内蒙古京隆发电有限责任公司（以下简称为京 隆公司）地处内蒙古自治区乌兰察布市，地区气候 具有夏季高温少雨、春秋风沙大、昼夜温差大特 点。每年6—8月地区白天平均气温约28℃，夏季最高气温可达36.5℃。每年高温季节，由于空冷系 统冷却效果变差，机组经常出现运行背压高（超过 40kPa）、出力受限情况，严重影响机组运行经济性 和安全性^[1]。为此，京隆公司决定对空冷机组冷却 系统进行改造，以改善空冷散热器的冷却性能，提 高机组高温季节的带负荷能力和运行安全性。 1 空冷系统简介

京隆公司安装2台600MW直接空冷机组，配套 使用德国GEA能源技术有限公司生产的直接空冷 系统。 1.1 凝汽器

空冷散热器为铝钢单排管、风机变频调速、直 接空冷凝汽器，共由8排（每排7列）A形散热单元组 成。每个散热单元包含10个管束，每个管束由41 根管道组成（即每个散热单元由410根铝钢管构 成）。轴流风机布置在A形散热单元下方，为散热器 翅片提供冷却空气。 1.2 空冷风机

每台空冷机组配置56台空冷风机（其中16台 为可逆转风机），每个风机配置1台变频器，2台机组 共配置112台变频器。每个风机装有5只叶片，风 机叶轮直径9.144m，电动机额定转速74r/min ^[2]。 1.3 清洗系统

为了清洗散热翅片、提高空冷凝汽器散热性 能，每台空冷机组都安装了1套高压水清洗系统。 清洗系统包括清洗水泵、控制阀门、不锈钢管道、带 有桁架和喷嘴的可移动式清洗头、热浸电镀导轨、 活动软管、支吊架、截止阀门、压力表等。清洗系统 可在空冷凝汽器正常工作时对翅片的外表面进行 清洗。另外，在夏季高温或大风天气机组背压大幅 升高时，也可通过对翅片进行冲洗来提高排汽凝结 速度、降低机组背压，保障空冷机组的运行安全。 2 喷淋系统改造 2.1 直接空冷凝汽器加装喷淋系统优点

较高的环境温度时，为降低空冷机组背压、保 证出力，常采用的办法有定期冲洗空冷凝汽器、增 大空冷散热面积、增加空冷通风量等，但这些方法 或者效果不理想，或者设备投资大，且在冬季环境 温度低时会造成空冷设备利用率低、防冻难度加大 等问题。相比于常规办法，直接空冷凝汽器加装喷 淋系统具有以下优点：

（1）直接空冷凝汽器喷淋系统投入后，可有效 降低翅片管周围的环境温度，起到降低机组背压、 缓解机组夏季出力受限的情况。

（2）当机组突然出现背压高问题时，喷淋系统 能够较快投入，且系统可靠性高。

（3）有关研究指出，环境温度越高、空气相对 湿度越小，喷淋系统的投入效果越好^[3]。

（4）因喷淋系统冷却介质已雾化成雾滴，雾滴 在风机作用下与空气及受热面充分接触，十分有利 于凝汽器的降温。

（5）压力型喷嘴结构简单、维护费用低、雾化 效果好，能够起到节省水资源、降低投资成本的作 用。

因京隆公司所处地区干旱少雨，夏季白天温度 高，更适合加装喷淋系统，经仔细研究，最终确定了 在现有清洗系统基础上，于A型塔内加装喷淋管路 与喷嘴的改造方案，以期大幅降低喷淋系统改造的 初投资。 2.2 喷淋系统布置方式

喷淋系统示意图如图 1所示。喷淋系统仍使用 原清洗系统的2台清洗泵，并将原清洗系统的管路 作为喷淋系统的主管路。在每座A型塔旁边的横向 不锈钢管道上安装1只三通阀，三通阀后接手动球 阀，并在A型塔内安装不锈钢分管路，每台机组共设 8组分管路。在每根分管路上安装4只专用雾化喷 嘴（每台机组共需安装1792只）。喷淋系统构成如 图 2所示。

图 1(Figure 1)

图 1 喷淋系统示意图

图 2(Figure 2)

图 2 喷淋系统构成

改造后，喷淋系统按照以下方式运行：

（1）正常情况下，1台清洗泵运行即可满足喷淋要求；2台清洗泵互为备用。

（2）1号清洗泵由1号机组3kV IC段接带；2 号清洗泵由2号机组3kV ⅡD段接带，有力保障了 系统运行的安全可靠性。

（3）喷淋系统水源取自2台机组各自原有的凝 结水补充水箱，凝结水补充水品质较高，可有效保 证空冷翅片的清洁。补充水箱地理位置与空冷岛 临近，减少了喷淋系统的改造成本。正常喷淋冲洗 时使用1个水源即可，2个水源互为备用，可灵活掌 握。

（4）在原有清洗母管上，每台机组喷淋系统各 增设8路喷淋管道。各管道均加装阀门,可满足空 冷岛冲洗时喷淋系统的隔离要求；同时，各排空冷 单元清洗、喷淋切换操作只需操作2个阀门，方式简 单、投运及时，十分有利于解决机组突遇大风等恶 劣天气导致的背压突然升高问题。 2.4 喷淋系统投入条件 2.4.1 机组运行控制要求

（1）机组带600MW负荷，当背压为37kPa时， 主蒸汽流量达2140t/h，超出额定流量80t/h，一段、 二段抽气压力达到TMCR工况值，机组轴向位移达 0.48mm。机组带600MW负荷时，背压原则上不应 大于37kPa。

（2）机组带600MW负荷，炉侧再热蒸汽压力 3.8MPa，背压为30kPa时，达到报警值。

（3）当背压大于42kPa时，机组在调门全开情 况下不能接带满负荷。

（4）在任何负荷下机组背压都不应高于43 kPa。 2.4.2 喷淋系统投入条件

按照上述运行控制要求，综合考虑各项运行条 件，制定以下喷淋系统投入条件：

（1）煤质差、机组不能满出力运行，且背压大 于30kPa时，开始投入喷淋装置；

（2）机组正常运行，背压大于32kPa时，投入 2~4排喷淋装置；

（3）背压大于35kPa时，投入4—6排喷淋装置；

（4）背压大于37kPa时，投入6—8排喷淋装置；

（5）机组背压为30~35kPa，当背压摆动幅度超 过3kPa时（突遇恶劣天气等情况），立即投入喷淋 装置。 3 投入效果分析

2014-07-18T10：00—21：00，京隆公司2台机组 负荷均为600MW；14：37环境温度达到最高点 33℃，至18：00环境温度仍维持在31℃左右，如图 3 所示。

图 3(Figure 3)

图 3 环境温度曲线

运行期间，2台机组背压随环境温度、风速的升 高而升高，分别都投运了喷淋系统。以2号机组为 例，14：54时机组背压达到最高值32.2kPa（见图 4）， 根据京隆公司制订的空冷冲洗和喷淋投入方案中“机组正常运行背压大于32kPa时，开始投入喷淋” 的要求，立即投入了2号机组的喷淋系统运行，至 18：00退出。喷淋系统投入后，机组背压均保持在 30kPa左右，有效抑制了背压的持续升高，始终将机 组背压维持在规定范围内。运行中发现2号机组背 压比1号机组平均高约3kPa，这是因为15：00—18： 00自然风风速高（峰值曾达8m/s，环境风速曲线见 图 5），当天风向（南风）对 2号机组背压影响较大， 造成了2号机组的背压较 高。

图 4(Figure 4)

图 4 2号机组背压曲线

图 5(Figure 5)

图 5 环境风速曲线

京隆公司1号、2号机 组喷淋系统改造设备、材 料及人工费等总费用约 为149万 元。表 1为 2014-07-18 1号机组空 冷喷淋系统投入前、后稳 定工况下的燃煤成本核 算。

表 1(Table 1)

表 1 1号机组空冷喷淋系统投入前、后燃煤成本核算1）

表 1 1号机组空冷喷淋系统投入前、后燃煤成本核算1）

从表 1可以看出，喷 淋系统投运后机组负荷 增加、背压下降，同时主 汽流量减少、煤耗率降 低。600MW机组在额定 负荷工况下，背压每降低 1.0kPa，机组煤耗率将降 低2g/kWh ^{[4, 5, 6]}，喷淋装置 投入后1号机组背压下降 了2.4kPa，可降低机组煤 耗率4.8g/kWh。经过计 算，喷淋系统投运后机组 每小时用煤量减少3t，可 节约燃煤成本1357元/h。

表 2为京隆公司1号 机组喷淋系统投运时的 制水及耗电成本核算情 况。

表 2(Table 2)

表 2 空冷喷淋制水及耗电成本核算

表 2 空冷喷淋制水及耗电成本核算

根据表 1、表 2可知， 扣除除盐水制水费用及 喷淋耗电费用，喷淋系统 投运后每小时可节约成本777.7元。京隆公司每年夏季6—8月为高温天 气，按喷淋系统每年投运80d、每台机组每天投入6 h计算，2台机组每年可节约74.6万元成本，2a左右 即可收回投资，经济效益十分可观。

另外，由于背压降低，相同负荷下机组的汽耗 率、煤耗率以及厂用电率均相应降低，并且设备磨 损减轻、维护量下降，间接经济效益同样显著^[3]。 5 结束语

京隆发电公司直接空冷机组在夏季高温时常 因背压升高而限制出力，加装喷淋装置后，高温季 节机组运行背压明显降低，可以保证夏季满负荷运 行，机组运行经济性和安全性显著提高。