Matimba Power Plant
简介
位于南非北部城市埃利斯拉斯(Ellisras)西北，是当今世界上采用直接干冷系统单机容量最大电厂。电厂外观参见彩图插页第9页19图。电厂装设6台665MW机组。第一台机组于1987年9月投产，1991年全部建成，总装机3990 MW。1989年4台机组运行时，供电热效率为32.5%，折合煤耗标准煤378 g/(kW· h)，约比同容量湿冷机组差5%～8%。
电厂采用煤电联营方式。主要燃用附近伊斯科(Iscor)煤矿公司格鲁特赫勒克(Grootegeluk)露天矿的大量低质煤。该地区水资源极为缺乏，这就决定了电厂必须采用干冷。采用干冷系统后该厂年平均单位耗水量仅0.17 L/ (kW·h)。
基本生产设施 格鲁特赫勒克露天矿区内设有储量120万t的煤场和9万t的日用煤场，破碎到25 mm后用皮带以3600 t/h的输送率送入电厂6个4650 t的煤罐中，再送入每炉五个850 t的煤斗。制粉系统为直吹式，采用双进双出筒式钢球磨煤机，每炉5台。锅炉为直流炉，蒸汽参数为16.1/4 MPa、540/540℃，蒸发量2016 t/h，由法国斯登 (Stein) 公司在南非的SEIVA厂制造。汽轮机由德国MAN公司生产，系四缸四排汽冲动式。发电机为水氢氢冷却，由法国阿尔斯通一大西洋 (Alsthom Atlantique，AA)公司生产。
全负荷时每台锅炉每日排出280 t渣和2500 t细灰。细灰加工成湿饼状与渣掺合，然后由地面运送系统送至地表堆置场，就近铺开，再覆盖200 mm厚的土表层，再在表层植草。
干冷系统 直接干冷机组的基本生产流程如图1。电厂地区环境温度为-4℃到+40℃，设计年送出电量每机为4075 GW·h，汽轮机年平均背压为19.8kPa。汽轮机低压缸排汽通过二根直径5 m的排汽管，再分成八根直径2.5 m的配汽管引入布置于汽机房外侧高45 m平台上的八组直接干冷凝汽器。每组包括5个空气冷凝器(主凝器)和1个空气分凝器，分凝器布置在主冷凝器之间(一侧为3，另一侧为2)。每台机组的平台面积为85 m×72 m，主凝器和分凝器下各设置1台直径9.2 m的轴流风机，每台机组共48台风机。
风机转速 125 r/min，由定速电机通过减速箱拖动，电动机功率270 kW。满负荷时电动机总消耗功率为11.2MW，占机组出力的1.8%。冷却强度根据湿球温度和机组负荷，行调节。
图1 基本生产流程图用改变运行风机台数的方法进
冷凝器由冷却部件组成，冷却部件由10 m长的双层椭圆形钢管外套长方形散热片构成。冷却部件用框架组成三角形散热器管束，进汽总管布置在三角形顶部 (见图2)。蒸汽先由配汽管从上向下流入5个主凝器被冷凝，此时凝结水流动方向与蒸汽相同。未被冷凝的蒸汽和一些不可冷凝的气体与空气的混合物，经主凝器下部14根管汇集到1根总管，从下向上流过分凝器。在分凝器中，凝结水由上向下流动，与蒸汽形成逆流，并受到加热。不可凝气体由分凝器顶部被抽气器抽出，凝结水则由下部管子收集到凝结水箱，经精处理后回到主系统。逆流的分凝器的设置，避免了在主冷凝器中形成局部的“死区”，可防止管道被冻裂和方便气体的抽出。
图2 GEA型干冷凝汽器
机组空冷凝汽器管的总长为405000 m，总冷却面积为1129241 m2，总重4012.8 t，采用钢管钢片热浸锌法防腐，使用寿命估计可达35～40年，由德国GEA公司在南非设厂生产供货。
干冷机组运行 空冷凝汽器是按初始温差(ITD)设计的。马丁巴电厂是矿口电厂，经优化后选取的ITD较高，为39.7℃。实际运行情况是，大气温度35℃时凝结水温约73℃(背压35 kPa)，此时可满发运行。超过此温度则要减负荷运行，维持背压在35 kPa左右。当大气温度达最高42℃时，大约降负荷到500 MW，但全年出现减负荷的时间及所减发电量均不多。
空冷凝汽器的真空系统总容积7600 m3，而常规湿冷机组只有约3000 m3，因此起动时要有较大的蒸汽抽气器，需要在30 min内能将背压降到30 kPa，再有30 min，降到10 kPa，正常运行时则不需特殊加大，而是按凝汽量来选定。
马丁巴电厂投产后运行情况正常，自1号机投运后11年来，未发生过由于机械或土建方面问题而使机组强迫停运。但由于风向的特殊情况，在开始的(40单元机组·年)时期内曾因汽机背压突然升高过快，发生过12次机组跳闸。虽然电量损失每年只占0.68%左右，但给电网调度带来很大不便。这种情况，往往发生在西侧来风风速大于20 m/s时，即风由锅炉房侧来风，在冷却器区产生涡流，使冷却效果下降，导致汽机背压很快上升，超过允许速度。为解决此问题，ESKOM做了很多测量和研究，并进行了多方案的改进的比较。在1995年前，完成了对汽机房和冷却器“挡风墙”的改造，得到了明显效果。根据1995～1997三年 (12单元机组·年) 的统计，没有发生由于气象因素导致汽机跳闸停机的情况。改造所费投资不到电厂投资的0.5%，机组容量减发率每年由0.68%降到0.3%。该厂的改造经验，可供其他类似大型空冷电厂的借鉴。