電站空冷系統(tǒng)介紹

電站空冷系統(tǒng)

內(nèi)容目錄1電站空冷技術(shù)的發(fā)展2空冷系統(tǒng)的種類(lèi)及工作原理3空冷機(jī)組的適用范圍4空冷系統(tǒng)的選擇5空冷機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性1.電站空冷技術(shù)的發(fā)展起源：20世紀(jì)三十年代起源于德國(guó)。國(guó)外電站空冷技術(shù)的應(yīng)用：20世紀(jì)30年代應(yīng)用于小型機(jī)組……50年代海勒教授發(fā)明了噴射式（混合式）間接空冷系統(tǒng)……70年代哈蒙教授提出了表面式間接空冷……80年代末采用空冷技術(shù)的發(fā)電機(jī)組容量以達(dá)到600MW?？绽浼夹g(shù)在世界上得到了廣泛應(yīng)用。1.電站空冷技術(shù)的發(fā)展國(guó)內(nèi)電站空冷技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展歷程：1966年我國(guó)開(kāi)始研究空冷技術(shù)，并進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)－試驗(yàn)機(jī)組25MW，文化大革命中夭折。1984年我國(guó)開(kāi)始建設(shè)第一臺(tái)引進(jìn)型混合式間接空冷機(jī)組－大同第二熱電廠5＃、6＃機(jī)組。1994年我國(guó)第一臺(tái)自主設(shè)計(jì)、設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的表面式間接空冷機(jī)組－太原第二熱電廠4＃、5＃機(jī)組。2000年建設(shè)我國(guó)第一臺(tái)直接空冷6MW機(jī)組－2001年發(fā)電2003年我國(guó)第一臺(tái)200MW機(jī)組直冷機(jī)組發(fā)電（大一）。2004年我國(guó)第一臺(tái)300MW機(jī)組直冷機(jī)組發(fā)電（漳山）。2005年我國(guó)第一臺(tái)600MW機(jī)組直冷機(jī)組發(fā)電（大二）。1.電站空冷技術(shù)的發(fā)展

2010年12月在寧夏華電靈武電廠投產(chǎn)了2×1000MW超超臨界直接空冷機(jī)組，是世界上參數(shù)最高、單機(jī)容量最大的直接空冷機(jī)組。至2010年底我國(guó)300MW級(jí)以上空冷機(jī)組共建成投產(chǎn)150臺(tái)左右。無(wú)論在數(shù)量上還是在單機(jī)容量上我國(guó)的空冷機(jī)組都走在了世界前列。是世界上擁有空冷機(jī)組最多的國(guó)家。2002年開(kāi)始我國(guó)的電站空冷技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。

3.電站空冷系統(tǒng)的種類(lèi)電站空冷系統(tǒng)的種類(lèi)

→直接空冷系統(tǒng)電站空冷系統(tǒng)→→表凝式冷系統(tǒng)

→間接空冷系統(tǒng)→

→混凝式間冷系統(tǒng)2.電站空冷系統(tǒng)的種類(lèi)直接空冷系統(tǒng)：機(jī)力通風(fēng)的直接空冷系統(tǒng)…自然通風(fēng)的直接空冷系統(tǒng)…機(jī)力通風(fēng)和自然通風(fēng)結(jié)合式直接空冷系統(tǒng)…間接空冷系統(tǒng)：表面式（哈蒙）自然通風(fēng)間冷系統(tǒng)…垂直和水平表面式（哈蒙）機(jī)力通風(fēng)間冷系統(tǒng)…垂直和水平噴射式或混合式（海勒）自然通風(fēng)間冷系統(tǒng)…垂直噴射式或混合式（海勒）機(jī)力通風(fēng)間冷系統(tǒng)…2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理2.1直接空冷系統(tǒng)2.1.1直接空冷系統(tǒng)的工作原理電站空冷系統(tǒng)的工作原理2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理2.1.2直冷主要特點(diǎn)2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理2.1.3直冷組成

2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理2.1.4直接空冷系統(tǒng)的運(yùn)行直接空冷系統(tǒng)冷卻原理是：用大直徑的鋼制管道將汽輪機(jī)排出的乏汽引入空冷散熱器后，通過(guò)與由動(dòng)力風(fēng)機(jī)組送出的環(huán)境空氣進(jìn)行表面換熱，直接將乏汽冷卻為冷凝成水。系統(tǒng)的控制主要是依據(jù)汽輪機(jī)排汽壓力（或凝結(jié)水溫）控制器的指令調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提升/降低根據(jù)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速級(jí)配置圖執(zhí)行，同時(shí)每個(gè)蒸汽隔離閥依據(jù)指令開(kāi)啟/關(guān)閉?？刂频膬?nèi)容主要包括（冬季、正常）啟動(dòng)、運(yùn)行、停機(jī)（冬季、正常）、冬季防凍保護(hù)運(yùn)行。2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理正常運(yùn)行狀態(tài)下，直接空冷系統(tǒng)的運(yùn)行控制取決與適時(shí)的環(huán)境條件（環(huán)境氣溫、自然風(fēng)速等）和機(jī)組的排汽壓力（或凝結(jié)水溫）

，換言之，直接空冷系統(tǒng)風(fēng)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)取決機(jī)組的排汽壓力的需求（當(dāng)然是在直接空冷系統(tǒng)的能力范圍之內(nèi)）。機(jī)組所有不同工況的運(yùn)行對(duì)冷端的空冷系統(tǒng)均有不同的要求，這些要求均通過(guò)變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組背壓調(diào)節(jié)。2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理2.2表面式間接空冷系統(tǒng)2.2.1間接空冷系統(tǒng)的工作原理2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理2.2.2表面式間冷特點(diǎn)2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理2.2.3表面式間冷的組成2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理2.2.4表面式間冷的運(yùn)行同樣是一個(gè)將汽輪機(jī)的乏汽冷凝成水的過(guò)程，與直冷不同的是表面式間接空冷首先由循環(huán)冷卻水與汽輪機(jī)下凝汽器內(nèi)的乏汽進(jìn)行表面換熱將其凝結(jié)成水，被加熱的循環(huán)水由循環(huán)水泵將其送至冷卻塔內(nèi)的散熱器中通過(guò)與環(huán)境空氣進(jìn)行表面換熱將被加熱的循環(huán)水中的熱量帶走，被冷卻后的循環(huán)水再次返回凝汽器去冷卻汽輪機(jī)排出的乏汽，構(gòu)成了密閉循環(huán)。在正常運(yùn)行工況下，百葉窗僅在冬季（環(huán)境溫度低于零度時(shí)）才進(jìn)行調(diào)節(jié)以防過(guò)冷造成散熱器凍壞；在春夏秋三個(gè)季節(jié)（環(huán)境溫度大于零度時(shí)），百葉窗2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理2.2.4表面式間冷的運(yùn)行全開(kāi)，機(jī)組的運(yùn)行背壓取決與環(huán)境條件（環(huán)境空氣溫度、自然風(fēng)速等）。冷卻系統(tǒng)一般由：①循環(huán)系統(tǒng)功能組……②扇區(qū)功能組(扇區(qū)充水和泄水)……③旁路閥控制功能組……④水平衡控制功能組……⑤緊急泄水閥控制功能組……⑥溫度控制功能組等邏輯控制功能組組成……

2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理整個(gè)系統(tǒng)依據(jù)汽輪機(jī)背壓（出塔水溫）來(lái)控制運(yùn)行，可分為：夏季運(yùn)行模式……冬季運(yùn)行模式……防凍保護(hù)模式……這種系統(tǒng)在主廠房?jī)?nèi)的部分幾乎與濕冷系統(tǒng)完全一樣，在主廠房外的部分，簡(jiǎn)單地說(shuō)，只是將濕冷塔換成了空冷塔。2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理2.3噴射式間接空冷系統(tǒng)2.3.1噴射式間接空冷系統(tǒng)的工作原理2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理2.3.2噴射式間接空冷系統(tǒng)的主要特點(diǎn)2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理2.3.3噴射式間接空冷系統(tǒng)的組成2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理

2.3.4噴射式間冷的運(yùn)行循環(huán)冷卻水進(jìn)入混合式凝汽器直接與汽輪機(jī)排汽混合并將其冷凝，受熱后，絕大部分由冷卻水循環(huán)泵送至空冷塔散熱器中，經(jīng)與空氣對(duì)流換熱冷卻后循環(huán)水經(jīng)帶有可以節(jié)能和調(diào)壓的水輪發(fā)電機(jī)（或調(diào)壓閥）再送入混合式凝汽器，完成一個(gè)循環(huán)。受熱的循環(huán)冷卻水的極少部分經(jīng)凝結(jié)水精處理裝置，達(dá)到鍋爐用水標(biāo)準(zhǔn)后，送入汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)。2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理噴射式間接空冷系統(tǒng)的控制運(yùn)行較表面式間接空冷系統(tǒng)的運(yùn)行復(fù)雜，主要區(qū)別在水泵功能組和凝汽器的水位控制系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)依據(jù)汽輪機(jī)背壓（出塔水溫）來(lái)控制運(yùn)行，可分為：夏季運(yùn)行模式……冬季運(yùn)行模式……防凍保護(hù)模式……3空冷機(jī)組的適用范圍我國(guó)空冷機(jī)組總?cè)萘恳殉?億千瓦，其中直接空冷機(jī)組占到約90%。目前，間接空冷機(jī)組在不斷增加，甚至可能出現(xiàn)一邊倒的現(xiàn)象。如何選擇空冷系統(tǒng)型式、不同空冷系統(tǒng)型式適宜條件是什么，汽動(dòng)給水泵排汽和輔機(jī)冷卻水的冷卻方式是否采用空冷、采取什么樣的空冷型式等問(wèn)題普遍引起關(guān)注。國(guó)家節(jié)水政策－《中國(guó)節(jié)水技術(shù)政策大綱》3.2.4條款。大火規(guī)18.2.7條款－規(guī)定干旱指數(shù)大于1.5。3空冷機(jī)組的適用范圍環(huán)境風(fēng)速：國(guó)外運(yùn)行電廠最大風(fēng)速44.4m/s，年平均風(fēng)速4m/s。國(guó)內(nèi)運(yùn)行電廠最大風(fēng)速40m/s，年平均風(fēng)速4m/s氣溫：世界上投運(yùn)電廠＋50℃～－52℃,國(guó)內(nèi)＋44℃～－43.6℃。粉塵：應(yīng)避開(kāi)諸如水泥廠、石灰廠等嚴(yán)重工業(yè)腐蝕性粉塵區(qū)域。地方政府包括環(huán)保部門(mén)對(duì)廠址附近有特殊要求時(shí)。（如防水霧、水體熱污染等）3空冷機(jī)組的適用范圍用水指標(biāo)限制：老廠擴(kuò)建、“以大代小”、濕冷改造成空冷。

火電廠采用空冷系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是大量節(jié)水（可比濕冷機(jī)組約節(jié)水85％以上）。與常規(guī)濕冷機(jī)組相比一次性投資大、煤耗高。因此，它最適宜用在富煤缺水地區(qū)。對(duì)于在缺水地區(qū)建設(shè)火電廠時(shí)，對(duì)電廠的合理布局，以有限的水資源擴(kuò)大建廠容量，緩解與當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)、生活爭(zhēng)水的矛盾，保持當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的作用。

4空冷系統(tǒng)的選擇

不同的地理位置和氣候條件對(duì)直接空冷和間接空冷系統(tǒng)的應(yīng)用有著不同程度的影響。針對(duì)工程的地理位置和氣候條件應(yīng)用合理的空冷系統(tǒng)是項(xiàng)目可行性研究的主要任務(wù)之一，而目前我國(guó)還沒(méi)有這方面的相關(guān)規(guī)程規(guī)范可遵循，因此，對(duì)直接空冷和間接空冷的適用性研究是必須的。這項(xiàng)研究可以通過(guò)對(duì)已運(yùn)行機(jī)組進(jìn)行調(diào)研、收集資料、結(jié)合工程進(jìn)行數(shù)模試驗(yàn)對(duì)比、技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的方式進(jìn)行定性和定量分析得出結(jié)論。4空冷系統(tǒng)的選擇4.1.直接空冷與間接空冷型式選擇氣溫條件：極其寒冷宜采用直接空冷；風(fēng)場(chǎng)、風(fēng)速條件：主導(dǎo)風(fēng)向不明顯宜采用間接空冷；場(chǎng)地條件：場(chǎng)地狹小，宜采用直接空冷，風(fēng)向不利時(shí)，需重點(diǎn)研究防風(fēng)措施；噪音要求：噪音要求高，無(wú)法滿(mǎn)足或代價(jià)太高時(shí)，應(yīng)采用間接空冷燃煤價(jià)格：燃煤價(jià)格高，宜采用間接空冷；電站建設(shè)急緩要求：宜采用直接空冷。4空冷系統(tǒng)的選擇

4.2表凝式與混凝式間接空冷選擇濕冷機(jī)組改造：宜采用表凝式間接空冷系統(tǒng)。核電機(jī)組：出于機(jī)組安全性考慮，宜采用表凝式間接空冷系統(tǒng)。常規(guī)空冷機(jī)組：兩者皆可。運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性：混凝式。系統(tǒng)簡(jiǎn)單性：表凝式。4空冷系統(tǒng)的選擇4.3間接空冷系統(tǒng)散熱器布置型式選擇塔外垂直布置：占地較小，安裝方便，宜優(yōu)先考慮采用。煙塔合一。塔內(nèi)水平布置：風(fēng)沙大或在環(huán)境風(fēng)風(fēng)速較高地區(qū)采用。塔內(nèi)水平及垂直聯(lián)合布置：1000MW機(jī)組，場(chǎng)地狹小時(shí)可考慮采用。間冷散熱器型式：鋁制：四排管、六排管。鋼制：兩排管、四排管。4空冷系統(tǒng)的選擇

4.4汽動(dòng)給水泵排汽及輔機(jī)冷卻水空冷系統(tǒng)型式選擇主機(jī)排汽采用直冷時(shí)：

600MW及以上大機(jī)組，小汽機(jī)宜采用自然通風(fēng)兩機(jī)一塔表凝式間冷。小機(jī)組：小汽機(jī)宜采用機(jī)力通風(fēng)表凝式間冷。主機(jī)排汽采用間冷時(shí)：小汽機(jī)冷卻應(yīng)并入主機(jī)空冷系統(tǒng)。輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)：宜采用機(jī)力通風(fēng)表凝式間冷。4空冷系統(tǒng)的選擇

4.5小結(jié)滿(mǎn)足國(guó)家政策、水源、煤炭、自然環(huán)境等基本條件；結(jié)合工程具體條件初步選擇適宜的空冷系統(tǒng)型式；對(duì)空冷系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，提出最經(jīng)濟(jì)的方案；根據(jù)技術(shù)比較和經(jīng)濟(jì)比較，按投資方關(guān)注的問(wèn)題，采取不同權(quán)重評(píng)價(jià)，理性選擇適合具體項(xiàng)目的空冷系統(tǒng)型式。

5.空冷機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性

5.1前提條件：工程條件一樣；環(huán)境氣象條件相同；設(shè)計(jì)背壓相同－即同型汽輪機(jī)；5.1.1不同系統(tǒng)的初投資直接空冷：投資：為基準(zhǔn)?；炷介g接空冷：投資：113%～118%。表凝式間接空冷：投資：105％～110%。（小機(jī)組差異大，大機(jī)組差異?。?.空冷機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性前提條件：工程條件一樣；設(shè)計(jì)背壓相同；5.1.2不同系統(tǒng)的煤耗差異直接空冷：煤耗：為基準(zhǔn)?；炷介g接空冷：煤耗：低0.6～0.8g/kwh。表凝式間接空冷：煤耗：低0.4～0.6g/kwh。5.1.3電耗差異直冷電耗比間冷電耗平均高5％～10%5.空冷機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性5.2前提條件：工程條件一樣；間冷比直冷設(shè)計(jì)背壓低幾個(gè)kPa；直接空冷：投資：為基準(zhǔn)，煤耗：為基準(zhǔn)值。表凝間冷：投資：105%～110%＋（3.2～6.0％）/kPa。煤耗：低0.6～1.2g/kwh.kPa?；炷g冷：投資：112％～117%＋（3.5%～6.5％）/kPa。煤耗：低0.8～1.35g/kwh.kPa。（低背壓區(qū)差異大）5.空冷機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性5.3前提條件：工程條件一樣；間冷與直冷一次投資一樣；直接空冷：背壓：為基準(zhǔn)，煤耗：為基準(zhǔn)值?；炷介g接空冷：背壓：高0.8～3kPa；煤耗：高0.25～2.8g/kwh。表凝式間接空冷：背壓：高2.2～5kPa；煤耗：高1.35～4.5g/kwh。（大機(jī)組、低背壓差異?。?.空冷機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性

5.4實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)來(lái)源－電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)）統(tǒng)計(jì)我國(guó)前37臺(tái)600MW級(jí)空冷機(jī)組平均供電煤耗在330.61～339.8g/kWh之間；供電煤耗先進(jìn)值為：330.61g/kWh、優(yōu)良值為：333.33g/kWh、平均值指標(biāo)為：339.84g/kWh。平均廠用電率為：7.34%；采用汽動(dòng)給水泵的廠用電率為：5.19%，采用電動(dòng)給水泵的廠用電率為：8.38%平均綜合耗水率為：0.35kg/kWh。

5.空冷機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性5.5空冷的效益分析

水耗分析：

空冷機(jī)組主要是指汽輪機(jī)本體及其凝汽設(shè)備，空冷系統(tǒng)主要指汽輪機(jī)的排汽通過(guò)一定的裝置被空氣冷卻為水的系統(tǒng)；它與常規(guī)濕式冷卻方式（簡(jiǎn)稱(chēng)濕冷系統(tǒng)）的主要區(qū)別是避免了循環(huán)冷卻水在濕