空冷系統(tǒng)簡介

1、1 空冷系統(tǒng)簡介1.1 空冷技術(shù)方案介紹在火力發(fā)電廠中采用的空冷系統(tǒng)形式有： 直接空冷系統(tǒng)、 混凝式間接空冷系 統(tǒng)、表凝式間接空冷系統(tǒng)。 直接空冷系統(tǒng)是將汽輪機(jī)排汽由管道送入稱之為空冷 凝汽器的鋼制散熱器中， 直接由空氣冷卻?；炷娇绽湎到y(tǒng)由于有水輪機(jī)和噴 射式凝汽器等系統(tǒng)設(shè)備， 設(shè)備多系統(tǒng)復(fù)雜， 使得整套系統(tǒng)實(shí)行自動(dòng)控制較難； 而 表凝式間接空冷系統(tǒng)與常規(guī)的濕冷系統(tǒng)比擬接近， 也是通過兩次換熱， 以循環(huán)冷 卻水作為中間冷卻介質(zhì)， 循環(huán)冷卻水由水泵加壓后，進(jìn)入凝汽器冷卻汽輪機(jī)排 汽，熱水進(jìn)入自然通風(fēng)冷卻塔由空氣冷卻。 表凝式間接空冷系統(tǒng)與濕冷系統(tǒng)不同 之處是在冷卻塔內(nèi)外布置著鋼鋁制散熱器，熱水

2、與空氣不接觸，進(jìn)行外 表對流散熱。直接空冷系統(tǒng)直接空冷系統(tǒng)主要由排汽裝置、 大排汽管道 包括大直徑膨脹節(jié)、 大口徑蝶 閥等、鋼制空冷凝汽器、 風(fēng)機(jī)組包括軸流風(fēng)機(jī)、 電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、變頻器等、 凝結(jié)水系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)包括水環(huán)式真空泵、清洗系統(tǒng)等設(shè)備構(gòu)成。 空冷凝 汽器布置在汽機(jī)房 A 列外的高架空冷平臺上。直接空冷系統(tǒng)是將汽輪機(jī)排出的乏汽，通過排汽管道引入鋼制空冷凝汽器 中，由環(huán)境空氣直接將其冷卻為凝結(jié)水 ，多采用機(jī)械通風(fēng)方式 。其特點(diǎn)是： 設(shè)備 較少，系統(tǒng)簡單，調(diào)節(jié)靈活，占地少，防凍性能好，冷卻效率高；直接空冷受環(huán) 境風(fēng)的影響較大，運(yùn)行費(fèi)用較高，煤耗較大，風(fēng)機(jī)群產(chǎn)生一定噪聲污染，廠用電 較高。

3、表凝式間接空冷系統(tǒng)表凝式間接空冷系統(tǒng)是指 汽輪機(jī)排汽以水為中間介質(zhì)， 將排汽與空氣之間 的熱交換分兩次進(jìn)行：一次為蒸汽與冷卻水之間在外表式凝汽器中換熱；一次 為冷卻水和空氣在空冷塔里換熱。該系統(tǒng)主要由外表式凝汽器與空冷塔構(gòu)成， 采用自然通風(fēng)方式。表凝式間接空冷與直接空冷相比， 其特點(diǎn)是：冬季運(yùn)行背壓較低， 所以煤耗較低； 由于采用了外表式凝汽器， 循環(huán)冷卻水 和凝結(jié)水分成兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)， 其水質(zhì)可按各自的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行處理，使 水處理系統(tǒng)簡單、便于操作；表凝式間接空冷塔根本無噪聲，滿足環(huán)保要求；空 冷塔占地大，冬季運(yùn)行防凍性能較差。混凝式間接空冷系統(tǒng) 典型的混凝式間接空冷系統(tǒng)組成：主要由混合

4、式噴射式凝汽器、全鋁制 的福哥型冷卻三角散熱器帶百葉窗、預(yù)熱 尖峰冷卻器、自然通風(fēng)冷 卻塔、循環(huán)水泵組、 循環(huán)水管路、回收水能的水輪發(fā)電機(jī)組、 貯水箱、充水泵組、穩(wěn)壓泵組、散熱器清洗系統(tǒng)等設(shè)備構(gòu)成，散熱器垂直布置在塔外空冷電廠的冷卻系統(tǒng)主要有3種方式，即直接空冷系統(tǒng)、外表式凝汽器間接 空冷系統(tǒng)和混合式凝汽器間接空冷系統(tǒng)。直接空冷系統(tǒng)是指汽輪機(jī)的排汽引入室外空冷凝汽器內(nèi)直接用空氣來冷凝。 其工藝流程為汽輪機(jī)排汽通過大直徑的排氣管道引至室外的空冷凝汽器內(nèi)，布置在空冷凝汽器下方的軸流冷卻風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)空氣流過冷卻器外外表，將排汽冷凝 為凝結(jié)水，凝結(jié)水再經(jīng)泵送回汽輪機(jī)的回?zé)嵯到y(tǒng)?；诜纼龅囊?，直接空冷系統(tǒng)

5、一般需設(shè)置順流凝汽器和逆流凝汽器。 其系統(tǒng)中大局部蒸汽在順流凝汽器中被 冷凝，剩余的小局部蒸汽再通過逆流凝汽器被冷凝。在逆流凝汽器中，由于蒸汽和凝結(jié)水的運(yùn)動(dòng)方向相反，凝結(jié)水不易凍結(jié)。在逆流凝汽器的頂部設(shè)有抽真空系 統(tǒng)，可將系統(tǒng)內(nèi)的空氣和不凝結(jié)氣體抽出。 與其它空冷系統(tǒng)相比直接空冷系統(tǒng)的 主要特點(diǎn)為：(1)冷卻效率高。取消了二次換熱所需要的中間冷卻介質(zhì)，而直接由 空氣冷卻汽機(jī)排汽，換熱溫差大，冷卻效率高。(2)占地面積小。空冷凝汽器高 位布置在汽機(jī)房A排外平臺上，平臺下仍可布置變壓器等設(shè)備和建筑物。(3)投 資較小。(4)系統(tǒng)調(diào)節(jié)靈活，冬季運(yùn)行防凍性能好?？赏ㄟ^調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速或風(fēng)機(jī) 數(shù)量來調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)

6、量，以適應(yīng)熱負(fù)荷及氣溫的變化并防止空冷器內(nèi)部結(jié)冰。(5)采用大型風(fēng)機(jī)群通風(fēng),廠用電量高。(6)檢修維護(hù)工作量大。(7)運(yùn)行時(shí)噪音大。(8) 真空系統(tǒng)容積大。直接空冷系統(tǒng)的根本單元稱為冷卻段，是指一臺風(fēng)機(jī)與數(shù)組翅片管束的總 成。風(fēng)機(jī)與安裝其上呈A型布置的翅片管束組成一個(gè)冷卻三角，翅片管束布置的 頂角約為60。直接空冷凝汽器用空氣直接冷卻，其主要裝置就是將空氣冷凝器支架在一定 高度的大面積平臺上，一般安裝在40m以上的高空，直接利用周圍的空氣進(jìn)行鼓 風(fēng)冷卻，空冷平臺暴露在大氣之中，其換熱效率不但直接受到其環(huán)境風(fēng)向和風(fēng)速 的影響，還會受到其地形的影響，所以空冷平臺必須根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件進(jìn)行個(gè)別設(shè)計(jì)2。直接

7、空冷凝汽器的工作原理，如圖1-3和圖1-4所示，從汽輪機(jī)排出的蒸汽通 過大直徑的蒸汽管道輸送到各單元管束上部的蒸汽分配管，首先進(jìn)入主管束，以順流方式從上向下流動(dòng)，每組束由組成A型的兩個(gè)管束構(gòu)成，順流管束是冷凝 蒸汽的主要局部，把，可把80%左右的蒸汽冷凝成水，然后，剩余的蒸汽和不可 凝氣體一起沿著凝結(jié)水聚集管進(jìn)入逆流管束直至被完全冷凝。凝結(jié)水沿著凝結(jié)水管流到凝結(jié)水箱，不可凝氣體被真空裝置抽走，設(shè)置逆流管束主要是為了能夠比較順暢的將系統(tǒng)內(nèi)的空氣和不凝結(jié)氣體排出，防止運(yùn)行中在空冷凝汽器的某些部 位形成死區(qū)，以防冬季出現(xiàn)冰凍的情況。在每個(gè)單元的下部由一個(gè)軸流風(fēng)機(jī)提供所需要的冷卻空氣。管束由翅片管組

8、成。汽北訊汽輪機(jī)片汽拒水坑陽1-3允搔空冷糸St原卅冋汽輪機(jī)排汽嚴(yán)接至買空凝備水收集k箱礙給朮排至簾結(jié)水箱is 14 n搖空的治埜陶珂在每個(gè)單元的下部由一個(gè)軸流風(fēng)機(jī)提供所需要的冷卻空氣。管束由翅片管組 成。直接空冷凝汽器的核心元件由50年代的圓管圓翅片四排管；開展到70年代矩 形翅片橢圓管的雙排管；再到90年代的蛇形單排管開展過程如圖1-5所示。翅片 之間為流體空氣的流道，流體流過與管壁和翅片之間進(jìn)行對流換熱，從而冷卻 從汽輪機(jī)出來的高溫蒸汽?？绽浼夹g(shù)分類電站空冷技術(shù)分為兩大類：一類是直接空冷發(fā)電技術(shù)，另一類稱為間接空冷 發(fā)電技術(shù)。電站的直接空冷系統(tǒng)，又稱為空氣冷凝器系統(tǒng)Air-Cooling

9、Condenser，簡稱ACC。是用空氣通過鼓風(fēng)或者引風(fēng)形式，直接對 汽輪機(jī)乏汽進(jìn)行冷卻和冷凝，其主要特征是換熱管的基管尺寸直徑大， 換熱系數(shù) 高，系統(tǒng)采用冷卻三角單元布置。直接空冷系統(tǒng)可根據(jù)散熱器管束翅片管排數(shù)分 為3種：三排管翅片套或者繞在橢圓形截面基管上， 早期技術(shù)采用圓形截面基 管，雙排管長方形翅片套在橢圓形截面基管上，單排管基管截面為扁平形， 又稱為大扁管。單排管技術(shù)由國外公司于1 9 9 5年開發(fā)成功。相對另外2種 管束形式而言，具有重量輕，傳熱效率高，抗凍性能好等優(yōu)點(diǎn)，但單排管材料為 單面鍍鋁的鋼基管，采用鋼板與鋁翅片進(jìn)行釬焊的組裝工藝， 材料本錢較高。特 別是單面鍍鋁的鋼板制成

10、鋼管時(shí)，對材料鍍層有較高的傳熱性能和力學(xué)性能等要 求。目前，世界上單機(jī)容量最大的直接空冷機(jī)組為中國華電靈武二期1 0 0 0 M W超超臨界直接空冷機(jī)組，其次為澳大利亞KogenCgreek 750MW 空冷機(jī)組。圖1為直接空冷系統(tǒng)示意圖。圖1 直接空冷系統(tǒng)示意圖海勒式間接空冷系統(tǒng)，見圖2所示。海勒系統(tǒng)冷卻水和鍋爐給水混流， 而大 容量高參數(shù)機(jī)組對給水品質(zhì)要求更加嚴(yán)格，水質(zhì)處理和控制較為困難，因此海勒 系統(tǒng)在大容量機(jī)組上應(yīng)用較少。目前，單機(jī)容量最大的海勒式間接空冷機(jī)組為伊 朗 ARAK 4 X 3 2 5 MW 機(jī)組和伊朗SAHAND2 X 3 2 5 MW 機(jī)組。圖2 海勒系統(tǒng)示意圖另一類是

11、哈蒙式外表式間接空冷技術(shù)，將冷卻水和汽水系統(tǒng)嚴(yán)格分開，冷卻水及汽水系統(tǒng)通過常規(guī)水冷或類似的外表式凝汽器進(jìn)行熱交換。圖3為哈蒙系統(tǒng)示意圖。圖3 哈蒙系統(tǒng)示意圖哈蒙系統(tǒng)是在海勒系統(tǒng)上開展形成的，與常規(guī)的水冷系統(tǒng)比擬接近。由于汽 水系統(tǒng)單獨(dú)成回路，因此水處理和控制要求和常規(guī)水冷根本相同。 目前，單機(jī)容 量最大的哈蒙式間接空冷機(jī)組為南非Kendal6X690MW 機(jī)組。在單排管技術(shù)誕生前，國際市場上以間接空冷技術(shù)占主導(dǎo)地位。 單排管的發(fā) 明解決了直接空冷管束散熱面積缺乏的問題， 國際上，直接空冷和間接空冷的裝 機(jī)容量比已提高至7:3。直接空冷系統(tǒng)與間接空冷系統(tǒng)相比，具有投資省、占 地少、防凍手段靈活可靠等優(yōu)點(diǎn)，目前，直接空冷技術(shù)還存在一些問題，如風(fēng)機(jī) 群發(fā)出的噪音及能源消耗較多等等。在夏季遭遇強(qiáng)陣風(fēng)時(shí)，易受熱風(fēng)回流的影響， 降低了冷卻效率，嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)饳C(jī)組跳閘。同樣容量的間接空冷機(jī)組的初期投資高于直接