直接空冷系統(tǒng)課件

1、直接空冷系統(tǒng)課件胡愿華2011.08.09空冷系統(tǒng)講課主要內(nèi)容直接空冷系統(tǒng)的流程及原理v避免熱風(fēng)回流及冬季防凍v主要組成部分介紹v直接空冷機(jī)組運(yùn)行特點(diǎn)v直接空冷系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)v主要設(shè)備原理結(jié)構(gòu)介紹v抽真空系統(tǒng)空冷俯視圖現(xiàn)場(chǎng)布置直接空冷機(jī)組的流程直接空冷的流程冷凝器冷凝器分凝器軸流風(fēng)機(jī)蒸汽分配管蒸汽未凝結(jié)部分爆破膜汽輪機(jī)汽輪機(jī)膨脹節(jié)汽輪機(jī)排汽過(guò)渡段排水坑排汽管道均衡管線至給水箱凝結(jié)水下降管凝結(jié)水箱水環(huán)真空泵凝結(jié)水泵疏水管線 / 泵Deaerator直接空冷系統(tǒng)的流程及原理v空冷凝汽器由“A”屋頂型翅片管排構(gòu)成。每組管排包含8個(gè)模塊（6個(gè)順流模塊和2個(gè)逆流模塊）。模塊間有隔墻，每個(gè)模塊由12個(gè)翅片

2、管束構(gòu)成，每個(gè)管束包含36根管道。下方布置的軸流風(fēng)機(jī)迫使冷卻空氣流過(guò)翅片，空冷器管束外圍周圈被風(fēng)墻包圍著，以將熱空氣出口與冷空氣入口分開(kāi)，阻止排出的熱空氣被短路吸入。v蒸汽通過(guò)2組大孔徑管道流入凝汽器。主蒸汽排氣管道被支撐在大約40米高處的鋼結(jié)構(gòu)懸臂梁處。為限制2組排汽裝置之間的壓力，安裝了1個(gè)平衡管。每個(gè)管道系統(tǒng)分流成4個(gè)上升管和沿每組管排的頂部布置的蒸汽分配管，蒸汽通過(guò)蒸汽分配管進(jìn)入順流冷凝管束頂部的翅片管道。直接空冷系統(tǒng)的流程及原理v蒸汽在管道內(nèi)下行的過(guò)程中已經(jīng)被部分冷凝。凝結(jié)水和非冷凝蒸汽通過(guò)A型屋頂結(jié)構(gòu)底部的大尺寸蒸汽凝結(jié)水聯(lián)箱收集。大約80的蒸汽通過(guò)順流管束冷凝（蒸汽和凝結(jié)水自上而

3、下同向流動(dòng)），大約20剩余蒸汽通過(guò)與蒸汽凝結(jié)水聯(lián)箱的底部連接的逆流冷凝管束，蒸汽通過(guò)逆向流動(dòng)冷凝，即：剩余蒸汽和不可冷凝的氣體向上流動(dòng)，而凝結(jié)水向下流入蒸汽凝結(jié)水聯(lián)箱。通過(guò)這種方式，凝結(jié)水總能從蒸汽獲得熱能，避免發(fā)生過(guò)冷現(xiàn)象。v不可冷凝的氣體在逆流冷凝管束頂部附近匯集，被吸入逆流冷凝管束頂部布置的空氣集管內(nèi)。這些集管與抽真空系統(tǒng)相連，以便從空冷凝汽器內(nèi)抽走不可冷凝的氣體。蒸汽凝結(jié)水聯(lián)箱內(nèi)收集的凝結(jié)水在重力作用下排入汽輪機(jī)排汽裝置下的凝結(jié)水箱，由凝結(jié)水泵輸送至除氧器。熱風(fēng)回流v多出現(xiàn)4級(jí)風(fēng)力（7m/s）且炎熱季節(jié)里。這時(shí)，若有不利風(fēng)向伴以大風(fēng)而且炎熱氣候帶大負(fù)荷時(shí)，正常的熱氣團(tuán)被破壞，迫使熱氣團(tuán)

4、下壓，吸入空冷風(fēng)機(jī)群進(jìn)風(fēng)口的狀態(tài)如下圖所示。 熱風(fēng)回流熱風(fēng)回流防范措施 v1）應(yīng)避免在夏季主導(dǎo)風(fēng)向方位，將空冷島處于主廠房的下風(fēng)側(cè)位置。我廠全年以西北風(fēng)為主，故空冷島布置在了主廠房的北側(cè)。v2）空冷平臺(tái)四周安裝與散熱器頂部等標(biāo)高的擋風(fēng)墻，防止熱風(fēng)再循環(huán)。v3）在夏季高溫時(shí)段機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，應(yīng)密切注意環(huán)境風(fēng)速增大的情況，尤其是南風(fēng)（爐后來(lái)風(fēng)）風(fēng)速增大的情況，適時(shí)減低機(jī)組負(fù)荷，留給機(jī)組適當(dāng)?shù)谋硥涸６?，以?yīng)對(duì)環(huán)境風(fēng)的突發(fā)情況。 空冷防凍v在機(jī)組處于空負(fù)荷或低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，蒸汽流量很小，經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)加上旁路系統(tǒng)的蒸汽流量也不能達(dá)到空冷凝汽器全部投入時(shí)的設(shè)計(jì)流量。此時(shí)，即使將所有風(fēng)機(jī)全部停運(yùn)，由于此時(shí)蒸汽

5、流量很小，當(dāng)蒸汽由空冷凝汽器進(jìn)汽聯(lián)箱進(jìn)入冷卻管束后，在由上而下的流動(dòng)過(guò)程中，冷卻管束中的蒸汽與外界冷空氣進(jìn)行熱交換后不斷凝結(jié)。由于環(huán)境溫度很低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于水的冰點(diǎn)溫度，其凝結(jié)水在自身重力的作用下，沿管壁向下流動(dòng)的過(guò)程中，其過(guò)冷度不斷增加，當(dāng)?shù)竭_(dá)冷卻管束的下部（即冷卻管束與凝結(jié)水聯(lián)箱接口處）時(shí)達(dá)到結(jié)冰點(diǎn)產(chǎn)生凍結(jié)現(xiàn)象。在冷卻過(guò)程中蒸汽不斷凝結(jié)并不斷在冷卻管束的下部?jī)鼋Y(jié)， 從而造成冷卻管束內(nèi)的蒸汽發(fā)生滯流，最終使冷卻管束凍壞。另外，即使空冷凝汽器內(nèi)的蒸汽流量在其設(shè)計(jì)值之內(nèi)（即：在正常運(yùn)行中），如果調(diào)整不當(dāng)或負(fù)壓系統(tǒng)（機(jī)側(cè)和空冷凝汽器）泄漏量過(guò)大時(shí)，在冷卻空氣量過(guò)剩的情況下，ACC中漏入的過(guò)量空氣在冷卻

6、管束內(nèi)對(duì)熱蒸汽形成阻滯，降低了冷卻管束內(nèi)熱蒸汽的流動(dòng)速度，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)形成阻塞，從而導(dǎo)致局部橢圓冷卻管過(guò)冷，在這種情況下同樣也會(huì)出現(xiàn)上述凍結(jié)現(xiàn)象。v空冷凝汽器冷卻管束的凍結(jié)由兩方面原因所致。其一是空冷凝汽器內(nèi)的蒸汽流量低于其設(shè)計(jì)值；其二是冷卻空氣量過(guò)剩且熱蒸汽內(nèi)空氣含量過(guò)剩。而且以上兩方面原因出現(xiàn)的前提條件必須是環(huán)境溫度低于0，環(huán)境溫度的高低是不以人的意志而改變的。所以，對(duì)空冷凝汽器的防凍只能從“控制蒸汽流量與冷卻介質(zhì)冷空氣流量和負(fù)壓系統(tǒng)的泄漏量”來(lái)實(shí)現(xiàn)。逆流風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)逆流風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)v逆流風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)逆流風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn):v 逆流風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)只能在手動(dòng)模式下進(jìn)行逆流風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)只能在手動(dòng)模式下進(jìn)行.反轉(zhuǎn)的目反轉(zhuǎn)的目的是

7、將熱空氣回抽的是將熱空氣回抽,給管束提供較高的環(huán)境溫度給管束提供較高的環(huán)境溫度.v 反轉(zhuǎn)不宜長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行反轉(zhuǎn)不宜長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行,尤其是在蒸汽減少的情況尤其是在蒸汽減少的情況下下(因?yàn)闊o(wú)法滿足逆流大于順流的要求因?yàn)闊o(wú)法滿足逆流大于順流的要求)主要組成部分v空冷凝汽器包含下述功能組：蒸汽管道、帶有風(fēng)機(jī)單元的蒸汽冷凝器、凝結(jié)水箱、抽真空系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、蝶閥。v附帶系統(tǒng)，沖洗系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)空冷凝汽器的模塊1 底層結(jié)構(gòu)、立柱、 柵格2 模塊柵格 *3 風(fēng)機(jī)蓋板4 風(fēng)筒(將空氣分割，減小風(fēng)機(jī)入口吸風(fēng)效應(yīng))5 風(fēng)機(jī)支撐梁，帶護(hù)欄、電機(jī)、齒輪箱以及風(fēng)機(jī)轂6 有完整構(gòu)架的管束*7 凝結(jié)水收集管連接段8 擋風(fēng)墻框架 *

8、9 擋風(fēng)墻側(cè)板 *10全套風(fēng)墻11 帶焊接邊緣及人孔的,蒸汽分配管12凝結(jié)水收集管651432122711空冷風(fēng)機(jī)電機(jī)及油站空 冷 風(fēng) 機(jī)型 號(hào)30ZLF7葉輪直徑9.144m葉片數(shù)7葉片安裝角17.2轉(zhuǎn)速76.9rpm空氣密度0.969Kg/ m3風(fēng) 量473.6m3/s靜 壓77.9Pa軸功率64KW風(fēng)扇末端速度36.8m/s靜壓效率60%重量938Kg允許最大振動(dòng)6.3mm/s設(shè)計(jì)環(huán)境溫度34制造商Howden 冷卻風(fēng)機(jī)空冷風(fēng)機(jī)電機(jī)(變頻調(diào)整三相異步電動(dòng)機(jī))型 號(hào)1LG4317/315L變頻器控制30120功 率132 KW（60 Hz）電 壓380V額定轉(zhuǎn)速988rpm電 流235A啟

9、動(dòng)電壓55Un防護(hù)等級(jí)IP55、F級(jí)啟動(dòng)方法V.F.D制造商Siemens減速器型號(hào)PVPDX2-UDN-12.87S額定功率226.13KW減速比12.86969制造商HANSEN TRANSMISSIONS真空泵及電機(jī)參數(shù)真空泵及電機(jī)型號(hào)VCA25（01）壓力0.5MPa流量25 m3/h轉(zhuǎn)速1450rpm電機(jī)型號(hào)M80B4功率0.75KW轉(zhuǎn)速1410rpm電壓230/400V防護(hù)等級(jí)IP55電流3.8/2.2A風(fēng)機(jī)v1、風(fēng)機(jī)v布置為空氣無(wú)障礙通過(guò)葉輪外套。葉片數(shù)量7片，直徑9144 mm、葉片角度 17.2，葉片溫度范圍20C +100C.通過(guò)潔凈飽和濕空氣，無(wú)水滴。v設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)速度76.

10、9RPM，所有風(fēng)機(jī)可以以120%額定速度運(yùn)轉(zhuǎn)。v葉輪包括一個(gè)裝有可靜止調(diào)節(jié)葉片的轂盤，葉片材質(zhì)是強(qiáng)化聚酯玻璃鋼(GRP). 葉輪用連接法蘭和鎖板固定。v數(shù)量8 x8臺(tái)，其中逆流2 x 8臺(tái)，減速箱不安裝防逆轉(zhuǎn)設(shè)施，可逆轉(zhuǎn)。減速箱v齒輪箱為并聯(lián)軸型。減速齒輪箱及其軸承設(shè)計(jì)考慮了連續(xù)不平衡力及半徑回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)不平衡力。一旦風(fēng)機(jī)葉片失靈，風(fēng)機(jī)將立即減速至停止?fàn)顟B(tài)，該力只在很短時(shí)間內(nèi)存在。除低速軸軸承用油脂潤(rùn)滑外，齒輪及軸承用合成油或礦物油潤(rùn)滑。 減速箱上部的軸承通過(guò)一個(gè)油泵潤(rùn)滑，該油泵受壓力開(kāi)關(guān)保護(hù)。壓力開(kāi)關(guān)用來(lái)檢測(cè)油潤(rùn)滑故障，布置在潤(rùn)滑油管中。 減速箱還配置了一個(gè)外部油量計(jì)控制油面。油量計(jì)設(shè)置在減速箱

11、上面，從維護(hù)平臺(tái)容易到達(dá)。風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)v風(fēng)機(jī)經(jīng)減速齒輪箱通過(guò)配置變頻器的異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)(VFD) 。電機(jī)垂直布置在減速箱上面。功率132kw,轉(zhuǎn)速1000Rpm，減速比12.8，保證55Un下可啟動(dòng)，蝶閥v管道外徑3020mm，壓力0.49 bar，對(duì)焊連接，開(kāi)關(guān)時(shí)間小于120s，閥體有伴熱（包括保溫），配合隔離閥，在凝結(jié)水管上各裝有一臺(tái)隔離閥和一臺(tái)旁路閥。這樣設(shè)計(jì)的目的是在冬季防凍之用。凝結(jié)水隔離閥的旁路閥的作用是，當(dāng)蒸汽閥和凝結(jié)水隔離閥都關(guān)閉后通過(guò)旁路閥排水。v執(zhí)行機(jī)構(gòu)有扭矩開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、手動(dòng)過(guò)載、遠(yuǎn)程控制/就地功能，v 鍋爐自然冷卻72小時(shí)后的冷啟動(dòng)，使用7個(gè)隔離閥時(shí)導(dǎo)入空冷系統(tǒng)的熱量足

12、以讓空冷系統(tǒng)在 -35C下免于冷凍v 為了在嚴(yán)寒工況下于汽機(jī)啟動(dòng)前更好地加熱空冷系統(tǒng)，冷啟動(dòng)點(diǎn)火后延遲汽機(jī)啟動(dòng)。因汽機(jī)運(yùn)行蒸汽焓與旁路蒸汽的焓值相比較低。沖洗水系統(tǒng)v系統(tǒng)包括每縱冷凝器兩側(cè)的可移動(dòng)扶梯、安裝在扶梯上的水流分配集管及安裝在集管上方的霧化噴嘴。水流通過(guò)一軟管供給至扶梯。由於扶梯可平行于管束表面由人工移動(dòng)，這樣水流分配均勻，清潔工作持續(xù)有效。先清洗冷凝器一側(cè)，然后在清洗另一側(cè)。每一側(cè)應(yīng)清洗6遍。(每個(gè)扶梯安放6個(gè)集管，1/6的管道可被同時(shí)清洗。這樣作的目的是為了限制清潔用水的水流量。) 清潔應(yīng)自上而下，從頂部母管開(kāi)始，至中間母管，最后清潔底部母管。高壓水噴嘴均勻分布并與水流分配集管固

13、定，全部垂直于管束，并通過(guò)一軟管與供水裝置/泵連接。最好在機(jī)組停運(yùn)、ACC處?kù)墩婵諣顟B(tài)下期間實(shí)施清潔，在機(jī)組運(yùn)作時(shí)亦可實(shí)施清潔。 噴淋水系統(tǒng)v為了有效地降低機(jī)組的背壓，提高機(jī)組的效率，平穩(wěn)順利地防暑過(guò)夏，二期空冷島加裝了噴淋水系統(tǒng)，即為每個(gè)風(fēng)機(jī)加了10個(gè)霧化噴頭，使除鹽水經(jīng)過(guò)霧化被風(fēng)機(jī)直接吹到散熱管束上，降低散熱管束的溫度，從而使管束中的蒸汽能夠更好地被冷卻。直接空冷機(jī)組運(yùn)行特點(diǎn) 發(fā)電廠采用翅片管式空冷散熱器，直接用環(huán)境空氣來(lái)冷凝汽輪機(jī)排汽的冷卻系統(tǒng),稱為直接空冷系統(tǒng)。采用空冷系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)稱為空冷機(jī)組。根據(jù)理論計(jì)算和實(shí)測(cè)結(jié)果，與同容量濕冷機(jī)組相比，空冷機(jī)組冷卻系統(tǒng)本身可節(jié)水97以上。全

14、廠性節(jié)水約65，即相同數(shù)量的水，可建設(shè)的空冷機(jī)組比濕冷機(jī)組的規(guī)模大三倍。所以，空冷機(jī)組是“富煤缺水”地區(qū)或干旱地區(qū)建設(shè)火力發(fā)電廠的最佳選擇。大型直接空冷機(jī)組因其投資少、占地面積小、節(jié)水、防凍和夏季運(yùn)行方式靈活可靠等得到快速發(fā)展并逐漸占據(jù)領(lǐng)先地位 。 相對(duì)于濕冷機(jī)組，由于排汽的冷卻方式不同，因而在結(jié)構(gòu)上也有特殊要求。濕冷600MW機(jī)組的背壓一般為4-28KPa，而空冷的背壓最高可以達(dá)到65KPa。背壓高、背壓變化范圍大和背壓變化頻繁的特點(diǎn)對(duì)汽輪機(jī)葉片和機(jī)組軸承提出了特殊的要求。1、選用長(zhǎng)度只有665mm的短、粗、壯、空冷末級(jí)葉片，提高了空冷機(jī)組的適應(yīng)性與經(jīng)濟(jì)性。2背壓的變化也引起排汽溫度隨之大幅

15、變化，機(jī)組軸承采用落地結(jié)構(gòu)3、夏季，氣溫普遍較高，空冷島溫差小，如再疊加自然大風(fēng)的影響，風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)效果差，必然對(duì)機(jī)組的運(yùn)行產(chǎn)生影響。4、真空系統(tǒng)嚴(yán)密性是一個(gè)普遍存在的問(wèn)題。真空容積龐大，汽輪機(jī)泄漏、安裝焊接等原因，都會(huì)在很大程度上影響真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性，致使機(jī)組背壓提高，增大了煤耗，降低了機(jī)組帶負(fù)荷的能力。5、污垢影響空冷凝汽器通風(fēng)和散熱，每年用合格水質(zhì)沖洗23次，6、電廠整體占地面積小，全廠性節(jié)水約65，一般采用三臺(tái)電泵。背壓高，煤耗較大，大型風(fēng)機(jī)多，廠用電也高?？绽銻Bv空冷RB觸發(fā)條件為：v1）機(jī)組負(fù)荷大于400MW且背壓大于53KPa；v2）機(jī)組負(fù)荷大于400MW且背壓大于48KPa，且當(dāng)前背壓上升速率為1.5Kpa/min；v空冷RB動(dòng)作結(jié)果如下：vRB觸發(fā)后機(jī)組最大出力降為50%，速率為600MW/min；v由上至下以5s