5%内，或电压和频率同时改变，但变化之和的绝对值在10%内时连续满载运行。
b电动机为直接起动式，能按被驱动设备的转速—转矩曲线所示的载荷进行成功的起动。
当电源电压降低到额定电压的55%时，电动机应能实现自动起动。
c电动机的起动电流，能达到与满足其应用要求的良好性能与经济设计一致的最低电流值。
d在规定的起动电压的极限值范围之内，电动机转子允许起动时间不得低于其加速时间。
e电动机在冷态下起动应不少于2次，每次的起动循环周期不大于5分钟；热态起动应不少于1次。
如果起动时间不超过2～3秒，电动机应能够多次起动。
f在额定功率下运行时，电动机应能承受电源快速切换过程中的电源中断而不损坏。
假定原有电源与新通电源在切换之前是同步的。
g电动机具有F级绝缘，但其温升不得超过B级绝缘规定的温升值。
电动机绕组应经真空压力浸渍处理和环氧树脂密封绝缘。
绝缘应能承受周围环境的影响。
电动机的连接导线与绕组的绝缘应具有相同的绝缘等级。
h对于装有防滴式外壳的电动机，采用弹性耐磨涂层对定子绕组的端部线匝和通风槽片进行处理。
i电动机的结构能耐受标准规定的正反转的超速值，而不造成设备损坏。
j电动机的振动幅度不超过标准所规定的数值。
k电动机的最高噪音水平符合所列规范和标准的要求。
距外壳1米远处，电动机的平均声压级不大于85dB（A声级）。
l电动机内部接线与外部电缆进行连接的连接器应由我方负责提供。
m在现场和规定的环境中完全符合规范地运行条件下，电动机的设计能保证其使用寿命不低于30年。
n电动机外壳防护等级不低于IP54级。
o每台电动机装设有电动机机座接地的装置，两个接地装置应位于电动机完全相反的两侧。
3）起吊装置
重量达到或超过20kg的电动机装有起吊环、起吊钩或其它便于安全起吊电动机的装置。
4）铭牌
每台电动机上装有一个耐腐蚀铭牌，电动机铭牌应标明：
润滑脂号、轴承运行温度要求。
铭牌上的标注内容应符合所列标准的要求，字样、符号应清晰耐久。
在电动机正常运行时，其铭牌的安装位置明显可见。
在单独的铭牌和电动机外形图上还列出电动机起动的限制条件。
如果使用了耐磨轴承，则在铭牌上标明耐磨轴承应用标准的编号。
2.性能保证
2.1可保证在汽轮机夏季TRL工况下环境温度34.0℃时平均环境湿度50%条件下，喷淋降温系统运行后应比运行前通过水雾系统降低背压6Kpa以上。
2.2可保证在水喷雾设备运行时冷却单元内无湿底、空冷平台下无滴水，且除盐水的逃逸量达到最小。
2.3能够保证喷雾系统运行时对布置在平台下部的变压器等电气设备无影响且无危和人身安全的情况。
3.质量保证
3.1喷淋降温系统在机组集中控制室内通过分散控制系统（DCS）或就地程式控柜进行控制，能够适应任何运行工况的条件，安全可靠地运行。
3.2我方能保证本系统在长期停运时，喷淋降温系统内部所有管道和设备不产生腐蚀和生锈。
3.3我方能保证本系统在长期停运时，喷头不会产生堵塞现象。
无需长期停运后首期启动前必须进行清洗。
3.4我方能采取有效方法，对其承包和委托分包出去的所有项目的质量和服务，均应符合本规范书的要求。
3.5一切影响设备和材料的制造、加工、试验和检验均能接受买方的监督。
3.6如在安装和试运期间发现部件缺陷、损坏情况，在证实设备储存安装、维护和运行都符合要求时，我方能尽快更换。
3.7买方在保证期内发现部件缺陷、损坏情况，可和时向我方提出索赔要求。
3.8在需要进行设备（部件）更换、修复或进行其它处理所用的时间，保证期应作相应延长。
任一上述情况更换的设备（部件）和材料的保证期，应按更换之日起开始计算。
五、600MW机组投运前后参数对比和效益分析
5.1、300MW机组投运前后参数对比
序号
项目
单位
空冷喷雾增湿装置投入前
装置投入后
对比结果
1
AGC负荷指令
MW
600
600
0
2
实际机组出力
MW
600
600
0
3
汽轮机运行背压
kPa
34
26
↓8kpa
4
环境大气温度
℃
26.0
26.0
0
5
空冷散热器进风温度
℃
34.0
25.0
↓9℃
6
空冷散热器出口风温
℃
64.0
55.0
↓9℃
7
供电煤耗
g/kwh
375.0
352
↓23g/kwh
5.2、装置投入后的净效益
2.2.1、水费、电费计算：
（1）、目前除盐水价格按8.0计算，每天按5小时投运时间计，约需5x91x8.00=3640元
（2）、投入空冷凝汽器喷淋降温后耗电计算
喷淋水泵功率P=125KW
每日按5小时投入空冷凝汽器喷淋降温装置多耗电：
125x5=625KW·h，折合费用625x0.225=140.63元
由于空冷凝汽器喷淋降温装置投入后多消耗的费用（水、电）为：
3640+140.63=3780.63元
2.2.2、节能计算
试验证明，背压每降低1Kpa，供电煤耗降低1%，约3.5g/KWh。
从上表数据变化情况看：
空冷凝汽器喷淋降温装置投入后最终使机组背压降低8Kpa，发电煤耗率平均降低23克/千瓦时。
每年只需投运90天，每天5小时。
空冷凝汽器喷淋降温装置投入后提高真空、节约标煤为：
6x105×23×5÷106=69吨标准煤，折合费用69x430=29670-3780.63=25889.37元。
投运期间效益25889.37x90天=233万元
高温时段增发电量（不投运会降低至少5%负荷）90x5x3x104KW=1350X104KWh，
增发电量产生的年效益1350X104x0.21=283.5万元。
2.3、净效益
由于空冷凝汽器喷淋降温装置投入节约的标煤费用和该系统投入水、电的费用相差为净效益：
283.5+233=516.5万元，按600mw机组空冷凝汽器喷淋降温系统初投资每台机组190万元计算，大约两个多月就收回全部投资。
国电能源新丰电厂300MW机组从2010年夏季大负荷以来实际观测，空冷凝汽器喷淋降温系统投与不投机组背压变化非常大，一般投入后背压降低均在8Kpa～10Kpa左右，发电煤耗降低25g/KWh。
5．系统售后服务承诺书
本公司具有一整套的服务体系，针对贵项目的售后服务郑重承诺，它将对所售出的产品提供如下优质服务：
1.免费指导系统、设备的安装,并在运行前对系统进行检查，保证系统投入正常运行。
2.免费设备系统调试,技术咨询,和培训现场运行维护人员并使之能达到正常操作为止。
3.设备运行之后的售后服务由我方负责。
设备运行若出现问题,我公司维修人员将在接到通知后以最快速度内赶赴现场，处理相关的事务，并使之能够正常运转。
4.在保用期内由我方售后服务机构负责正常的维护保养。
由产品质量引起的故障，我方无偿排除，因用户操作不当或其他人为造成的故障，我方负责排除故障，收取一定的费用。
5.在保用期满后，我方也将提供终身售后服务。
为用户解决机组运行当中可能出现的疑问，排除潜在的故障，使机组保持良好的工作状态，随时提供质优价的备品备件。
6.我方工程师将随时为用户提供最周到的服务。
西安洛克韦尔电气有限公司部分业绩
序号
单位名称
装机容量
项目内容
1
国电能源内蒙古新丰电厂
2×350MW
空冷凝器器喷淋降温系统、
2
华能铜川电厂
2×600MW
空冷凝器器喷淋降温系统
3
国电内蒙古能源金山电厂
2×350MW
空冷凝器器喷淋降温系统
4
神华神东河曲电厂
2×300MW
空冷凝器器喷淋降温系统
5
国电内蒙古能源锡林浩特三电厂
2×350MW
空冷凝器器喷淋降温系统
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西安市高新区高新路86号
闫小鹏：
二零一三年三月
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