電站空冷系統介紹

電站空冷系統

內容目錄1電站空冷技術的發(fā)展2空冷系統的種類及工作原理3空冷機組的適用范圍4空冷系統的選擇5空冷機組的經濟性1.電站空冷技術的發(fā)展起源：20世紀三十年代起源于德國。國外電站空冷技術的應用：20世紀30年代應用于小型機組……50年代海勒教授發(fā)明了噴射式（混合式）間接空冷系統……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的發(fā)電機組容量以達到600MW?？绽浼夹g在世界上得到了廣泛應用。1.電站空冷技術的發(fā)展國內電站空冷技術應用的發(fā)展歷程：1966年我國開始研究空冷技術，并進行工業(yè)性試驗－試驗機組25MW，文化大革命中夭折。1984年我國開始建設第一臺引進型混合式間接空冷機組－大同第二熱電廠5＃、6＃機組。1994年我國第一臺自主設計、設備國產化的表面式間接空冷機組－太原第二熱電廠4＃、5＃機組。2000年建設我國第一臺直接空冷6MW機組－2001年發(fā)電2003年我國第一臺200MW機組直冷機組發(fā)電（大一）。2004年我國第一臺300MW機組直冷機組發(fā)電（漳山）。2005年我國第一臺600MW機組直冷機組發(fā)電（大二）。1.電站空冷技術的發(fā)展

2010年12月在寧夏華電靈武電廠投產了2×1000MW超超臨界直接空冷機組，是世界上參數最高、單機容量最大的直接空冷機組。至2010年底我國300MW級以上空冷機組共建成投產150臺左右。無論在數量上還是在單機容量上我國的空冷機組都走在了世界前列。是世界上擁有空冷機組最多的國家。2002年開始我國的電站空冷技術得到了廣泛應用。

3.電站空冷系統的種類電站空冷系統的種類

→直接空冷系統電站空冷系統→→表凝式冷系統

→間接空冷系統→

→混凝式間冷系統2.電站空冷系統的種類直接空冷系統：機力通風的直接空冷系統…自然通風的直接空冷系統…機力通風和自然通風結合式直接空冷系統…間接空冷系統：表面式（哈蒙）自然通風間冷系統…垂直和水平表面式（哈蒙）機力通風間冷系統…垂直和水平噴射式或混合式（海勒）自然通風間冷系統…垂直噴射式或混合式（海勒）機力通風間冷系統…2.電站空冷系統的工作原理2.1直接空冷系統2.1.1直接空冷系統的工作原理電站空冷系統的工作原理2.電站空冷系統的工作原理2.1.2直冷主要特點2.電站空冷系統的工作原理2.1.3直冷組成

2.電站空冷系統的工作原理2.1.4直接空冷系統的運行直接空冷系統冷卻原理是：用大直徑的鋼制管道將汽輪機排出的乏汽引入空冷散熱器后，通過與由動力風機組送出的環(huán)境空氣進行表面換熱，直接將乏汽冷卻為冷凝成水。系統的控制主要是依據汽輪機排汽壓力（或凝結水溫）控制器的指令調節(jié)風機的轉速，風機轉速的提升/降低根據風機轉速級配置圖執(zhí)行，同時每個蒸汽隔離閥依據指令開啟/關閉?？刂频膬热葜饕ǎǘ尽⒄＃﹩印⑦\行、停機（冬季、正常）、冬季防凍保護運行。2.電站空冷系統的工作原理正常運行狀態(tài)下，直接空冷系統的運行控制取決與適時的環(huán)境條件（環(huán)境氣溫、自然風速等）和機組的排汽壓力（或凝結水溫）

，換言之，直接空冷系統風機組的運行狀態(tài)取決機組的排汽壓力的需求（當然是在直接空冷系統的能力范圍之內）。機組所有不同工況的運行對冷端的空冷系統均有不同的要求，這些要求均通過變頻調速系統調節(jié)風機轉速來實現對機組背壓調節(jié)。2.電站空冷系統的工作原理2.2表面式間接空冷系統2.2.1間接空冷系統的工作原理2.電站空冷系統的工作原理2.2.2表面式間冷特點2.電站空冷系統的工作原理2.2.3表面式間冷的組成2.電站空冷系統的工作原理2.2.4表面式間冷的運行同樣是一個將汽輪機的乏汽冷凝成水的過程，與直冷不同的是表面式間接空冷首先由循環(huán)冷卻水與汽輪機下凝汽器內的乏汽進行表面換熱將其凝結成水，被加熱的循環(huán)水由循環(huán)水泵將其送至冷卻塔內的散熱器中通過與環(huán)境空氣進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排出的乏汽，構成了密閉循環(huán)。在正常運行工況下，百葉窗僅在冬季（環(huán)境溫度低于零度時）才進行調節(jié)以防過冷造成散熱器凍壞；在春夏秋三個季節(jié)（環(huán)境溫度大于零度時），百葉窗2.電站空冷系統的工作原理2.2.4表面式間冷的運行全開，機組的運行背壓取決與環(huán)境條件（環(huán)境空氣溫度、自然風速等）。冷卻系統一般由：①循環(huán)系統功能組……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.電站空冷系統的工作原理整個系統依據汽輪機背壓（出塔水溫）來控制運行，可分為：夏季運行模式……冬季運行模式……防凍保護模式……這種系統在主廠房內的部分幾乎與濕冷系統完全一樣，在主廠房外的部分，簡單地說，只是將濕冷塔換成了空冷塔。2.電站空冷系統的工作原理2.3噴射式間接空冷系統2.3.1噴射式間接空冷系統的工作原理2.電站空冷系統的工作原理2.3.2噴射式間接空冷系統的主要特點2.電站空冷系統的工作原理2.3.3噴射式間接空冷系統的組成2.電站空冷系統的工作原理

2.3.4噴射式間冷的運行循環(huán)冷卻水進入混合式凝汽器直接與汽輪機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，經與空氣對流換熱冷卻后循環(huán)水經帶有可以節(jié)能和調壓的水輪發(fā)電機（或調壓閥）再送入混合式凝汽器，完成一個循環(huán)。受熱的循環(huán)冷卻水的極少部分經凝結水精處理裝置，達到鍋爐用水標準后，送入汽輪機回熱系統。2.電站空冷系統的工作原理噴射式間接空冷系統的控制運行較表面式間接空冷系統的運行復雜，主要區(qū)別在水泵功能組和凝汽器的水位控制系統。整個系統依據汽輪機背壓（出塔水溫）來控制運行，可分為：夏季運行模式……冬季運行模式……防凍保護模式……3空冷機組的適用范圍我國空冷機組總容量已超1億千瓦，其中直接空冷機組占到約90%。目前，間接空冷機組在不斷增加，甚至可能出現一邊倒的現象。如何選擇空冷系統型式、不同空冷系統型式適宜條件是什么，汽動給水泵排汽和輔機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題普遍引起關注。國家節(jié)水政策－《中國節(jié)水技術政策大綱》3.2.4條款。大火規(guī)18.2.7條款－規(guī)定干旱指數大于1.5。3空冷機組的適用范圍環(huán)境風速：國外運行電廠最大風速44.4m/s，年平均風速4m/s。國內運行電廠最大風速40m/s，年平均風速4m/s氣溫：世界上投運電廠＋50℃～－52℃,國內＋44℃～－43.6℃。粉塵：應避開諸如水泥廠、石灰廠等嚴重工業(yè)腐蝕性粉塵區(qū)域。地方政府包括環(huán)保部門對廠址附近有特殊要求時。（如防水霧、水體熱污染等）3空冷機組的適用范圍用水指標限制：老廠擴建、“以大代小”、濕冷改造成空冷。

火電廠采用空冷系統的最大優(yōu)點是大量節(jié)水（可比濕冷機組約節(jié)水85％以上）。與常規(guī)濕冷機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)。對于在缺水地區(qū)建設火電廠時，對電廠的合理布局，以有限的水資源擴大建廠容量，緩解與當地工農業(yè)、生活爭水的矛盾，保持當地經濟可持續(xù)發(fā)展具有重要的作用。

4空冷系統的選擇

不同的地理位置和氣候條件對直接空冷和間接空冷系統的應用有著不同程度的影響。針對工程的地理位置和氣候條件應用合理的空冷系統是項目可行性研究的主要任務之一，而目前我國還沒有這方面的相關規(guī)程規(guī)范可遵循，因此，對直接空冷和間接空冷的適用性研究是必須的。這項研究可以通過對已運行機組進行調研、收集資料、結合工程進行數模試驗對比、技術經濟比較的方式進行定性和定量分析得出結論。4空冷系統的選擇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；風場、風速條件：主導風向不明顯宜采用間接空冷；場地條件：場地狹小，宜采用直接空冷，風向不利時，需重點研究防風措施；噪音要求：噪音要求高，無法滿足或代價太高時，應采用間接空冷燃煤價格：燃煤價格高，宜采用間接空冷；電站建設急緩要求：宜采用直接空冷。4空冷系統的選擇

4.2表凝式與混凝式間接空冷選擇濕冷機組改造：宜采用表凝式間接空冷系統。核電機組：出于機組安全性考慮，宜采用表凝式間接空冷系統。常規(guī)空冷機組：兩者皆可。運行經濟性：混凝式。系統簡單性：表凝式。4空冷系統的選擇4.3間接空冷系統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。塔內水平布置：風沙大或在環(huán)境風風速較高地區(qū)采用。塔內水平及垂直聯合布置：1000MW機組，場地狹小時可考慮采用。間冷散熱器型式：鋁制：四排管、六排管。鋼制：兩排管、四排管。4空冷系統的選擇

4.4汽動給水泵排汽及輔機冷卻水空冷系統型式選擇主機排汽采用直冷時：

600MW及以上大機組，小汽機宜采用自然通風兩機一塔表凝式間冷。小機組：小汽機宜采用機力通風表凝式間冷。主機排汽采用間冷時：小汽機冷卻應并入主機空冷系統。輔機冷卻水系統：宜采用機力通風表凝式間冷。4空冷系統的選擇

4.5小結滿足國家政策、水源、煤炭、自然環(huán)境等基本條件；結合工程具體條件初步選擇適宜的空冷系統型式；對空冷系統進行經濟比較，提出最經濟的方案；根據技術比較和經濟比較，按投資方關注的問題，采取不同權重評價，理性選擇適合具體項目的空冷系統型式。

5.空冷機組的經濟性

5.1前提條件：工程條件一樣；環(huán)境氣象條件相同；設計背壓相同－即同型汽輪機；5.1.1不同系統的初投資直接空冷：投資：為基準?；炷介g接空冷：投資：113%～118%。表凝式間接空冷：投資：105％～110%。（小機組差異大，大機組差異?。?.空冷機組的經濟性前提條件：工程條件一樣；設計背壓相同；5.1.2不同系統的煤耗差異直接空冷：煤耗：為基準?；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.空冷機組的經濟性5.2前提條件：工程條件一樣；間冷比直冷設計背壓低幾個kPa；直接空冷：投資：為基準，煤耗：為基準值。表凝間冷：投資：105%～110%＋（3.2～6.0％）/kPa。煤耗：低0.6～1.2g/kwh.kPa。混凝間冷：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.空冷機組的經濟性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，煤耗：為基準值。混凝式間接空冷：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。（大機組、低背壓差異?。?.空冷機組的經濟性

5.4實際運行數據（數據來源－電力企業(yè)聯合會）統計我國前37臺600MW級空冷機組平均供電煤耗在330.61～339.8g/kWh之間；供電煤耗先進值為：330.61g/kWh、優(yōu)良值為：333.33g/kWh、平均值指標為：339.84g/kWh。平均廠用電率為：7.34%；采用汽動給水泵的廠用電率為：5.19%，采用電動給水泵的廠用電率為：8.38%平均綜合耗水率為：0.35kg/kWh。

5.空冷機組的經濟性5.5空冷的效益分析

水耗分析：

空冷機組主要是指汽輪機本體及其凝汽設備，空冷系統主要指汽輪機的排汽通過一定的裝置被空氣冷卻為水的系統；它與常規(guī)濕式冷卻方式（簡稱濕冷系統）的主要區(qū)別是避免了循環(huán)冷卻水在濕