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600MW机组空冷岛造价分析
600MW机组空冷岛造价分析
600MW机组空冷岛造价分析总结
一、概述
火力发电厂是个耗水、排水大户。一座1000MW燃煤湿冷电厂需消耗新鲜水约0.6～0.8m3/SGW，如此大量的水资源，在缺水地区是难以取得和保证的。在耗水量0.6～0.8m3/SGW中，约有50％～70％用于冷却系统的补充水。
而采用空冷技术，通过蒸汽与空气直接换热实现蒸汽的凝结，可完全避免湿冷电厂蒸发水量的损失，可使全厂性的耗水量节约80％以上，装机耗水率降到0.15m3/SGW。
采用直接或间接用环境空气来冷凝汽轮机的排汽的冷却系统称为空冷系统，采用空冷系统的汽轮机组简称空冷机组。当前，用于发电厂的空冷系统主要有三种，即直接空冷、表面式凝汽器的间接空冷和混合式凝汽器的间接空冷系统。直接空冷多采用机械通风和自然通风方式；两种间接空冷多采用自然通风。
二、空冷系统价格实例介绍１、***电厂
本期新建2×600MW空冷凝汽式燃煤机组，留有扩建余地。三大主机经招标确定采用上海三大动力厂生产的设备。
1.1空冷系统总投资
**电厂空冷系统采用进口的设备有（ACC）蝶阀、ACC变频调速器、空冷凝汽器。其中空冷凝汽器装置采购德国GEA能源技术有限公司的设备。空冷凝汽器总散热面积175.07万ｍ2。风机112台。除设备本体带的支架外，空冷大平台及桁架由施工单位负责采购及安装。空冷系统总价见下表：（单位：万元）建筑8000设备29000安装4000总价41000以上价格不包括由于空冷装置而增加的电气、热控设备及材料等。
1.2建筑部分
土建结构包括空冷岛供水系统(空冷岛上下部基础、结构及电梯等)和电气系统(配电
室、变频室)，具体见下表：
空冷岛建筑工程部分汇总表
序号五33.13.23.33.43.53.63.73.8六1.3表二项目名称供水系统空冷及辅机循环水系统空冷支架柱基础空冷支架柱结构空冷平台钢桁架空冷排气管支墩空冷钢梯及电梯井基础空冷电梯井楼梯照明空冷岛照明电气系统空冷配电室建筑工程费其他费用合计金额单位：元技术经济指标单位基数指标7737742277377422875628011073986540109961249066303032132499410840648228385874127380292465032515131207004448456300112071210633225739077377422773774228756280110739865401099612490663030321324994108406482283858741273802924650325151312070044484563001120712106332257390812361631.3.1空冷配电室建筑结构1.3.2空冷器配电室采暖1.3.3空冷配电室通风空调1.3.4空冷配电室0.0米照明1.3.5空冷配电室5.5米照明空冷变频器室1.41.4.1空冷变频器室土建1.4.2空冷变频室0.0米照明合计81236163
1.3设备部分
空冷凝汽器供货范围从蒸汽分配管入口至凝结水汇总管出口，凝汽器支撑平台平面以上除空气供给系统，主要结构部分以外所有保证空冷凝汽器安全可靠运行的必不可少的完整设备。设备部分汇总见下表：
空冷岛设备表
序号11.11.2设备名称空冷系统设备空冷设备56组/套轴流风机单位套套数量2112单价（元）合价（元）125246279124000(不含备品备件)25049255813888000
1.31.41.51.61.71.81.91.101.111.121.13轴流风机电机变频器减速箱减速箱地脚螺栓翅派片管清洗高压水泵电梯防爆膜电动葫芦异型钢小车手拉葫芦空冷岛冲洗水泵PD16-60*9/90合计套套套套套套件台台台台112211250021172100161295704157500174366374368042380010689700039057011744233118408315000195290421856587360423800181713140003900091201*7442296427440
1.4几个主要工程量指标
对于空冷系统的施工来说，有几个主要的工程量指标是值得我们要加以重视的，包括：空冷系统散热器的重量、空冷排汽管道重量、空冷钢桁架及平台的重量、以及混凝土柱的工程量等。这几个工程量的准确性直接影响到施工费用的高低。根据我们收集的资料，锦界电厂实际结算工程量及单价见下表：
序号12项目名称散热器随空冷凝汽器供货的蒸汽分配管3随空冷凝汽器供货的钢结构、支撑等45空冷钢桁架及平台空冷排汽管道7892284476157613全部费用（主材＋制作安装）。不包括管件及支吊架费用（主材＋制作安装）。150重量（ｔ）48261100单价（元/t）备注15126678
2、***电厂工程
***电厂工程规划容量4×600MW，本期建设2×600MW燃煤空冷机组。2.1空冷系统总投资
***电厂空冷系统采用进口的设备（ACC）蝶阀、ACC变频调速器、空冷凝汽器、轴流风机及电机、减速箱、翅派片管清洗高压水泵、真空泵。空冷凝汽器为斯必克冷却技术比利时有限公司的设备。ACC变频调速器、轴流风机及电机、减速箱、翅派片管清洗高压水泵、平台、风筒及挡风墙由空冷凝汽器成套供应，即平台以上（包括平台）所有设备及附件均为空冷凝汽器厂家成套供货。设备成套范围也较锦界电厂大。空冷凝汽器总散热面积164.85万ｍ。风机128台。除设备本体带的支架外，空冷大平台及桁架也由甲方负责采购，施工单位负责安装。空冷系统总价见下表：（单位：万元）土建6000设备37000安装7000总价500002
以上价格不包括由于空冷装置而增加的电气、热控设备及材料等。
2.2设备部分
空冷凝汽器供货范围从蒸汽分配管入口至凝结水汇总管出口，所有保证空冷凝汽器安全可靠运行的必不可少的完整设备。设备部分汇总见下表：
空冷岛设备表
序号工程项目及设备名称1
空气冷却系统设备及管道空冷凝汽器管束、附件（国内部分）空冷凝汽器管束、附件（进口部分）国内部分技术服务费进口部分技术服务费空冷凝汽器进口部分国内段费用空冷系统设备进口代理空冷岛防爆膜电梯1.5t,50m凝结水及补水再热除氧器供水及空冷起吊设备合计单位套套套套套套个台台套元数量1111118141单价（元）295664971394006537562425217386767716199160000057201*59000382500298400合价（元）(不含备品备件)29566497139400653756242521738676771619916000004576005590001530000298400
3765279252.3几个主要工程量指标
根据我们收集的资料，达拉特电厂实际结算工程量及单价见下表：
序号12项目名称散热器随空冷凝汽器供货的蒸汽分配管3空冷平台及配套供货的构架、风墙支撑及墙板等45空冷钢桁架空冷排汽管道37053936124169492主材单价。主材单价重量（ｔ）50241352单价（元/t13140备注主材单价。
四、总结
从以上两电厂的投资对比可以看出，空冷岛造价的高低与空冷岛设备招标模式有直接关系。设备招标范围大，投资相对偏高。
空冷技术是一种节水效果显著的新技术，实质是“以煤换水”，我国“三北”地区是我国煤炭资源比较丰富的地区，适宜建设坑口电站，但是水资源比较贫乏，采用空冷技术是行之有效的方法。通过以上两电厂空冷岛投资和工程量的对比分析，希望能为以后项目空冷岛的投资控制起到一定的参考作用。
空冷岛逻辑分析
进入冬季以来，我厂空冷岛运行出现了一些问题，防冻成为重中之重；#1机、#2机先后发生了空冷岛个别管束在运行和启停过程中被冻裂的现象。大家普遍反应空冷逻辑有些乱，尤其是#2机，由于其本来就漏空气，平时运行不知是该手动还是自动控制，背压设定在多少为最佳？通过近一段时间对空冷系统的学习及与热工人员的交流，发现问题主要来自于我们对空冷运行的认识不清晰。下面根据自己了解的情况做一下说明：
一、空冷运行方式：
空冷岛运行方式分为夏季模式和冬季模式两种情况。
夏季模式：当环境温度三个测量值均一直处于3℃以上5分钟，空冷岛运行处于夏季模式，启动时，先启动00级，然后直接到第8级，再按步序可启动到14级（只有当环境温度高于20℃时14级才启动）；
冬季模式：也称作防冻模式，是环境温度的三个测点值均低于-3℃，延时5分钟启动防冻模式。当环境温度又回升至3℃以上时，延时5分钟转入夏季模式。冬季模式启动是从00级开始，可以按步序启动到13级。另外防冻模式包括空冷风机的反转和回暖。
二、空冷岛的运行：
1、说起空冷岛的运行无非就是运行中其各列进汽蝶阀、抽真空门及凝结水电动门的开关状态；各列风机的启动情况和转速高低。以上两个问题可以参照规程后的空冷启动步序图和阀门控制步骤图来看个明白。不过我补充说明两点：
1）、根据我厂实际，我们已经把1-12步的风机转速V1改为（15-30Hz），这也是我们现在冬季运行状态下为何转速最高为30Hz的原因；
2）、步与步之间切换的最短时间间隔是60s；
2、我们再来说一下空冷启动和运行中切步的问题。我们这里所说的步和有些材料中的级是一个概念，即步序（00-14）。我们有些人认为空冷自动情况下只有风机在该“步”下的低极限频率或高极限频率运行一段时间后，背压实际值仍偏差于设定值时，才会切步，并且有些空冷的说明材料中也是这样说的。其实这种概念是错误的，我们通过实验和查阅相关资料得出切步和转速的高低毫无关系，即使排汽压力控制手动情况下，运行风机转速不变，达到条件后也照样自动切步。我们平时自动切步时看到的风机在该步的低极限或高极限转速运行只是一并发生的现象，而并非原因。那么什么才是决定切与不切的条件呢？是背压设定值和实际值之间的比列关系。
1）、先说一下背压设定值，在排汽压力控制操作窗口内设，不管排汽压力控制投与不投自动均可改变其设定值（这是与其他操作窗口不一样的），投自动时背压设定值可以改变运行风机的频率，还可能导致切步（要看设定值大小）。排汽压力控制不投自动时，运行风机频率不变，但改变背压设定达到条件后，仍可自动实现切步，即通过切步（启停风机）来实现背压调整。启动后的风机所在列控制不论是在自动还是手动，风机本身变频控制都自动投入自动，且跟踪列指令，即与该列其他转速自动风机保持同频。
2）、当背压实际值P实，落在背压设定值P设0.9倍和1.1倍之间时，即：0.9P设＜P实＜1.1P设。排汽压力控制自动时，则只通过改变运行风机频率来实现背压调整，不会切步。当背压控制在手动时，风机频率不会改变，也不会切步；
当0.6P设＜P实＜0.9P设时则根据公式：
Z1=∫（0.9P设-P实）dt进行积分，Z1时常数，到时间即切为上一步。从公式上可以看出0.9P设-P实的差越大，积分时间越短，仔细想一下这是很有道理的。（并且积分时间内若因频率的自动调整或其他因素导致实际背压脱离该区域则停止该积分，再按相应逻辑，风机要么切步，要么不切步）。
当P实＜0.6P设时，则无需积分和延时直接切为上一步当1.1P设＜P实＜1.4P设时，则根据公式
Z2=∫（P实-1.1P设）dt进行积分，Z2也是常数，时间一到即切为下一步。从公式可以看出，二者差值越大，积分时间越短，（同样则积分时间内背压发生变化超出该积分范围，则执行相应逻辑）当1.4P
设＜P实时，则无需积分和延时直接切为下一步。若切步后
P
实仍在切步范围内，则最短时间也要间隔60s才可再切一步。
3）空冷的背压保护：
该保护内容是：当排汽装置两侧背压偏差大于8KPa时，背压较低一侧风机频率指令将自动降5Hz（相对较高一侧），60秒后仍偏差8KPa则再降10Hz，直到较低侧背压升高到比原来较高侧背压高2KPa时，才会恢复到当前背压控制的实际指令。
需要说明的是：一般情况下，启停机过程中，空冷背压测点（机房内排汽管道上）变送器积空气会造成两侧背压偏差大，引发此保护动作，需要就地变送器放空气来消除偏差，系测量错误，实际运行中由于排汽母管上有联络管，凝结水母管有联络，抽空气母管共用一条，真正的偏差很难发生。
三、防冻保护
1、当运行中（蒸气阀打开）的半列凝结水温度低于25°C,汽机背压设定点增加3kPa。如果冷凝水温度仍保持低值，30分钟后，再增加3kPa。运行中的每一列逆流管束下的风机，如果风机转速指令大于30Hz则减15Hz运行3分30秒,如果风机转速指令小于30Hz，则风机停止运行3分30秒。
在改变设定点后，所有冷凝水温度高于30°C时，一小时后方可减少设定点3kPa。（我厂此项保护没有,审逻辑时去除的）2、再来说一下反转和回暖
反转和回暖是两个容易混淆的概念，甚至有的材料上说回暖就包括反转，我根据现场运行画面和逻辑试验卡做一下说明以区分二者。
反转和回暖是冬季模式下且自动模式下的两种防冻模式。反转：如果运行中的一列中抽取空气温度其中之一低于5°C，逆流管束的风机以反转模式启动，在20分钟内达到20Hz，如果20分钟内抽真空温度未达到30°C，延时15s,在20Hz下再运行20分钟。回暖是：投入列任一凝结水温度＜25℃即启动，即（如果风机转速指令大于30Hz则减至15Hz运行450s；如果风机转速指令小于30Hz，则停此风机运行450s）只控制逆流风机，如果凝结水温度未回升到30℃，再经420s后执行顺控下一步。冬季正常情况下风机都在30Hz内运行。
说明一下，任一凝结水温度指的是八列凝水管道的16个测点（每管两个）。并且回暖在自动状态下无单列回暖，必须走顺控（可参看DSC上回暖顺控图）。要说明的是回暖启动是当前所有运行列按回暖顺控步序启动。比如说，所有八列全投时，回暖顺控启动，先启动第一列回暖210s后恢复，再等210s启动第二列。如果凝结水温度尚未回升到30℃以上，以此类推直到到第八列，直到凝结水温度均回升至30℃以上即停止回暖。有的同事会问为什么凝结水温度未在25℃以下的列还要进行回暖呢？答案是这样的，除了提高了本列凝结水温度外，由于回暖该列冷却效果变差，造成了进汽量的减少，从而增加了其他列的进汽，也就提高了其他列的凝水温度。从DCS上回暖顺控图上我们可以看到，不同回暖顺控图控制不同列的回暖。这是什么原因呢？是不回暖的列并未投入，其进汽蝶阀未开。所以理论上讲，只要达到回暖条件，所有投入列的逆流风机均按回暖顺控参加回暖。
四、空冷自动：
我们平时常说的空冷自动一般是排汽压力控制和步序自动及反转和回暖的自动，当空冷系统所有阀门和风机都投入自动后，ACC投入后即可实现步序、反转和回暖的自动（内部已设定，非正常情况下可人为干预，但干预完后会重新投入）。排汽压力控制自动投入后即独立的根据设定值与实际值之间的偏差，并在一定范围内调整风机转速，使实际值接近设定值。
排汽压力控制自动投入前需将要投入的风机转速控制和列控制投自动。
单个风机启停投入自动后，即自动跟踪步序、反转和回暖指令。回暖和反转是独立可叠加运行的，即回暖过程中如果达到反转条件亦反转。
五、运行中的几个问题分析：
1、运行中有时抽真空温度降低很快（已接近反转值），这时我们往往会手动干预（自动太慢），即解除该列逆流风机的自动进行手动控制，待抽真空温度回升至正常后，我们再重新投上逆流风机自动，此时就会发现该列逆流风机会反转（已不具备反转条件）。什么原因呢？原来是我们开始解到手动时反转程控已走到了接近反转的那一步，即第二步，解了风机自动后它就停在了该步，而后来再投上时它就自动向下执行完该程序，不中途中断返回。此时需要人工干预反转的程控，使其退回到开始。反转程控和回暖顺控都是可以在其操作画面上进行人工干预的。
2、在空冷岛设备正常情况下，空冷运行可全面投自动，但也要注意监视，一旦出现异常要进行手动干预（这就需要操作者对空冷系统心中有数，对自己的操作心中有数），以保证安全生产为原则。
3、也有的同事会问冬季模式下反转和回暖只控制逆流风机，那顺流风机怎么办？我要告诉大家的是正常情况下，启动回暖和反转时，风机自动启停应已走到了使该列的顺流风机全部停下的步序，未停下说明情况有异常，可手动干预顺流风机，以助尽快达到回暖和反转的效果（这也是我们说的空冷逻辑有些乱的方面，试验卡上说回暖对所有风机都适用，但逻辑图和设计说明上明确指出只对逆流风机起作用，我们还是要依据后者）。
4、我们再来说一下空冷岛进汽蝶阀严密与否带来的问题及如何判断。
空冷岛的冰冻与该列进汽蝶阀是否严密有直接关系，正常运行和启停机时进汽蝶阀不严或关不到位是造成#1机12月30日启停机冻2、7列，1月24日调峰停机冻第一列的主要原因。其中实地观察其第一列进汽蝶阀只关到了60%即显示了全关，而第一列在停机时又近乎是最早被隔离的。#2机1月25日第一列被自动隔离后也因蝶阀不严漏汽，长时间抽真空温度和凝结水温度未下降，后又急剧下降，说明已先冻住了逆流管束，又累积冻住了顺流管束。所以，当有的列被隔离进汽蝶阀关闭，应就地通过观察和测温，以及根据DCS上抽真空温度、凝结水温度的下降趋势判断出该列进汽蝶阀是否严密。不严应立即再投入该列。
建议：1）、停机时，不要隔离进汽蝶阀不严的列，蒸汽流量随负荷降低不能满足空冷岛需要时，A）可投入旁路，并手动调整空冷运行方式，以保证不严列的安全蒸汽流量，直到打闸。B）也可以在满足投入列最小流量情况下，较高负荷打闸。2）、冬季开机时，待确认锅炉压力和燃烧能在规定时间内满足投入列的最小流量时，再投入旁路运行。冲转并网后在允许范围内尽快带负荷，增大进汽流量，使进汽蝶阀不严的列尽早投入（可手动先投入）。
3）、利用小修和平时就地观察所有空冷岛进汽蝶阀是否严密，要做到心中有数。
4）、各列抽真空门要能关闭严密，抽真空旁路门在空冷系统投入正常后要关严。（抽真空旁路门的作用是：该列隔离后开启，使其保持真空，另外若因漏真空隔离，不开抽真空旁路门，漏入空气会通过已关闭的进汽蝶阀间隙漏入蒸汽分配母管，影响相邻列。去年冬季#2机就发生过此类现象。）
六、还要说明的几个问题：
1、回暖顺控中的中间列若因故隔离的，回暖时还执行顺控吗？若执行，该列能跳过吗？以最后一种回暖顺控方式为例，1-8列回暖为例，若中间2-7列有因故隔离的，回暖顺控怎么走?这个逻辑上没有体现，还要和热工人员进一步探讨。（答案是：不能跳过，等待410S后执行下一步。）
2、各列凝结水电动门在该列进汽碟阀全关900S后允许关（原逻辑说明中是120S）。（通过和其他厂家交流，启停机和运行过程中通常保持常开，我厂也是手动关闭）
4、背压设定在凝结水过冷度不超过5℃的情况下尽可能控制的低一些，以提高经济性；5、逻辑中原有的：当运行中（蒸气阀打开）的半列凝结水温度低于25°C,汽机背压设定点增加3kPa。如果冷凝水温度仍保持低值，30分钟后，再增加3kPa。在改变设定点后，所有冷凝水温度高于30°C时，一小时后方可减少设定点3kPa。为了防止背压波动大，该条已被强制解除。
以上关于空冷的论述是自己学习的一个总结，肯定存在不成熟和需要改进的地方，希望大家提出意见。