1、火電廠空冷凝汽器噴淋降溫系統設計方案及可行性分析西安洛克韋爾電氣有限公司一工程概述：火力發電機組在運行一定時期后，整體真空度會降低，加之空冷翅片受灰塵附著等因素影響，空冷凝汽器在夏季高溫環境下散熱效果差，為了完成發電任務常壓限運行，嚴重影響了機組安全運行。我公司所設計并提供的空冷凝汽器噴淋降溫系統工程，是通過水泵把水提供給噴嘴霧化，水霧噴到散熱器翅片，迅速汽化蒸發，而吸收汽化熱，從而降低散熱器翅片溫度。達到降低背壓，提高真空，增大發電負荷。它形成的水珠直徑僅為微米級，因此它可以很快的蒸發，高溫時節快速蒸發的水珠可以使周圍環境溫度下降10以上。二空冷凝汽器噴淋降溫系統工程的構成及特點：系統由水泵

2、，管路系統，噴嘴霧化裝置，控制裝置、自動監測裝置組成。1.水泵我方配備的水泵是目前國內一流的水泵生產廠家，提供的DG85-45*6帶有軟啟動（或變頻）的多級水泵。有效的延長電機使用壽命。2.管路所有管路均采用不銹鋼材質，全部采用彎頭，三通，變徑連接，有效地防止長期使用的腐蝕及滴漏。3.噴嘴霧化裝置噴嘴是壓力水霧化效果的關鍵設備，評價噴嘴霧化效果最直接的就是霧化后液滴的大小。除了噴霧所用特定物質的影響外，影響霧化液滴大小的四個主要因素是：噴嘴類型、流量、噴射壓力、噴霧形狀，低噴射壓力產生較大的液滴，而高噴射壓力產生較小的液滴。最小的液滴是由空心錐形霧化噴嘴產生的，在每一個噴霧類型中，小流量產生細

3、噴霧液滴，大流量生成大噴霧液滴。綜合各項性能對比，采用美國噴霧公司（Spraying Systems Co.）生產的霧化噴嘴。該公司是全球領先的專業化噴嘴研發、設計、制造公司，可提供多種材料、兩萬多個規格的噴嘴，具有如下優點：流道設計合理，霧化效果好；結構簡單，便于清洗和更換；內流道斷面大且通暢，不宜堵塞；材料耐磨損、腐蝕，使用壽命長；該噴霧類型實質是一個圓形液體環，是通過進氣口與旋轉腔箱篋或通過一個緊靠嘴口上游的內部開槽葉片形成的，旋轉的液體在離開噴嘴口時形成一個空心錐形形狀，不同壓力下的用水量見表1。霧化噴嘴，通常不銹鋼或銅作為主材料，銅本身耐磨指數不高，其噴口處于長期高壓高速水流的摩擦作

4、用，久而久之，造成噴口變大變形，從而進一步影響到霧化效果，只能不定期的全部更換，我們選用不銹鋼噴嘴，并且噴嘴口鑲嵌硬質合金，這樣會大大提高噴嘴壽命和噴嘴質量。表1空心錐形（標準角度）噴嘴用水量BSPT不同水壓下的流量（m3/h)霧化錐形角度0.02 MPa0.05 MPa0.1 MPa0.15 MPa0.2 MPa0.3 MPa0.4 MPa0.5 MPa0.6 MPa0.7 MPa0.05 MPa0.15 MPa0.6 MPa1/40.186 0.29 0.408 0.504 0.582 0.708 0.822 0.918 1.002 1.086 63°71°72

5、6;3/80.246 0.384 0.546 0.672 0.774 0.948 1.092 1.200 1.320 1.440 63°70°74°0.3060.4860.6840.840.9661.1821.381.51.681.863°70°74°0.3660.5820.8221.0021.1581.441.621.861.982.1663°70°74°1/20.4920.7741.0921.321.561.922.162.462.72.8872°76°78°0.6120

6、.9661.381.681.922.342.763.063.363.674°79°82°4、控制系統用DCS控制噴水流量及指定列開、停，可根據用戶的要求，根據負荷及氣溫調整噴霧冷卻單元。程序可預先設定，減少了人工操作和維護，實現無人值守。5、自動檢測及故障自動排除裝置該裝置對投入運行的設備進行狀態監視，故障顯示。可設定環境溫度高于某數值時，自動啟動系統。也可人工手動控制系統。顯示運轉散熱器單元及耗水量。三系統的安裝設計說明原始空氣相對濕度50%，溫度34。噴霧調質處理后：相對濕度65%，溫度26.49。單機調質處理消耗除鹽水量（或軟化水）最大120噸/小時。我方設

7、計用2臺水泵，水泵的揚程為175m，流量160m3/h，兩臺機組，一用一備，安裝在除鹽水箱附近機房內。水泵入口、出口用DN159的不銹鋼管連接。安裝需考慮的是不能形成擾流，即順軸流風機風速方向安裝噴嘴，并考慮管路對風流的影響。所以，此處建議每列管由DN80引進空冷島單元后全部用DN40的管，噴淋管用DN16管連接噴嘴。水泵接DN159的不銹鋼管至冷卻塔空冷島擋風墻內側，分路后安裝兩臺電動控制閥分別控制一，二號機組。用DN80的不銹鋼管做分管連接至每個風機單元。，母管開口處用三通連接。用DN16的管做噴淋管，每個單元需10個噴嘴。噴嘴采用304或316材質，噴射角度為90°110，噴嘴

8、安裝如下圖所示。噴淋降溫系統工程的質量標準、檢測標準1. 空冷凝汽器噴淋降溫系統的設計制造標準（1）GB/ZZ586 焊接設計規范（2）JB/ZQ4000.986 裝配技術條件（3）GB503162000 工業金屬管道設計規范（4）GB472084 低壓電器電控箱（5）GB/T4942.293 低壓電器外殼防護等級（6）GB50055-93 通用電器設備配電設計規范（7）GB50013-2006 室外給水設計規范（8）DL/T53392006 火力發電廠水工設計規范（10）GB500172003 鋼結構設計規范2. 質量檢驗標準：（1）GB502052001 鋼結構工程施工質量驗收規范（2）J

9、B396585 鋼制壓力容器磁粉探傷（3）GB22887 金屬拉伸試驗方法（4）GB23288 金屬彎曲試驗方法（5）GB265089 焊接接頭沖擊試驗方法（6）GB265189 焊接接頭拉伸試驗方法（7）GB5022195 鋼結構工程質量檢驗評定標準（8）JB/ZQ4000.186 產品檢驗通用技術要求3. 地震標準：工業設備抗震鑒定標準。設備能承受中國國家標準中提供的地震數據。四、系統技術、性能保證及質量保證1. 技術保證1.1設備技術條件1.1.1總述（1）我方為每臺機組的空冷凝汽器提供一套度夏噴淋降溫系統。度夏噴淋降溫系統包括水噴霧泵、不銹鋼管道，噴霧噴嘴，支吊架，閥門，進、出口壓力表

10、熱控、電氣設備等。（2）空冷凝汽器的度夏水噴霧運行方式：水源供給地點在空冷凝汽器平臺下0米。度夏噴淋降溫系統進入程控柜或DCS控制，方案中明確提出對該系統的控制措施及所需測點位置。（3）我方提供的噴霧設備保證有效可靠，能夠有效地降低空冷凝汽器背壓。且該系統的設計是基于在同類型電廠已成功、有效地運行，并已通過試驗的基礎上進行的。（4）空冷單元內水噴霧管道及噴頭的布置形式不會影響單元內的空氣流動，不會增加或附加系統供風阻力。在噴頭選型、布置、水霧流態等方面上充分考慮了ACC系統的空氣流動特點，在大大增加冷卻效果的同時盡可能的輔助降低原空氣阻力，不會發生由于噴霧系統的影響產生供風系統阻力增加的情況。

11、（5）噴淋降溫系統的布置形式以列為單元，并通過每列的控制閥門對每列進行單獨控制，閥門布置位于巡檢人員便于操作的位置；閥門采用電動及手動控制方式。空冷凝汽器度夏噴淋降溫系統操作簡單，做到了在運行時空冷平臺上無人值守。（6）我方可提供運行調試說明書及噴霧系統的運行技術參數，如在水泵入口和出口處的壓力、流量、水質和夏季運行時啟、停系統的環境溫度、汽機背壓等。（7）我方在投標書中詳細地列出了度夏噴淋降溫系統的配置，設備和材料的技術規范、數量等。1.1.2噴頭及管道（1）我方推薦的是霧滴顆粒小、噴霧均勻、覆蓋區域廣、霧化效果好、水阻小、性能先進且強度能滿足安裝、運行、維修要求的噴頭。（2）噴頭材質采用不

12、銹鋼316。（3）水噴霧水泵的選型能夠滿足系統的壓力及水量要求，達到系統安全、穩定的運行目的。在滿足系統運行要求的前提下，可對系統能耗進行優化，盡量降低電機功率。（4）噴頭所需壓力 0.5 MPa，噴頭出口壓力 0.5 MPa。（5）管道布置充分考慮了流量分配的均勻性及現有空冷結構設計條件，不影響空冷島其它設備的性能。（6）噴淋降溫系統的設計、安裝充分考慮了噴霧系統運行時的震動，該系統產生的振動不會危害空冷鋼結構體系。（7）考慮到管道防腐要求，系統內所有管道均應采用不銹鋼材質304。（8）根據經驗，針對本系統在長期停運時，提出了若干有效的噴淋降溫系統內部所有管道及設備的防腐措施和噴頭的防堵措施

13、。1.1.3水泵（1）安裝位置在室內，室內溫度：540，安裝地面標高：主廠房0.00米。 （2）我方應具有且持續使用的質量保證程序，能滿足本技術條件書所提的技術要求。1.2 設備設計及制造標準1.2.1度夏噴淋降溫系統的所有設備、管道制作及設計方案應嚴格遵守有關國家標準和規范。系統內所配所有轉動機械設備（如電機、水泵等）有良好的運行業績，電機、水泵的噪聲、振動指標均滿足國家有關規定。1.2.2度夏噴淋降溫系統的設計充分考慮了空冷島上現有設備運輸、安裝和檢修的要求，不應影響空冷島系統的正常功能。1.2.3度夏噴淋降溫系統的設計充分利用了現有鋼結構形式，不會對現有結構進行修改。1.2.4 度夏噴淋

14、降溫系統的設計充分考慮了噴頭的布置形式，系統風機靜壓值約為82.9Pa，噴頭工作時不應引起系統靜壓值得的增加。1.2.5 在正常運行條件下，設備能長時間無故障運行。除易損件外，提供的設備整體使用壽命在30年以上。1.2.6在買方要求的供貨范圍內，我方的產品在各方面是完整和正確的。需要在現場完成的工作，其執行的質量標準、使用的工藝過程及人員應與在工廠內所要求的一樣。1.2.7度夏噴淋降溫系統的調試工作應由我方指導調試單位完成。我方可根據買方要求積極配合調試工作，最終達到合同文件對系統的性能要求及買方對系統的滿意。我方應負責對買方運行、維護人員進行培訓。1.2.8所有外購件，應由我方負責選擇，采用

15、性能可靠的優質產品，并附有相應的產品合格證和說明書；外購配套件的供貨商，應具有與制造廠相同的資格，以確保外購件的質量。我方報出的外購件價格，計入投標總價，最終由買方在多個推薦廠商中選定其中一家。1.3 儀表控制和電氣標準空冷島度夏噴淋降溫系統應進入DCS進行控制或現場程控柜控制，能夠實現就地和遠程控制、操作。在中控室中能實現噴霧系統的人工起、停工作，系統運行時水泵出口壓力信號應及時反饋至中控室。做到運行時無人值守，故障時即時反饋。就地儀表及控制設備技術規范1、總則1）我方提供的所有儀表和控制設備均具有高度的可用性、可靠性、穩定性、可操作性和可維護性。滿足要求的功能和性能及電廠工藝系統的要求。2

16、）所有儀表和控制設備均有產品出廠檢驗合格證。所有顯示儀表刻度單位符合中華人民共和國法定計量單位。就地指示儀表的精度為1.0級，盤面直徑不小于150mm（氣動控制設備的空氣過濾器、定位器上的壓力指示表除外）。所提供的就地壓力表為不銹鋼材質耐壓耐振型。2、控制盤柜室外布置的接線盒采用不銹鋼材質。盤柜防護等級為IP54。盤、臺、柜門有導向式門封墊條。室內盤、臺、柜內的端子排布置在易于安裝接線的地方，并且與柜底的距離不少于300mm。電源柜端子和機柜的內部接線用線根據所需容量配置和選擇線型。對于正面不開孔安裝儀表和控制設備的盤、柜采用厚度為2.5mm的冷軋鋼板；對于正面需開孔安裝儀表和控制設備的盤、柜

17、，其的正面采用厚度為3.0mm的冷軋鋼板，其余部分采用厚度為2.5mm的冷軋鋼板。控制盤、柜內保留一定數目（15%）的端子空位，以便其它設備輸入、輸出信號接上時備用。非金屬器件如端子排、導線、電纜絕緣、導線支架、電纜連接件、油漆或其它外套以及類似物質要用非燃燒或阻燃和自熄火材料制成。所有控制盤、臺、柜內的端子統一采用國產優質產品。3、電動執行機構(1) 總則a. 所有電動執行機構的選型應盡可能采用同一品牌。b. 電動執行機構具有可靠的制動功能。c. 電動執行機構在失去電源或信號時，能保持在失電或失信號前的原位不動，并可輸出報警接點。d. 電動執行機構配置手輪和手/自動切換裝置。在電動操作脫開時

18、，能安全地合至手輪操作位置。e. 三相交流異步電機具有良好的伺服特性，電動執行機構應配備就地機械式閥位顯示器。f. 電動執行機構電源電壓：三相380V±10%，頻率50Hz±1%。1.3.2電氣標準1）技術性能電動機的設計符合本技術規范書和被驅動設備制造廠商提出的特定使用要求。當運行在設計條件下時，電動機的銘牌出力不小于被驅動設備所需功率的115%。2)交流電動機a電動機為異步電動機。電動機能在電源電壓變化為額定電壓的±10%內，或頻率變化為額定頻率的±5%內，或電壓和頻率同時改變，但變化之和的絕對值在10%內時連續滿載運行。b電動機為直接起動式，能按被

19、驅動設備的轉速轉矩曲線所示的載荷進行成功的起動。當電源電壓降低到額定電壓的55%時，電動機應能實現自動起動。c電動機的起動電流，能達到與滿足其應用要求的良好性能與經濟設計一致的最低電流值。d在規定的起動電壓的極限值范圍之內，電動機轉子允許起動時間不得低于其加速時間。e電動機在冷態下起動應不少于2次，每次的起動循環周期不大于5分鐘；熱態起動應不少于1 次。如果起動時間不超過23秒，電動機應能夠多次起動。f在額定功率下運行時，電動機應能承受電源快速切換過程中的電源中斷而不損壞。假定原有電源與新通電源在切換之前是同步的。g電動機具有F級絕緣，但其溫升不得超過B級絕緣規定的溫升值。電動機繞組應經真空壓

20、力浸漬處理和環氧樹脂密封絕緣。絕緣應能承受周圍環境的影響。電動機的連接導線與繞組的絕緣應具有相同的絕緣等級。h對于裝有防滴式外殼的電動機，采用彈性耐磨涂層對定子繞組的端部線匝和通風槽片進行處理。i電動機的結構能耐受標準規定的正反轉的超速值，而不造成設備損壞。j電動機的振動幅度不超過標準所規定的數值。k電動機的最高噪音水平符合所列規范和標準的要求。距外殼1米遠處，電動機的平均聲壓級不大于85dB（A聲級）。l電動機內部接線與外部電纜進行連接的連接器應由我方負責提供。m在現場和規定的環境中完全符合規范地運行條件下，電動機的設計能保證其使用壽命不低于30年。n電動機外殼防護等級不低于IP54級。o每

21、臺電動機裝設有電動機機座接地的裝置，兩個接地裝置應位于電動機完全相反的兩側。3)起吊裝置重量達到或超過20kg的電動機裝有起吊環、起吊鉤或其它便于安全起吊電動機的裝置。4)銘牌每臺電動機上裝有一個耐腐蝕銘牌，電動機銘牌應標明：潤滑脂號、軸承運行溫度要求。銘牌上的標注內容應符合所列標準的要求，字樣、符號應清晰耐久。在電動機正常運行時，其銘牌的安裝位置明顯可見。在單獨的銘牌和電動機外形圖上還列出電動機起動的限制條件。如果使用了耐磨軸承，則在銘牌上標明耐磨軸承應用標準的編號。2. 性能保證2.1可保證在汽輪機夏季TRL工況下環境溫度34.0時平均環境濕度50%條件下，噴淋降溫系統運行后應比運行前通過

22、水霧系統降低背壓6Kpa以上。2.2可保證在水噴霧設備運行時冷卻單元內無濕底、空冷平臺下無滴水，且除鹽水的逃逸量達到最小。2.3能夠保證噴霧系統運行時對布置在平臺下部的變壓器等電氣設備無影響且無危及人身安全的情況。3. 質量保證3.1 噴淋降溫系統在機組集中控制室內通過分散控制系統（DCS）或就地程式控柜進行控制，能夠適應任何運行工況的條件，安全可靠地運行。3.2我方能保證本系統在長期停運時，噴淋降溫系統內部所有管道及設備不產生腐蝕和生銹。3.3我方能保證本系統在長期停運時，噴頭不會產生堵塞現象。無需長期停運后首期啟動前必須進行清洗。3.4我方能采取有效方法，對其承包和委托分包出去的所有項目的

23、質量和服務，均應符合本規范書的要求。3.5一切影響設備和材料的制造、加工、試驗及檢驗均能接受買方的監督。3.6如在安裝和試運期間發現部件缺陷、損壞情況，在證實設備儲存安裝、維護和運行都符合要求時，我方能盡快更換。3.7買方在保證期內發現部件缺陷、損壞情況，可及時向我方提出索賠要求。 3.8在需要進行設備(部件)更換、修復或進行其它處理所用的時間，保證期應作相應延長。任一上述情況更換的設備(部件)和材料的保證期，應按更換之日起開始計算。五、600MW機組投運前后參數對比及效益分析5.1、 300MW機組投運前后參數對比序號項目單位空冷噴霧增濕裝置投入前裝置投入后對比結果1AGC負荷指令MW600

24、60002實際機組出力MW60060003汽輪機運行背壓kPa34268kpa4環境大氣溫度26.0 26.0 05空冷散熱器進風溫度34.0 25.0 96空冷散熱器出口風溫64.0 55.0 97供電煤耗g/kwh375.0 35223g/kwh5.2、裝置投入后的凈效益2.2.1、水費、電費計算：（1）、目前除鹽水價格按8.0計算，每天按5小時投運時間計，約需5x91x8.00=3640元（2）、投入空冷凝汽器噴淋降溫后耗電計算噴淋水泵功率P=125KW每日按5小時投入空冷凝汽器噴淋降溫裝置多耗電：125x5=625KW·h，折合費用625x0.225=140.63元由于空冷凝

25、汽器噴淋降溫裝置投入后多消耗的費用（水、電）為：3640+140.63=3780.63元2.2.2、節能計算試驗證明，背壓每降低1Kpa，供電煤耗降低1%，約3.5g/KWh。從上表數據變化情況看：空冷凝汽器噴淋降溫裝置投入后最終使機組背壓降低8Kpa，發電煤耗率平均降低23克/千瓦時。每年只需投運90天，每天5小時。空冷凝汽器噴淋降溫裝置投入后提高真空、節約標煤為：6x105×23×5÷106=69噸標準煤，折合費用69x430=29670-3780.63=25889.37元。投運期間效益25889.37x90天=233萬元高溫時段增發電量（不投運會降低至少5%負荷）90x5x3x104KW=1350X104KWh，增發電量產生的年效益1350X104x0.21=283.5萬元。2.3、凈效益由于空