火電廠冷卻技術(shù)

1、榆 林 學(xué) 院 題 目火電廠冷卻技術(shù)學(xué)生姓名魏靜學(xué) 號(hào)1005300130院 ( 系 )能源工程學(xué)院專 業(yè)熱能與動(dòng)力工程指導(dǎo)教師胡廣濤報(bào)告日期 年 月 日目 錄 前 言第一章 概論及摘要第一節(jié) 我國(guó)火力發(fā)電廠空冷技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀第二節(jié) 空冷技術(shù)的概述及分類1.2.1 海勒式間接空冷系統(tǒng)1.2.2 哈蒙氏間接空冷系統(tǒng)1.2.3 直接空冷系統(tǒng)第二章 空冷技術(shù)的發(fā)展及在我國(guó)的應(yīng)用 第一節(jié) 直接空冷凝汽器系統(tǒng)的發(fā)展 第二節(jié) 空冷技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用第三節(jié) 直接空冷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)第四節(jié) 空冷電廠的總體特點(diǎn)第三章 發(fā)電廠空冷系統(tǒng)設(shè)備第一節(jié) 直接空冷系統(tǒng)設(shè)備 第二節(jié) 直接空冷凝汽器（ACC）空冷凝汽器的分類第四章

2、 直接空冷系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)第一節(jié) 冷卻風(fēng)機(jī)概述第二節(jié) 直接空冷系統(tǒng)斷電程序第三節(jié) 設(shè)備的安全及監(jiān)控結(jié)束語(yǔ)參考文獻(xiàn) 前 言隨著世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人類物質(zhì)文化生活水平的不斷提高，大型火力發(fā)電廠及大容量單元機(jī)組的投運(yùn)面臨著更為迫切、嚴(yán)格的要求，即在要求電力工業(yè)高速發(fā)展的同時(shí)，對(duì)發(fā)電廠的耗水量、煙塵排放量、冷卻水廢熱造成的大氣和自然水資源污染、生態(tài)平衡破壞規(guī)定了嚴(yán)格的限制標(biāo)準(zhǔn)。因此，人類在大規(guī)模開發(fā)能源、發(fā)展電力工業(yè)的同時(shí)，必須采取有效措施，緩解用水矛盾，控制消除污染后果，走可持續(xù)發(fā)展的道路。發(fā)電廠汽輪機(jī)排汽空氣冷卻技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，為在嚴(yán)重缺水的煤礦和電力負(fù)荷中心區(qū)域建設(shè)大型火力發(fā)電廠開辟了一

3、條節(jié)水、經(jīng)濟(jì)、安全、可靠的途徑，也為水資源豐富區(qū)域保持生態(tài)平衡、避免江河水資源污染創(chuàng)造了有利條件。因此，發(fā)電廠空冷技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。特別是我國(guó)，走和諧、可持續(xù)發(fā)展道路，節(jié)約用水，避免污染，提高水資源利用率，已成為新世紀(jì)電力工業(yè)發(fā)展的重大課題。華北、西北富煤而缺水地區(qū)，發(fā)電廠采用空冷技術(shù)已成為必然，其他水資源相對(duì)充沛地區(qū)，發(fā)電廠采用空冷技術(shù)的問題也將會(huì)收到高度的重視。為了更一步了解空冷技術(shù)在電廠的應(yīng)用，我們小組特做此設(shè)計(jì)來(lái)詳細(xì)的去理解空冷技術(shù)以及它的發(fā)展前景。第一章 概 論 及 摘 要第一節(jié) 我國(guó)火力發(fā)電廠空冷技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀摘 要：目前我國(guó)火力發(fā)電廠多采用水冷技術(shù)，面對(duì)越來(lái)越緊迫

4、的水資源缺乏問題，火力發(fā)電行業(yè)的發(fā)展受到極大挑戰(zhàn)，而空氣冷卻相比普通濕冷塔技術(shù)可以節(jié)水大約。文章介紹目前在國(guó)外許多大型火電機(jī)組項(xiàng)目中采用的各種類型的空氣冷卻技術(shù)及我國(guó)火力發(fā)電行業(yè)采用空氣冷卻技術(shù)的歷史和發(fā)展現(xiàn)狀。關(guān)鍵詞：火電廠；空氣冷卻；間接空冷；直接空冷；空冷凝汽器第二節(jié) 空冷技術(shù)概述及分類發(fā)電廠空冷技術(shù)從提出到現(xiàn)在約有50年的歷史，并在國(guó)際上有了迅速發(fā)展，目前已出現(xiàn)單機(jī)容量686MW的空冷機(jī)組。在干旱地區(qū)，空冷技術(shù)發(fā)展尤為迅速，并出現(xiàn)了多種類型，如直接空冷、干濕聯(lián)合冷卻機(jī)組等。發(fā)電廠空冷技術(shù)已成為當(dāng)前發(fā)電廠建設(shè)中的一個(gè)熱門課題。當(dāng)前用于發(fā)電廠的空冷系統(tǒng)主要有三種，即直接空冷、表面式凝汽器間

5、接空冷系統(tǒng)和混合式凝汽器間接空冷系統(tǒng)。直接空冷多采用機(jī)械通風(fēng)方式，20世紀(jì)90年代以來(lái)，比利時(shí)哈蒙魯姆斯公司提出采用自然通風(fēng)，兩種間接空冷多采用自然通風(fēng)。一、 海勒式間接空冷系統(tǒng)海勒式間接空冷系統(tǒng)（如圖10所示）主要由噴射式凝汽器和裝有福哥型散熱器的空冷塔構(gòu)成。由外表面經(jīng)過防腐處理的圓形鋁管、套以鋁制翹片的管束所組成的“”形排列的散熱器，稱為缺口冷卻三角，在缺口處裝上百葉窗就成為一個(gè)冷卻三角。系統(tǒng)中的冷卻水都是高純度的中性水（PH=6.87.2）。中性冷卻水進(jìn)入凝汽器直接與汽輪機(jī)排氣混合，并將其冷凝。受熱后的冷卻水絕大部分由冷卻水循環(huán)被送至空冷塔散熱器，經(jīng)與空氣對(duì)流換熱冷卻后通過調(diào)壓水輪機(jī)將冷

6、卻水再送至噴射式凝汽器進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。受熱的循環(huán)冷卻水中的極少部分經(jīng)凝結(jié)水精處理后送至汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)。該系統(tǒng)中的調(diào)壓水輪機(jī)有兩個(gè)功能：通過調(diào)壓水輪機(jī)導(dǎo)葉開度來(lái)調(diào)節(jié)噴射式凝汽器前的水壓，保證形成微薄且均勻的垂直水膜，減少排氣通道阻力，使冷卻水與排氣充分接觸換熱；回收能量，減少冷卻水循環(huán)的功率消耗。調(diào)壓水輪機(jī)在此空冷系統(tǒng)中的連接方式有兩種：一種是在許多空冷電廠已采用過的立式水輪機(jī)與立式異步交流發(fā)電機(jī)連接，另一種連接是臥式水輪機(jī)與臥式冷卻水循環(huán)泵、臥式電動(dòng)機(jī)的同軸連接。后一種連接方式可以在工程中使用，但目前尚未見投運(yùn)的實(shí)例。海勒式間接空冷系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：以微正壓的低壓水系統(tǒng)運(yùn)行，較易掌握，可與中背壓汽

7、輪機(jī)配套；冷卻系統(tǒng)消耗動(dòng)力稍低，廠用電稍少，約為90%；基建投資中等，為120%；占地面積中等，為156%。其缺點(diǎn)是：鋁制空冷散熱器耐沖洗、耐抗凍性能差；空冷散熱器在塔外布置，易受大風(fēng)影響其帶負(fù)荷的能力；設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜，且有薄弱環(huán)節(jié)。海勒式間接空冷系統(tǒng)適合與氣候溫和、無(wú)大風(fēng)地區(qū)，帶基本負(fù)荷。 二 哈蒙氏間接空冷系統(tǒng) 哈蒙氏間接空冷系統(tǒng)如圖3所示。這種空冷系統(tǒng)是在海勒式間接空冷系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)踐基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。鑒于海勒式間接空冷系統(tǒng)采用的噴射式凝汽器，其運(yùn)行端差實(shí)際值和表面是凝汽器端差相比較沒有明顯減少。在噴射式凝汽器中，循環(huán)冷卻水與鍋爐給水是連通的，由于鍋爐給水品質(zhì)控制嚴(yán)格，系統(tǒng)中要求設(shè)凝結(jié)水精處理

8、裝置；對(duì)高參數(shù)、大容量的火電機(jī)組，給水水質(zhì)控制和處理尤為困難，于是在單機(jī)容量300和600MW級(jí)火電機(jī)組發(fā)展了哈蒙氏間接空冷系統(tǒng)與直接空冷系統(tǒng)。哈蒙氏間接空冷系統(tǒng)由表面是凝汽器與空冷塔構(gòu)成。該系統(tǒng)與常規(guī)的濕冷系統(tǒng)基本相仿，不同之處是用空冷塔代替濕冷塔，用不銹鋼管凝汽器代替銅管凝汽器，用除鹽水代替循環(huán)水，用密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)代替開敞式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。在哈蒙氏間接空冷系統(tǒng)回路中，由于冷卻水在溫度變化時(shí)體積發(fā)生變化，故需設(shè)置膨脹水箱。膨脹水箱頂部和充氮系統(tǒng)連接，使膨脹水箱水面上充滿一定壓力的氮?dú)?，這樣即可對(duì)冷卻水容積膨脹起到補(bǔ)充作用，又可避免冷卻水和空氣接觸，保持冷卻水質(zhì)不變。 在空冷塔底部設(shè)有儲(chǔ)

9、水箱，并設(shè)置兩臺(tái)輸水泵可向冷卻塔中的空冷散熱器充水。空冷散熱器及管道滿水后，系統(tǒng)即可啟動(dòng)投運(yùn)。 哈蒙氏空冷系統(tǒng)的散熱器有橢圓形鋼管外纏繞橢圓形翹片或套嵌矩形鋼翅片的管束組成，橢圓形鋼管及翅片外表面進(jìn)行整體熱鍍鋅處理。 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。 哈蒙氏間接空冷系統(tǒng)類似于濕冷系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是：節(jié)約廠用電，設(shè)備少，冷卻水系統(tǒng)與汽水系統(tǒng)分開，兩者水質(zhì)可按各自要求控制；冷卻水量可根據(jù)季節(jié)調(diào)整，在高寒地區(qū)，冷卻水系統(tǒng)中可充以防凍液防凍；空冷散熱器在塔內(nèi)布置，其帶負(fù)荷能力基本上不受大風(fēng)影響。其缺點(diǎn)是：空冷塔占地大，基建投資多，約為126%；發(fā)電煤耗多，約為105%；系統(tǒng)中需要

10、兩次換熱，且都屬于表面式換熱，使全廠熱效率有所降低。 哈蒙氏間接空冷系統(tǒng)適用于核電站、熱電站和調(diào)峰大電廠。三、 直接空冷系統(tǒng) 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(jī)的排氣直接由空氣來(lái)冷凝，空氣與蒸汽間進(jìn)行熱交換，所需的冷卻空氣通常由機(jī)械通風(fēng)方式供應(yīng)。直接空冷的凝氣設(shè)備稱為空冷凝汽器，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(gè)管束組成的，這些管束亦稱為散熱器。直接空冷系統(tǒng)的流程如圖1所示。汽輪機(jī)的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(fēng)機(jī)是空氣流過散熱器外表面，將排汽冷凝成水，凝結(jié)水再經(jīng)泵送回到汽輪機(jī)的回?zé)嵯到y(tǒng)。直接空冷系統(tǒng)是將汽輪機(jī)排出的乏汽由管道引入空冷凝汽

11、器的鋼制散熱器中，由環(huán)境空氣直接將其冷卻為凝結(jié)水，減少了常規(guī)二次換熱所需要的中間冷卻介質(zhì)，換熱溫差大?？绽淠鞣种髂骱头帜鲀刹糠郑髂鞫嘣O(shè)計(jì)成汽水順流式，它是空冷凝汽器的主體可冷凝75%80%的蒸汽；分凝汽器則設(shè)計(jì)成汽水逆流式，形成空冷凝汽器的抽空氣區(qū)域，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。空氣區(qū)的抽真空系統(tǒng)是直接空冷的關(guān)鍵。在汽輪機(jī)啟動(dòng)和正常運(yùn)行時(shí)，要使汽輪機(jī)低壓缸尾部、空冷凝汽器、排氣管道及凝結(jié)水箱等設(shè)備內(nèi)部形成真空，通常采用的抽空氣設(shè)備是蒸汽抽氣器。本系統(tǒng)的作用是在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)將

12、一些汽水管道系統(tǒng)和設(shè)備中積集的空氣抽掉，一邊加快機(jī)組啟動(dòng)速度，以及在正常運(yùn)行時(shí)及時(shí)抽掉蒸汽和疏水中以及泄漏入真空系統(tǒng)的空氣和其它不凝結(jié)氣體，以維持凝汽器真空和減少設(shè)備等腐蝕。抽真空系統(tǒng)中設(shè)有破壞閥門，當(dāng)需要破壞系統(tǒng)真空時(shí)，可開啟真空破壞閥。在直接空冷系統(tǒng)中，空冷凝汽器的布置與風(fēng)向、風(fēng)速及電廠主廠房朝向都有密切關(guān)系。中、小型機(jī)組可直接在汽輪機(jī)房屋頂布置空冷凝汽器，大型機(jī)組的空冷凝汽器通常在緊靠機(jī)房A列柱外側(cè)與主廠房平行的縱向平臺(tái)上布置若干單元組，其總長(zhǎng)度與主廠房長(zhǎng)度基本一致。每個(gè)單元組由多個(gè)主凝汽器與一個(gè)分凝汽器組成“人”字形排列結(jié)構(gòu)，并在每個(gè)單元機(jī)組下部設(shè)置一臺(tái)大直徑軸流風(fēng)機(jī)。 直接空冷系統(tǒng)的

13、其他的主要特點(diǎn)還有： 汽輪機(jī)背壓變幅大。汽輪機(jī)排汽直接由空氣冷凝，其背壓隨空氣溫度變化而變化。我國(guó)北方地區(qū)一年四季乃至?xí)円箿夭疃驾^大，故要求汽輪機(jī)要有較寬的背壓運(yùn)行范圍。 真空系統(tǒng)龐大。汽輪機(jī)排汽要由大直徑的管道引出，用空氣作為直接冷卻介質(zhì)，通過鋼制散熱器進(jìn)行表面熱交換，冷凝排汽需要較大的冷卻面積，故而真空系統(tǒng)龐大。 耗能大。直接空冷系統(tǒng)所需的空氣由大直徑風(fēng)機(jī)提供，風(fēng)機(jī)需要耗能，根據(jù)國(guó)外資料，直接空冷系統(tǒng)自耗電占機(jī)組發(fā)電容量的1.5%左右。 電廠整體占地面積小。由于空冷凝汽器一般都布置在汽機(jī)房頂或汽機(jī)房前的高架平臺(tái)上，平臺(tái)下仍可布置電氣設(shè)備等，空冷凝汽器占地得到綜合利用，使電廠整體占地面積減少

14、。 冬季防凍措施比較靈活可靠。間接空冷系統(tǒng)的主要防凍手段是設(shè)置百葉窗來(lái)調(diào)節(jié)和隔絕進(jìn)入散熱器的空氣量，若百葉窗關(guān)閉不嚴(yán)或驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)機(jī)械或電氣故障，將導(dǎo)致散熱器凍結(jié)。而直接空冷系統(tǒng)可通過改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、停運(yùn)風(fēng)機(jī)或使風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)來(lái)調(diào)節(jié)空冷凝汽器的進(jìn)氣量，利用吸熱風(fēng)來(lái)防止空冷凝汽器的凍結(jié)，調(diào)節(jié)相對(duì)靈活，效果好且可靠。已有運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明。 凝結(jié)水溶氧量高。由于直接空冷機(jī)組的真空系統(tǒng)龐大，易出現(xiàn)負(fù)壓系統(tǒng)氧氣吸入，又由于機(jī)組背壓偏高，易出現(xiàn)凝結(jié)水過冷度偏大，進(jìn)一步加大了凝結(jié)水中溶解氧的含量。 直接空冷的缺點(diǎn)是：風(fēng)機(jī)群噪聲污染環(huán)境。風(fēng)機(jī)群消耗動(dòng)力大約為100%，維修工作量大。熱風(fēng)抽吸到進(jìn)風(fēng)口，影響冷卻效果。系統(tǒng)的負(fù)

15、壓區(qū)域大，制造、施工必須精心，以維持高度的嚴(yán)密性。發(fā)電煤耗多，約為103%。 直接空冷適用于各個(gè)環(huán)境條件和各類燃煤電廠，要求煤價(jià)低廉，最好帶基本負(fù)荷。 第二章 空冷技術(shù)的發(fā)展及在我國(guó)的應(yīng)用一、 直接空冷凝汽器系統(tǒng)的發(fā)展循環(huán)冷卻系統(tǒng)是電力生產(chǎn)過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，做過功的汽輪機(jī)乏汽需要在凝汽器中冷卻凝結(jié)，然后重新循環(huán)。常規(guī)濕冷機(jī)組是采用自然通風(fēng)冷卻塔形式，以水為冷卻介質(zhì)，其中循環(huán)水損失（蒸發(fā)損失、風(fēng)吹損失和排污損失）約占電廠耗水量的80%；而空冷機(jī)組是以空氣為冷卻介質(zhì)，其中間接空冷系統(tǒng)主要有帶噴射式凝汽器的海勒式系統(tǒng)，帶表面式凝汽器的哈蒙氏系統(tǒng)和直接空冷系統(tǒng)。無(wú)論是采用密閉循環(huán)冷卻水的間接空冷方

16、式，還是無(wú)循環(huán)冷卻水的直接空冷方式，都不產(chǎn)生循環(huán)水損失，只需鍋爐補(bǔ)水和其他用水即可，所以電站耗水量明顯減少，在相同的水資源下可多裝機(jī)至原來(lái)的三倍以上，具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。電站空冷凝汽器技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用自世界上第一臺(tái)15MW直接空冷機(jī)組于1938年在德國(guó)一個(gè)坑口電站投運(yùn)至今已有近70年的歷史。直接空冷技術(shù)的發(fā)展主要是圍繞空冷凝汽器管束進(jìn)行的，空冷凝汽器所用的翅片管基本上是表面鍍鋅的橢圓形鋼管加鋼質(zhì)翅片，或圓形鋼管加鋁翅片。在直接空冷凝汽器發(fā)展初期的20世紀(jì)60年代，由于受加工工藝的限制，翅片管的內(nèi)徑較小。為了將蒸汽側(cè)的壓力損失控制在合理范圍內(nèi)，單管長(zhǎng)度一般為7m左右。為了獲得足夠的換熱面積，蒸汽管

17、束不得不采用2排、3排甚至4排管片。由于多排管組成的管束，空氣（蒸汽）流會(huì)產(chǎn)生死區(qū)，換熱面積不能像單排那樣被100%利用，而且多排管空氣流阻力大，其空冷風(fēng)機(jī)必然要多耗電能，另外，管束外可能會(huì)出現(xiàn)死區(qū)，在冬季流動(dòng)不暢的不可凝結(jié)氣體和凝結(jié)水容易結(jié)冰。因此直接空冷技術(shù)的優(yōu)越性顯得不夠突出，其發(fā)展和推廣也受到了一定制約，基本上都在單機(jī)容量比較小的發(fā)電機(jī)組上使用。20世紀(jì)80年代初，翅片管直徑由25.4mm擴(kuò)大到38mm，單管長(zhǎng)度也相應(yīng)加長(zhǎng)到10m，組成管束的翅片管排數(shù)也相應(yīng)減少，使用空冷技術(shù)發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量也相應(yīng)增大。20世紀(jì)80年代中期以后，翅片管直徑已經(jīng)擴(kuò)大到50mm以上，組成管的翅片管減少到只

18、有一排，這也就是目前使用的具有特殊形狀的單排橢圓形翅片管的空冷凝汽器?？绽滹L(fēng)機(jī)的發(fā)展，特別是變頻技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)直接空冷技術(shù)的發(fā)展和推廣起到很大的推動(dòng)作用，它為防止空冷技術(shù)在嚴(yán)寒的冬季發(fā)生冰凍提供了更為靈活的控制手段。由于空冷凝汽器制造技術(shù)不斷發(fā)展，解決了空冷技術(shù)在應(yīng)用上的諸多難題，使其優(yōu)點(diǎn)更為突出，為其在大容量機(jī)組上的應(yīng)用鋪平了道路?？绽浼夹g(shù)已經(jīng)為越來(lái)越多的國(guó)家認(rèn)同和使用，使用空冷凝汽器的機(jī)組從無(wú)到有、容量從小到大，世界上相繼出現(xiàn)了一批200、300甚至600MW及以上的大容量直接空冷機(jī)組，如伊朗Touss電站（4×150MW），1970年7月后相繼投產(chǎn)的西班牙Utrillas火電廠

19、（單機(jī)容量160MW），1978年投產(chǎn)的美國(guó)Wyodak電站（單機(jī)容量330MW），1986年后相繼投產(chǎn)的南非Maimba電站6×685MW等等，至今運(yùn)行良好。二、 空冷技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用 我國(guó)是一個(gè)以煤炭資源為主的能源國(guó)家，其中燃煤發(fā)電約占全部電源的70%，而且在近期仍不會(huì)改變這種電力能源以煤電為主的比例。我國(guó)還是嚴(yán)重缺水的國(guó)家，水資源短缺已成為制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主要因素。按目前的正常需要和不超采地下水，全國(guó)缺水總量約為400億m3，全國(guó)現(xiàn)有668座城市，約有400座城市缺水。 我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展迅速，大容量、高參數(shù)的大型火電機(jī)組日益增多，其年耗燃料及水資源相當(dāng)可觀，其中水資源的矛盾已

20、是制約我國(guó)大部分地區(qū)發(fā)展的一個(gè)重要因素，尤其是西部地區(qū)，富煤缺水，要開發(fā)這些地區(qū)的能源，除了有關(guān)工業(yè)、農(nóng)業(yè)均要采取節(jié)約水措施外，電力行業(yè)建設(shè)采用大型空冷機(jī)組是非常經(jīng)濟(jì)而有效的措施。我國(guó)于20世紀(jì)60年代開始火電空冷技術(shù)的研究，但都屬于小型機(jī)組?！捌呶濉逼陂g，我國(guó)從匈牙利進(jìn)口兩套200MW帶噴射式凝汽器的海勒式間接空冷系統(tǒng)設(shè)備，同時(shí)引進(jìn)了海勒式系統(tǒng)的空冷技術(shù)，與東方汽輪機(jī)廠和電機(jī)廠生產(chǎn)的200MW汽輪發(fā)電機(jī)組配套，在山西大同第二發(fā)電廠分別于1987年和1988年投產(chǎn)。“八五”期間，太原第二熱電廠的2臺(tái)200MW供熱空冷機(jī)組經(jīng)論證，參照大同第二發(fā)電廠運(yùn)行的實(shí)踐，確定采用帶表面式凝汽器哈蒙氏間接空冷

21、系統(tǒng)。哈蒙氏系統(tǒng)是哈蒙公司在購(gòu)買匈牙利海勒式系統(tǒng)專利后經(jīng)研究改進(jìn)的間接空冷系統(tǒng)，它與海勒式系統(tǒng)的主要不同是采用了表面式凝汽器和鋼管鋼翅片散熱器，是循環(huán)冷卻水與鍋爐給水分成兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，其水質(zhì)可以按各自的標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行化學(xué)處理，因而簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，方便運(yùn)行操作，增加了空冷設(shè)備運(yùn)行的可靠性。從1992年起，哈爾濱發(fā)電設(shè)備制造基地為內(nèi)蒙古豐鎮(zhèn)電廠制造了4臺(tái)200MW空冷機(jī)組，采用了海勒式間接空冷系統(tǒng)。這幾臺(tái)節(jié)水型空冷機(jī)組投入運(yùn)行，緩解了缺水地區(qū)的電供需矛盾和用水緊張狀況，同時(shí)也積累了很多設(shè)計(jì)、制造、安裝和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，為發(fā)展我國(guó)大型空冷機(jī)組奠定了良好的基礎(chǔ)。山西交城義旺鐵合金制備電廠6MW直接空冷機(jī)組是我

22、國(guó)首臺(tái)投產(chǎn)的直接空冷機(jī)組；2003年11月，我國(guó)首臺(tái)大容量空冷機(jī)組在大同平旺電廠1號(hào)機(jī)組（200MW）順利完成96h試運(yùn)并移交生產(chǎn)，2003年12月，2號(hào)機(jī)組也順利建成投產(chǎn)；2004年9月、10月，山西漳山發(fā)電有限責(zé)任公司的2臺(tái)300MW直接空冷機(jī)組相繼完成168h試運(yùn)行并移交生產(chǎn)；山西華能榆社電廠2×300MW直接空冷機(jī)組于2004年投產(chǎn)；大同第二發(fā)電廠2×600MW直接空冷機(jī)組于2005年4月投產(chǎn)；同時(shí)山西、內(nèi)蒙古、東北等地還有許多空冷機(jī)組在建設(shè)中。上述的2×200MW、2×300MW、2×600MW機(jī)組添補(bǔ)了我國(guó)大型直接空冷機(jī)組的空白，標(biāo)

23、志著我國(guó)發(fā)電廠空冷技術(shù)已經(jīng)跟上了世界的腳步，為我國(guó)大型直接空冷機(jī)組的發(fā)展取得了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。表1-4給出了我國(guó)空冷機(jī)組應(yīng)用情況。三、直接空冷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 直接空冷機(jī)組朝著高參數(shù)、大容量方向發(fā)展 由于空冷凝汽器制造技術(shù)不斷發(fā)展，直接空冷機(jī)組的參數(shù)和容量也在不斷增大，由原來(lái)的超高壓、亞臨界向超臨界、超超臨界發(fā)展。我國(guó)哈爾濱汽輪機(jī)制造有限公司已和大同第二電廠簽署了制造2臺(tái)600MW超臨界直接空冷汽輪發(fā)電機(jī)組的協(xié)議。不就的將來(lái)，超超臨界直接空冷汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組也會(huì)問世。 空冷散熱器向“大而少”方向發(fā)展 即空冷凝汽器的管排數(shù)減少，長(zhǎng)度增加。 通風(fēng)方式趨向“多樣化” 針對(duì)機(jī)械通風(fēng)冷卻方式的部分缺點(diǎn)，目前已經(jīng)

24、開發(fā)出采用自然通風(fēng)塔的直接空冷系統(tǒng)，自然通風(fēng)由于通風(fēng)塔的存在，消除了熱風(fēng)再循環(huán)的影響，另外，由于取消了風(fēng)機(jī)，減少了廠用電，不再有風(fēng)機(jī)噪聲危害。 應(yīng)用范圍擴(kuò)大 隨著水資源的日益匱乏，直接空冷汽輪機(jī)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，不但用于干燥地區(qū)，而且用于水資源相對(duì)比較充沛的地區(qū)；不但用在火電機(jī)組，而且用于核電廠、燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站。第四節(jié) 空冷電廠的總體特點(diǎn) 當(dāng)發(fā)電廠采用空冷系統(tǒng)后，對(duì)整個(gè)發(fā)電廠的生產(chǎn)工藝流程有重大影響?，F(xiàn)將空冷電廠的總體特點(diǎn)簡(jiǎn)述如下。 改變廠址選擇條件。 空冷電廠全廠耗水量按設(shè)計(jì)裝機(jī)容量計(jì)算約為0.30.35m3/（GW·s），因而廠址的選擇基本上不受水源的限制，避免以水定廠

25、址、以水定容量規(guī)模等問題，在缺水的煤礦坑口和靠近負(fù)荷中心區(qū)建造大容量發(fā)電廠成為可能。 空冷設(shè)備地位重要。 空冷電廠所需的散熱器體積龐大，價(jià)格昂貴，已成為電廠的主要設(shè)備之一。 節(jié)約用水。 當(dāng)今，濕冷電廠的全部耗水量約為1m3/（GW·s），空冷電廠可以節(jié)約濕冷電廠全廠耗水量的65%以上，是火電廠節(jié)水量最多的一項(xiàng)技術(shù)。同時(shí)縮小了電廠水資源工程建設(shè)規(guī)模，降低了水資源工程的投資費(fèi)用。 減輕了對(duì)環(huán)境的污染。由于空冷電廠沒有逸出水霧汽團(tuán)，不發(fā)生淋水噪聲，更沒有冷卻水對(duì)天然水體的排放，減輕對(duì)環(huán)境的污染。 大幅度的減少發(fā)電廠的占地面積成為可能。 當(dāng)采用直接空冷系統(tǒng)時(shí)，不僅可以取消濕冷系統(tǒng)的大型濕冷塔

26、、水泵房、深埋地下管線等占地面積，還可以在空冷凝汽器平臺(tái)下面布置電氣變壓器，充分利用主廠房A列外側(cè)空間。當(dāng)采用海勒式間接空冷系統(tǒng)時(shí)，有可能將主廠房或濕法煙氣脫硫系統(tǒng)、煙囪布置在空冷塔內(nèi)。 空冷裝置需要較大的施工組裝場(chǎng)地和較為復(fù)雜的調(diào)試措施。 空冷電廠的帶負(fù)荷能力受到環(huán)境風(fēng)向、風(fēng)速、風(fēng)溫的影響大。 空冷發(fā)電廠的全場(chǎng)熱效率較低，發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率大。 第三章 發(fā)電廠空冷系統(tǒng)設(shè)備 第一節(jié) 直接空冷系統(tǒng)設(shè)備 直接空冷系統(tǒng)，又稱空氣冷卻系統(tǒng)，是指汽輪機(jī)的排汽直接用空氣來(lái)冷凝，空氣與蒸汽間進(jìn)行熱交換，所需的冷卻空氣通常由機(jī)械通風(fēng)方式供應(yīng)。直接空冷的凝氣設(shè)備稱為空冷凝汽器（ACC），組成空冷凝汽器的若干管束稱為

27、散熱器直接空冷汽水系統(tǒng)如上圖所示，汽輪機(jī)排汽通過粗大的排汽管送到室外的空冷凝汽器內(nèi)，軸流冷卻風(fēng)機(jī)使空氣流過散熱器外表面，將做完功的排汽冷凝成水，凝結(jié)水再經(jīng)泵送回去輪機(jī)的回?zé)嵯到y(tǒng)?，F(xiàn)代大中型直接空冷機(jī)組均采用了A形框架組合的KD型順逆流凝汽器，其汽輪機(jī)排汽冷凝系統(tǒng)主要由空冷凝汽器（ACC）、排配汽管道系統(tǒng)、凝結(jié)水收集系統(tǒng)、排汽（抽真空）系統(tǒng)、散熱器清理系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等組成。第二節(jié) 直接空冷凝汽器（ACC） 凝汽器作為汽輪發(fā)電機(jī)組的一部分，它的作用就是把汽輪機(jī)排出的乏汽凝結(jié)成水，與真空抽汽裝置一起維持汽輪機(jī)排汽缸和凝汽器內(nèi)的真空，并把凝結(jié)水收回作為鍋爐的補(bǔ)給水。 在直接空冷凝汽器中，汽輪機(jī)排出的蒸

28、汽在裝有翅片管束的橢圓形或扁形管內(nèi)流動(dòng)，冷空氣在翅片管外對(duì)蒸汽直接冷卻。 空冷凝汽器的分類 1. 根據(jù)空冷凝汽器的結(jié)構(gòu)型式空冷凝汽器的結(jié)構(gòu)有順流式、逆流式、順逆流聯(lián)合式三種。 順流式汽輪機(jī)排汽沿配汽管由上而下進(jìn)入空冷凝汽器被冷凝，冷凝后的凝結(jié)水的流動(dòng)方向與蒸汽流動(dòng)方向相同，稱之為順流式空冷凝汽器。具有凝結(jié)水液膜較薄、傳熱效果好、氣阻也小等優(yōu)點(diǎn)。 逆流式汽輪機(jī)排汽沿配汽管由下向上進(jìn)入空冷凝汽器被冷凝，冷凝后的凝結(jié)水的流動(dòng)方向與蒸汽流動(dòng)方向相反，稱之為逆流式空冷凝汽器。氣阻大、傳熱效果差。 順逆流聯(lián)合式空冷凝汽器絕大數(shù)采用順逆流聯(lián)合式的結(jié)構(gòu)，即以順流為主、逆流為輔，且兩者間散熱面積維持一定比例。

29、第四章 直接空冷系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)第一節(jié) 冷卻風(fēng)機(jī)概述直接空冷凝汽器目前均采用強(qiáng)迫通風(fēng)，自然通風(fēng)的直接空冷凝汽器還沒有工程實(shí)踐，技術(shù)上是可行的，但在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上是否能與強(qiáng)迫通風(fēng)競(jìng)爭(zhēng)還需通過實(shí)踐檢驗(yàn)。另外自然通風(fēng)方式在變工況的調(diào)節(jié)時(shí)僅依靠百葉窗調(diào)節(jié)，不及強(qiáng)迫通風(fēng)調(diào)節(jié)的手段多，亦是自然通風(fēng)的一大缺點(diǎn)。 大型空冷機(jī)組采用大直徑軸流風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)方式有單速、雙速、變頻調(diào)速三種，為減少投資，順流管束可由單速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，逆流管束由雙速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。近年來(lái)，直接空冷機(jī)組大多采用變頻調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)。 一、概述：冷卻風(fēng)機(jī)的作用是為空冷凝汽器提供冷卻汽輪機(jī)排汽所需的介質(zhì)空氣。空冷凝汽器幾乎都采用立式軸流風(fēng)機(jī)。每組空冷凝汽器

30、配置一臺(tái)軸流式風(fēng)機(jī)。 二、空冷風(fēng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)與特點(diǎn)如下： （1） 大直徑要求：300MW以上機(jī)組一般使用風(fēng)機(jī)直徑D=9.144m、9.754m。 （2） 高靜壓效率要求：s5866%（風(fēng)機(jī)群運(yùn)行的能耗水平）。 （3） 低噪音要求：按GB12348-90工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)，要求空冷風(fēng)機(jī)群在廠界處聲壓級(jí)55dB（A），目前對(duì)單臺(tái)風(fēng)機(jī)的噪聲聲功率級(jí)要求 88-93dB（A）。 （4） 較高的靜壓全壓比：要求比值達(dá)0.740.81。 （5） 對(duì)風(fēng)機(jī)的安全可靠性、葉片互換性、振動(dòng)與平衡特性要求更高。 第二節(jié) 直接空冷系統(tǒng)斷電程序直接空冷系統(tǒng)（ACC）沒有考慮緊急電力問題，即如果發(fā)生斷電，所有的電力傳動(dòng)

31、構(gòu)和部件（泵，風(fēng)機(jī)和碟閥）都不通電，其結(jié)果是，空冷系統(tǒng)不再由程序控制系統(tǒng)控制、連接或斷開。 緊急關(guān)閉事件的步驟 為避免在工廠里發(fā)生危險(xiǎn)，以下程序絕對(duì)有必要予以考慮：1、在供電緊急情況下，必須停止供應(yīng)ACC蒸汽，以防止ACC中的進(jìn)一步冷凝。該措施為防止排汽裝置下部水箱、凝結(jié)水罐及管道的溢流。 2、所有風(fēng)機(jī)停運(yùn)的結(jié)果是：ACC中的壓力將會(huì)升高，這將要求安全閥給予響應(yīng)，最壞的情況是導(dǎo)致防破膜的破裂。 3、在供電緊急情況后期，運(yùn)行人員必須確保ACC系統(tǒng)回到其正常條件下，即所有的電力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作好運(yùn)作準(zhǔn)備或已回到運(yùn)行中。4、只有在此系統(tǒng)檢測(cè)之后，蒸汽才允許緩慢進(jìn)入ACC直至達(dá)到滿負(fù)荷。 第三節(jié) 設(shè)備的安全及監(jiān)控（一）防止儲(chǔ)運(yùn)損耗 1、必須遵守每個(gè)設(shè)備供應(yīng)商的設(shè)備說明書。 2、正常停機(jī)時(shí)間23周時(shí)，無(wú)須特別的保