空冷凝汽式汽輪機發(fā)展概況

空冷凝汽式汽輪機

發(fā)展概況

空冷凝汽式汽輪機是應用空氣強烈吹風作為冷卻系統(tǒng)的冷卻介質(zhì)（稱空冷介質(zhì)）。該系列空冷汽輪機均是在成熟可靠的濕冷汽輪機基礎上，根據(jù)空冷機組特性（背壓高、背壓變化大等）設計而成。該系列汽輪機特別適用于富煤缺水地區(qū)的電站。電站輪機空冷凝器的系統(tǒng)目前電站所使用的空冷凝汽系統(tǒng)主要有以下幾種：

1.直接空冷的系統(tǒng)

2.表凝式間接的空冷

3.混凝式間接的空冷直接空冷系統(tǒng)簡介

直接空冷系統(tǒng)，又稱空氣冷凝系統(tǒng)。直接空冷是指汽輪機的排汽直接用空氣來冷凝，空氣與蒸汽間進行熱交換。所需冷卻空氣，通常由機械通風方式供應。直接空冷的凝汽設備稱為空氣凝汽器，它是由外表面鍍鋅的橢圓形鋼管外套矩形鋼翅片的若干個管束組成的，這些管束亦稱為散熱器。

直接空冷系統(tǒng)的流程圖如圖1所示。汽輪機排汽通過粗大的排汽管道送到室外的空冷凝汽器內(nèi)，軸流冷卻風機使空氣流過散熱器外表面，將排汽冷凝成水，凝結(jié)水再經(jīng)泵送回汽輪機的回熱系統(tǒng)。

直接空冷系統(tǒng)的主要特點

(1)背壓高；

(2)由于強制通風的風機，使電耗大；(3)強制通風的風機產(chǎn)生噪聲大；

(4)鋼平臺占地，要比鋼筋混凝土塔為??；

(5)效益要比間接冷卻系統(tǒng)大30％左右，散熱面積要比間冷少30％左右；

(6)造價相比經(jīng)濟。

世界空冷汽輪機的發(fā)展歷程

世界上第一臺1500KW直接空冷機組，于1938年在德國一個坑口電站投運，已有60多年的歷史，幾個典型空冷機組是：1958年意大利空冷電站2X36MW機組投運、1968年西班牙160MW電站空冷機組投運、1978年美國懷俄明州Wodok電站365MW空冷機組投運、1987年南非Matimba電站6X665MW直接空冷機組投運。當今采用表面式冷凝器間接空冷系統(tǒng)的最大單機容量為南非肯達爾電站6X686MW；采用混合式凝汽器間接空冷系統(tǒng)的最大單機容量為300MW級，目前在伊朗投運的325MW(哈爾濱空調(diào)股份有限公司供貨)運行良好。全世界空冷機組的裝機容量中，直接空冷機組的裝機容量占60％，間接空冷機組約占40％。概述空冷系統(tǒng)的若干問題

一.大風影響

直接空冷系統(tǒng)受不同風向和不同風速影響比較敏感，特別是風速超過3．0m／s以上時，對空冷系統(tǒng)散熱效果就有一定影響，特別是當風速達到6．0/s以上時，不同的風向會對空冷系統(tǒng)形成熱回流，甚至降低風機效率。

為了使大風的影響降低到最低限度，設計上必須研究夏季高溫時段，某一風速出現(xiàn)最大頻率的風向，在設計布置時應避開。在運行期間通過氣象觀測收集有關數(shù)據(jù)，根據(jù)電廠發(fā)電負荷的變化進行總結(jié)，工程實施前進行必要的物模或數(shù)模試驗，以指導設計和今后運行采集的數(shù)據(jù)進行對比總結(jié)。

二.熱風再回流

運行時，冷空氣通過散熱器排出的熱氣上升，呈現(xiàn)羽流狀況。當大風從爐后吹向平臺散熱器，風速度超出8m／s，羽流狀況要被破壞而出現(xiàn)熱風再回流。

克服熱風再循環(huán)措施：1.設置擋風墻2.擋風墻在現(xiàn)有基礎上向下延伸3.通過氣象資料的分析4.設置小型氣象站

5.提高空冷散熱器面的迎風高度6.鍋爐旁設置風力發(fā)電機三.平臺高度

支撐結(jié)構(gòu)平臺高度與電廠總體規(guī)劃、空冷系統(tǒng)自身的要求綜合考慮。平臺高度的確定原則是使平臺下部有足夠的空間，以利空氣能順利地流向風機。平臺越高，對進風越有利，但增加工程造價，因此，要合理確定平臺高度。

四.防凍保護

措施：

a．設計上采用合理的順流與逆流面積比，即K／D結(jié)構(gòu)。對嚴寒地區(qū)“K／D”取小值，對炎熱地區(qū)取大值。

b.

加設擋風墻，預防大風的襲擊。

c．采用能逆轉(zhuǎn)風機，以形成內(nèi)部熱風循環(huán)。

d．正確計算汽機排汽壓力與環(huán)境氣溫的關系，以確定風機合理運行方式。

e．先停順流單元風機，后停逆流單元風機。

f.

嚴格控制凝結(jié)水的過冷度。

g．嚴格控制逆流管束出口溫度，及時調(diào)節(jié)逆流風機的運行時數(shù)。五.凝結(jié)水含氧量偏高的問題

機組在運行中凝結(jié)水含氧量偏高，平均在120～130mg/L。

建議將除鹽水補水改到機組排汽裝置或蒸汽分配管，利用噴霧的形式進行補水。此方案計劃在機組大修時進行，可望解決凝結(jié)水含氧量偏高的問題六.凝結(jié)水精處理系統(tǒng)問題

根據(jù)空冷機組中水汽系統(tǒng)容積大、接觸表面大的特點，盡管冷卻水沒有污染凝結(jié)水，但龐大的系統(tǒng)也很難保持絕對的真空，因空氣漏入使CO2增加。對于直接空冷機組，汽輪機做功后的蒸汽經(jīng)大型管道及散熱片被強制冷卻為凝結(jié)水，凝汽器冷卻表面積非常大，有更多的機會接觸漏入的空氣，造成水中CO2含量較高，使得鐵的腐蝕產(chǎn)物含量高，因此必須對凝結(jié)水進行精處理。目前發(fā)電廠凝結(jié)水精處理的方式是根據(jù)空冷機組水汽系統(tǒng)特點進行選擇的?？绽浒l(fā)電機的優(yōu)點

(1)本體和輔助系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。

(2)運行可靠。

(3)安裝工程量相對較少,可節(jié)省人力和時間。

(4)檢修工作量小，省時、省料、省人力、省檢修費用。提高了利用小時數(shù)和利用率,提高了經(jīng)濟效益。

(5)運行中啟停方便。

(6)減少對環(huán)境的影響?？绽浒l(fā)電機的缺點

(1)效率比氫冷和水冷發(fā)電機相對較低,因為空氣的導熱、傳熱性能比氫和水要差。一般來說,比同容量的氫冷發(fā)電機低0.1％～0.2％。

(2)運行時噪聲可能較大,需要采取有效措施降低噪聲?？绽浼夹g在我國的應運

我國是一個以煤炭資源為住的能源大國，其中燃煤發(fā)電量約占全部電源的70%，而且在近期也不會改變這種電力能源以煤電為主的比例。我國還是一個嚴重缺水的國家，水資源的短缺已經(jīng)成為制約社會經(jīng)濟發(fā)展的主要因素。電力行業(yè)建設采用大型空冷機組是非常經(jīng)濟而有效的一項措施。隨著我國西部大開發(fā)、西電東送北通道的開通，我國北部地區(qū)的晉、陜、寧、蒙四省區(qū)的電力工業(yè)得到迅猛發(fā)展，而建設大型火力發(fā)電廠需要充足的冷卻水源。這些地區(qū)的優(yōu)勢是煤炭資源豐富，而劣勢是水資源匱乏，利用豐富的煤炭資源和有限的水資源發(fā)展火電工業(yè)，就需要采用新的冷卻方式來排除廢熱，直接空冷系統(tǒng)因其技術逐漸成熟，節(jié)水效果顯著，可調(diào)效果好，因此在我國山西、內(nèi)蒙古等產(chǎn)煤區(qū)所新建單機容量為300MW以上機組的電廠均采用空冷技術。直接空冷技術的發(fā)展趨勢

1.直接空冷機組朝著高參數(shù)，大容量方向發(fā)展2.由于空冷凝汽器制造技術不斷發(fā)展，解決了直接空冷技術在應運上的諸多難題，使其優(yōu)點更為突出，為其在大容量機組上的應運鋪平了道路。直接空冷機組的參數(shù)和容量也在不斷增大，由原來的超高壓，亞臨界向超臨界，超超臨界發(fā)展