淺談電廠空冷機(jī)組系統(tǒng)

張巧平+唐敏

【摘 要】 電廠采用空冷系統(tǒng)可以大幅度降低電廠耗水量，在節(jié)水方面有顯著的效果，因而空冷機(jī)組得到了越夾越多的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 直接空冷系統(tǒng)；間接空冷系統(tǒng)

Talking about the power plant air cooling unit system

Zhang Qiao-ping,Tang Min

(Shaanxi reached China Power Engineering Co., Ltd Xi'an Shanxi 710032) 

【Abstract】 Plants using air-cooling system can greatly reduce power plant water consumption, a significant effect on water conservation, and thus get more air cooling unit more applications folder.

【Key words】 Direct Air Cooling System;Indirect air cooling system

1. 概述

（1）空冷系統(tǒng)是指汽輪機(jī)的排汽通過(guò)一定的裝置被空氣冷卻為凝結(jié)水的系統(tǒng)，它與常規(guī)濕冷系統(tǒng)的主要區(qū)別是避免了循環(huán)冷卻水在濕塔中直接與空氣接觸引起的蒸發(fā)、風(fēng)吹損失以及開(kāi)式循環(huán)的排污損失，消除了蒸發(fā)熱、水霧及排污水等對(duì)環(huán)境造成的污染。由于空冷系統(tǒng)采用了空氣直接冷卻汽輪機(jī)排汽或用空氣冷卻循環(huán)水再間接冷卻汽輪機(jī)排汽所構(gòu)成的密閉系統(tǒng)，所以沒(méi)有濕冷系統(tǒng)中循環(huán)冷卻水的各種損失，使電廠的全廠總耗水量降低80%左右。采用空冷機(jī)組大大減少了電廠耗水，為水源的落實(shí)和項(xiàng)目的成立提供了便利條件。特別對(duì)缺水地區(qū)，有著重要的意義。

（2）電廠空冷系統(tǒng)分直接空冷系統(tǒng)和間接空冷系統(tǒng)，間接空冷系統(tǒng)又分為帶表面式凝汽器和帶混合式凝汽器的兩種系統(tǒng)。

2. 空冷系統(tǒng)

2.1 直接空冷系統(tǒng)。

（1）直接空冷系統(tǒng)是汽機(jī)的排汽直接用空氣冷卻，汽輪機(jī)的排汽排至室外的空冷凝汽器中，并由蒸汽分配管道間空冷冷凝器分配蒸汽，冷凝后的凝結(jié)水，經(jīng)凝結(jié)水泵升壓后送至汽機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)，最后送至鍋爐。直接空冷系統(tǒng)主要包括以下部分:空冷凝汽器，空氣供給系統(tǒng)、汽輪機(jī)排汽管道系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、空冷凝汽器清洗系統(tǒng)、空冷凝汽器平臺(tái)及土建支撐。

（2）目前直接空冷凝汽器大多采用矩形翅片橢圓管芯管的雙排、三排管和大口徑蛇形翅片的單排管。空冷凝汽器由順流管束和逆流管束兩部分組成。順流管柬是冷凝蒸汽的主要部分，可冷凝75%～80%的蒸汽，在順流管束中，蒸汽和凝結(jié)水是同方向移動(dòng)的。設(shè)置逆流管束主要是為了能夠比較順暢地將系統(tǒng)內(nèi)的空氣和不凝結(jié)氣體排出，避免運(yùn)行中在空冷凝汽器內(nèi)的某些部位形成死區(qū)、冬季形成凍結(jié)的情況，在逆流管束中，氣體和凝結(jié)水是反方向移動(dòng)的。

（3）冷凝所需要的冷空氣由軸流冷卻風(fēng)機(jī)從大氣中吸入，并吹間換熱器翅片。風(fēng)機(jī)采用變頻控制，系統(tǒng)可通過(guò)控制啟停風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)和對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整來(lái)控制進(jìn)風(fēng)量，能靈活的適應(yīng)機(jī)組變工況運(yùn)行，并且起到很好的防凍作用。

（4）抽真空系統(tǒng)由3×1O0%水環(huán)真空泵組成。泵連接逆流管束的頂部和主排汽管道。在啟動(dòng)的時(shí)候，不凝氣體在抽真空系統(tǒng)中被壓縮，并排到大氣中。在部分排汽支路管道上設(shè)置蒸汽隔離閥，當(dāng)冬季汽輪機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行或啟動(dòng)時(shí)，切斷某幾個(gè)散熱端的閥門，將熱量集中在剩余的散熱端中，增加熱負(fù)荷達(dá)到防凍目的。為防止灰塵附著凝汽器翅片影響系統(tǒng)散熱效果，設(shè)立沖洗系統(tǒng)，沖洗系統(tǒng)由沖洗水泵以及管道閥門組成。

（5）為減少系統(tǒng)容積，大型機(jī)組的空冷凝汽器一般布置在緊靠汽機(jī)房A列柱外的平臺(tái)上。為適應(yīng)機(jī)組變工況運(yùn)行相維護(hù)，空冷凝汽器被分為幾組，每組由相同冷卻單元組成，每個(gè)冷卻單元由“人”型的冷卻器排架構(gòu)成，每個(gè)冷卻單元下面設(shè)一臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)。

（6）直接空冷系統(tǒng)為一次冷卻，主要優(yōu)點(diǎn)有:不需中間換熱介質(zhì)，換熱溫差大，冷凝效果好;冬季防凍措施比較靈活可靠; 占地少;節(jié)省投資。不足之處是:汽輪機(jī)背壓變幅大;真空系統(tǒng)龐大;風(fēng)機(jī)群噪聲大;廠用電高。 直接空冷機(jī)組原則性汽水系統(tǒng)見(jiàn)圖1。

（7）2×300MW直接空冷機(jī)組設(shè)兩套空冷凝汽器，每臺(tái)機(jī)組空冷凝汽器共有6排冷凝器，每排冷凝器包括4個(gè)順流管束和1個(gè)逆流管束以及5個(gè)單元空氣供應(yīng)系統(tǒng)(包括變頻風(fēng)機(jī))。共計(jì)24個(gè)順流管束、6個(gè)逆流管束和30臺(tái)風(fēng)機(jī)。

2.2 間接空冷系統(tǒng)。

間接空冷系統(tǒng)又分為帶混合式凝汽器(海勒式)和帶表面式凝汽器(哈蒙式)的兩種系統(tǒng)。 

2.2.1 混合式間接空冷系統(tǒng)(海勒式)。

（1）混合式間接空冷系統(tǒng)工藝流程是汽輪機(jī)排汽排至安裝在汽機(jī)房?jī)?nèi)的混合式凝汽器內(nèi)與冷卻水直接接觸冷卻，混合的冷凝水一小部分經(jīng)精處理后送至再熱系統(tǒng)，其余的經(jīng)循環(huán)水泵升壓后回至室外的空冷塔散熱器，與空氣對(duì)流換熱冷卻后通過(guò)水輪機(jī)或節(jié)流閥調(diào)壓后回至混合式凝汽器循環(huán)使用。

（2）混合式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)主要由噴射式凝汽器與空冷塔構(gòu)成。系統(tǒng)中的冷卻水是高純度的中性水，空冷塔散熱器外側(cè)裝有百葉窗，百葉窗的開(kāi)度可調(diào)，可控制通風(fēng)量，從而控制冷卻性能。當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，關(guān)閉百葉窗，防止散熱器凍壞。

（3）系統(tǒng)特點(diǎn):兩次換熱，凝結(jié)水與循環(huán)水混合冷卻，運(yùn)行分正壓和微正壓兩部分，需設(shè)大規(guī)模的凝結(jié)水精處理設(shè)備，增設(shè)了水輪機(jī)和調(diào)節(jié)閥這樣的大型設(shè)備，循環(huán)水泵必須緊靠凝汽器布置，為防止水泵汽蝕需設(shè)大型泵坑，需設(shè)大型冷卻塔。因此，優(yōu)點(diǎn)是以微正壓的低壓水系統(tǒng)運(yùn)行，較易掌握，年平均背壓低。缺點(diǎn)是設(shè)備多、基建投資高、自動(dòng)控制系統(tǒng)復(fù)雜、全鋁制散熱器的防凍性能差。

（4）混合式間接空冷機(jī)組原則性汽水系統(tǒng)見(jiàn)圖2。

2.2.2 表面式間接空冷系統(tǒng)(哈蒙式)。

（1）表面式間接空冷系統(tǒng)與常規(guī)濕冷系統(tǒng)基本相同，不同的是空冷塔代替濕冷塔。工藝流程為汽輪機(jī)排汽排至安裝在汽機(jī)房?jī)?nèi)的表面式凝汽器內(nèi)，經(jīng)與循環(huán)水換熱后，由凝結(jié)水泵升壓回至再熱系統(tǒng)，換熱后的循環(huán)水回至安裝在室外空冷塔內(nèi)的表面凝汽器內(nèi)，與空氣換熱后經(jīng)循環(huán)水泵升壓，送回至汽機(jī)房?jī)?nèi)的〖LL〗表面式凝汽器循環(huán)使用。

（2）該系統(tǒng)由表面式凝汽器與空冷塔構(gòu)成。與常規(guī)的濕冷系統(tǒng)基本相仿，不同之處是用表面式對(duì)流換熱的空冷塔代替混合式蒸發(fā)冷卻換熱的濕冷塔，通常用不銹鋼管凝汽器代替銅管凝汽器，用堿性除鹽水代替循環(huán)水，用密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)代替開(kāi)敞式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。 該系統(tǒng)采用自然通風(fēng)方式冷卻，將散熱器裝在自然通風(fēng)冷卻塔中。

（3）系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約廠用電，設(shè)備少，循環(huán)水與凝結(jié)水分為兩個(gè)系統(tǒng)，兩水質(zhì)可按各自的要求分別處理，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、設(shè)備少，缺點(diǎn)是兩次換熱，熱效率相對(duì)較低，空冷塔占地面積大，基建投資高。

（4）表面式間接空冷機(jī)組原則性汽水系統(tǒng)見(jiàn)圖3。

3. 結(jié)束語(yǔ)

隨著電廠直接空冷技術(shù)的發(fā)展，電廠直接空冷技術(shù)在我國(guó)北方地區(qū)的應(yīng)用越來(lái)越多，也積累了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，特別是嚴(yán)寒季節(jié)的防凍問(wèn)題也得到了很好的解決。隨著空冷設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，空冷技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。

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［文章編號(hào)］1619-2737（2014）06-26-362

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