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1、330MW直接空冷机组凝汽器可视化温度监控系统研究利用华电新疆发电有限公司昌吉热电厂 秦文杰 任刚 陈莉摘 要 安装直接空冷机组凝汽器可视化温度监控系统的必要性，直接空冷机组凝汽器可视化温度监控系统构成、特点、及优势与安装，技术改造实施后节能效益。 关键词 直接空冷机组凝汽器可视化温度监控系统 空冷系统冻结 机组背压 全天候自动巡检报警前言火电空冷机组由于其空冷系统特殊的结构和运行方式，决定了它受制于周围环境影响的严重性，如夏季高温时机组出力受限，冬季低温天气使空冷凝汽器管束局部冻裂，极端大风天气时使机组运行背压快速升高，甚至导致机组停机，空冷凝汽器表面积灰、热空气回流及太阳辐射等因素的影响导
2、致机组运行经济性差，且长期不稳定的天气条件对机组运行经济性影响严重，这也是空冷机组相对于湿冷机组运行经济性差的主要原因之一；由于空冷系统的主要冷却介质是空气，因此环境温度对于空冷系统的性能影响很大，另外空冷系统的散热面积很大（以300MW机组为例空冷系统的散热面积为90万平方米左右）冬季空冷系统的运行的最大的挑战就是防冻问题，如果空冷系统出现冻结情况，小的损失时空冷的管束变形，或者冻裂。如果出现大面积的管束冻结情况将导致发电机组事故停机的重大损失。考虑到空冷系统防冻问题机组的运行背压要适当的提高，导致机组的煤耗增加，因此空冷系统冬季防冻问题都非常的重视，并采取了各种措施来保证空冷系统的安全稳定
3、运行，但目前采用的监测手段不能满足空冷系统管束温度全面的监控，运行人员只有通过经验和增加巡检的次数来防止空冷系统出现冻结的情况。目前华电新疆发电有限公司热电厂与北京金科兴泰科技有限公司合作已装设直接空冷机组凝汽器可视化温度监控系统。该技术改造在昌吉热电厂的成功应用，保证了空冷机组的冬季节能运行并彻底解决了空冷系统防冻的监控手段问题。该技术的推广应用，可极大地提高空冷机组整体的运行安全性和经济性，对于推动我国电站空冷运行技术和现代电力运行技术的科学发展具有重要的意义提供科学依据。1. 目前空冷温度监控的现状和发展趋势目前国内最近出现在在管束的表面布置大量的温度监控点，用来监视管束的温度分布情况的
4、温度监控系统。具体布置见下图所示：缺点和不足（1）由于监控的散热面积较大，需要的监控的温度点较多（以330MW机组为例为例需要大约 1800个测点），施工和检修维护工作量比较大.（2）这种监测的系统也只是监视部分的管束温度，不能做到管束的全面的温度监控，同时测点的量比较大，给运行人员的分辨和确认冻结位置带来一定的困难。（3）敷设的温度测点将会增加风阻，对管束的换热性能会造成一定的影响。（4）敷设的温度测点会对管束的水冲洗带来一定的麻烦。空冷可视化温度监控系统运行时不需要额外消耗，工程实施比较简单方便，对机组安全运行及对周围环境无不良影响；通过全面分析和实践证明，该技术具有投资小，见效快，设备简
5、单，安全环保，施工、运行维护方便等特点，设备简单，效果明显的一套新型实用技术，该技术的推广应用必将使我国电站空冷运行技术迈向更高水平。该温度监控系统已获得了专利。2直接空冷机组凝汽器可视化温度监控系统的组成1、 直接空冷机组凝汽器可视化温度监控系统运用具备热成像和可见光成像两种功能显示，实现空冷管束温度监控和准确定位要求。2、 采用云台设计、巡检预置位及报警设计可实现管束温度的自动巡检及温度报警。3、 通讯采用千兆以太网设计，保证了图像传输的速度和便于组网。 4、 采用专用的空冷系统开发的图像处理服务器及分析和监视的软件，实现温度监控的实时显示、分析和报警等功能。基于红外热成像技术的专用温度监
6、控用热成像和可见光双摄像监控设备、专用通信网络设备、热成像专用的服务器及专用的热成像监控和编程软件组成温度监控系统。实现空冷系统管束温度的全天候、实时、可视化的温度监测并具备自动巡检、报警及对监视图像进行分析的功能。3 系统功能其特点和优势通过加装专用的热成像和可见光双视摄像系统及采用专用的图像分析和处理软件来实现空冷系统全天候、可视化的问度监控，同时该系统具有自动巡检及报警的功能。增强空冷系统防冻的能力，降低机组运行背压，提高机组运行安全经济性的目的。（1）非接触的实时测试表面温度。（2）兼具温度监控和现场实况观察的双视系统，可以对出现异常的部位进行准确的定位。（3）基于管束分布、观察角度和
7、测试距离的智能分析。（4）自动巡检、自动报警和自动存档。（5）运行中投入的人力和物力较少，工程实施及运行维护比较简单方便，对机组安全运行及对周围环境无不良影响 。（6）冬季实现对管束无接触、实时、全天候、可视化温度测量及监控，具有自动巡检和低温报警功能。（7）冬季通过温度监控对各列蒸汽隔离阀和抽真空阀的严密性实现监控和报警。该系统的投入将大大增加空冷系统在冬季的防冻控制能力，提高机组冬季运行的安全性和经济性。如一台30万的机组发生大面积冻结时，化冻工作至少需要10天左右。机组被迫降负荷投油助燃运行，按每小时影响电负荷15万kWh计算，一次空冷岛大面积冻结将会影响发电量3600万kWh，折算成经
8、济损失高达800万左右。有时由于采取的化冻措施不利时，有可能直接导致机组的非计划停运，如果空冷机组发生冻结后没有及时化冻就被迫停运，将有可能造成下次机组无法正常启动，将会带来更大的经济损失。4直接空冷机组凝汽器可视化温度监控系统技改的关键点及实施方案空冷系统温度监控专用热成像和可见光双视摄像系统关键点1、空冷系统温度监控系统专业的图像处理、分析和显示的专用软件2、空冷系统温度监控专用热成像和可见光双视摄像系统3、空冷系统温度监控系统专业的图像处理、分析和显示的专用软件4、现场检验系统的性能。采用以现场技术改造试验主要实施方案如下所述：1、以昌吉热电厂空冷机组为对象，对空冷系统进行加装该温度监控
9、系统。观察该温度监控系统的性能。2、对机组进行技术改造；由可视化温度监控系统设备生产厂家在不停机条件下进行该可视化温度监控系统进行现场安装与调试。3、通过现场温度测试和监控系统的温度显示进行对比，确定该系统的显示的准确性。5直接空冷机组凝汽器可视化温度监控系统节能技术改造项目实施后，节能量、投资收益通过实施，在同比条件下，使冬季空冷机组平均运行背压下降1-1.5kPa，机组供电煤耗降低2g/kWh以上。以冬季运行小时数2500小时计算，1台机组可节约标准煤1650吨以上，以300元/吨标煤计算，节省运行开支近55.93万元。以总投资170万元计算，投资收益是55.93万元，投资回收期为3年。直
10、接空冷机组凝汽器可视化温度监控系统节能技术改造项目实施后节能量、投资收益，见下表。序号项 目节 能 量 (t)投资收益 (万元)油折标煤节水油标煤SO2NOx烟尘节水合计1电站空冷可视化温度监控系统（1#机组）/165013576/49.53.150.50.062.7255.93合计/165013576/49.53.150.50.062.7255.936直接空冷机组凝汽器可视化温度监控系统实施后效果图7结论昌吉热电厂通过将直接空冷机组可视化温度监控系统安装在空冷岛上，并将监控画面在集控室集中显示。不仅减少了运行人员就地巡检次数，有效的预防了冬季巡检人员的安全，还大大提高空冷系统的防冻监控能力。有效的防止了当空冷岛发生大面积冻结时给电厂带来的巨大的损失，运行人员通过此系统的应用使空冷机组在冬季运行期间平均背压降低了1-1.5KPa，平均供电煤耗下降2g/kWh以上，冬季再未发生过空冷岛发生大面积冻结，管束冻裂情况，减少了真空系统的泄漏和检修工作量，且夏季运行人员通过此系统的应用可以有效的监控空冷岛换热面的脏污和换热情况，确认清洗时间，确保了机组的安全和经济运行。直接空冷机组可视化温度监控系统可应用于我国所有直接空冷机组的节能技术改造，效果显著，推广应用前景十分广阔。