火电机组直接空冷系统冷却能力研究与示范

☆项目详细内容

目前，在国内已经运行的直接空冷发电机组已经超过百台，而且，都是大型机组（单机300MW 以上）。直接空冷发电机组的装机容量与间接空冷发电机组的装机容量之比已经超过9:1。直接空冷系统在国内尚处于起步阶段，在设计和运行上缺乏经验。电厂业主更关注的是空冷系统的安全性，而非空冷系统设计优化的经济性。大型电站空冷系统自主设计和自主成套已成为我国重大技术装备国产化的重要工作之一。在温度最高的夏季，直接空冷系统出力和效率远达不到设计要求，严重影响了电厂经济效益。为保证机组的正常运行，使扇热系统中的凝汽器压力维持在正常水平，最有效的方法就是提高冷却空气的流速，即提高空冷散热器的迎面风速，这就需要提高风机的转速。本项目选用的速比为电机工作在40~47HZ 时的转速/110%~130%风机额定转速，具体数值因环境风的大小而定。通过实际应用，与现有技术的冷却系统通过下表所示的运行参数和所达到的效果进行对比。

☆主要技术创新

在直接空冷系统中，由变压器接入电网电压，向电机输出电压，使其工作电压达到380-390V，冷却系统中的变频器向电机输出40-47HZ 频率，工作在380-390V 电压和40-47HZ 频率下的电机通过减速机按照设计的速比带动风机转动，转动的风机迎风面向扇热器输送冷却风。该项目的研究成果一方面保证电机能够能力最大输出，另一方面将电机输出的扭矩高效的传递给风机。试验表明，电机输出扭矩提高20%以上，将风机调节范围扩大30%以上，极大的提高了直接空冷的冷却能力。

☆项目应用情况

实际运行实例一：变压器接入电网的6KV 电压，转换成400V 电压，输入电抗器接入上述400V 电压，输出395 电压给变频器，变频器运行于42HZ 频率，输出396V 电压给输出电抗器。接入上述395V 电压的输出电抗器通过电缆输出380V 电压。电机运行于380电压和42HZ 频率。环境风速在2 米/秒左右，减速机按照电机在42HZ 时的转速/115%风机额定转速的速比带动风机，迎面吹向散热器，此时，风速提高8%。

实际运行实例二：变压器接入电网的6KV 电压，转换成400V 电压，输入电抗器接入上述400V 电压，输出396 电压给变频器，变频器运行于42HZ 频率，输出396V 电压给输出电抗器。接入上述396V 电压的输出电抗器通过电缆输出382V 电压。电机运行于382电压和40HZ 频率。环境风速在1 米/秒左右，减速机按照电机在40HZ 时的转速/110%风机额定转速的速比带动风机，迎面吹向散热器，此时，风速提高12%。

实际运行实例三：变压器接入电网的6KV 电压，转换成400V 电压，输入电抗器接入上述400V 电压，输出398 电压给变频器，变频器运行于47HZ 频率，输出398V 电压给输出电抗器。接入上述398V 电压的输出电抗器通过电缆输出390V 电压。电机运行于390V电压和40HZ 频率。环境风速在6 米/秒左右，减速机按照电机在47HZ 时的转速/130%风机额定转速的速比带动风机，迎面吹向散热器，此时，风速提高14%。

☆企业效益情况

一台300MW 直接空冷机组夏季高气温时，在有额定负荷的前提下将有30%的发电量损失，通过优化后能避免能量损失90MW/H。机组在夏季高气温（日最高温度在30℃以上）条件下运行小时数为421，上网电价取0.32 元/度，则年经济效益为：1212.48 万元。

社会效益：发电厂直接空冷系统冷却效率优化的研究成果可广泛应用于现在直接空冷机组的改造，或新电站直接空冷系统的设计中。通过调整电机、变频器以及电抗器的工作电压和频率，可以有效的提高风机的输出扭矩，极大的提高直接空冷系统的冷却能力，对于降低厂用电率和节能减排具有重要的实际应用价值。