空冷系统简介
自然通风直接空冷系统简介介绍

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2.国内NDC的发展历程
1993年比利时HAMON-LUMMUS公司首先提出Natural Draft Condenser的概念,即后来被广泛谈论的NDC系统,它的核心概念就 是用自然抽风冷却塔替代ACC系统的风扇强制鼓风。但该研究只停留 在空冷凝汽器塔内屋脊水平布置的层面上,简单的说,就是去掉ACC
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3.目前NDC的最新发展
最近SPX公司提出了他们特有的自然通风冷却
系统 (NDC),该系统正在专利申请中。
该技术是基于现有成熟技术的基础上通过创新 发展起来的: (1)自然通风 间接空冷塔的冷却三 角布置 ;(2)六角型直接冷却的垂直SRC布置 (3)ACC系统;(4)单排管(SRC--Single Row tube Condenser ) 。
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表面间接空冷机组原则性汽水系统
国内该系统早期(1993.11 )在山西太原二厂安装,近期300MW和 600MW机组大量安装。
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1.2混和间冷 又名海勒系统。在汽机房内安装有喷射混合式凝汽器,汽机房外建有自然 通风空冷塔。散热器一般也是以冷却三角的方式布置塔外周圈,在冷却三角的 缺口处装有百叶窗,该百叶窗用于调节冷却风量,并且是防冻的主要手段。该 系统还配有循环水泵、能量回收(兼调压)水轮机和膨胀水箱等设备。
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初步掌握了间接空冷系统设计技术。近年来,国内设计院通 过自主研发和与国外公司联合设计,逐步掌握了300MW 、600MW间接空冷系统设计技术。 我国直接空冷系统设计同样经历了与国外公司联合设计 到自主化设计的发展过程。大同二厂二期(2X600MW)扩 建工程为我国投产的首座600MW 大型直接空冷电厂,采用 联合设计模式,空冷系统由GEA 能源技术有限公司负责基 本设计和提供整体性能保证,华北院负责施工图设计;通辽 三期(1×600MW)工程为我国直接空冷系统国产化示范工 程,空冷岛全部由我院自主设计、哈空调自主制造,顾问集 团公司牵头与哈空调组成的联合体共同承担国产化示范工程
发电工程空冷部分

发电工程空冷部分1. 简介发电工程空冷部分是发电站的重要组成部分,它负责对发电机组的热量进行散发,确保发电机组的顺畅运行。
空冷系统通常由散热器、风机、冷却液和控制系统等组件构成。
本文将对发电工程空冷部分的原理、主要组件以及维护保养等方面进行详细介绍。
2. 空冷原理发电机组在运行过程中会产生大量的热量,如果不及时散发,会导致发电机组过热,影响其性能和寿命。
空冷系统的作用就是通过散热器将发电机组产生的热量传递给空气,并通过风机将热空气排出,以保持发电机组的正常工作温度。
空冷系统的散热器通常采用铝制或铜制材料制成,具有良好的散热性能。
它们通过管道和发电机组连接,冷却液在管道中流动,与散热器表面接触,通过传热将热量散发出去。
风机则起到增加空气对散热器的流动速度的作用,加快散热过程。
一般会根据发电机组的功率和散热需求确定合适的风机数量和功率。
3. 主要组件3.1 散热器散热器是空冷系统的核心组件,它通过与冷却液接触,将冷却液中的热量传递给空气。
散热器通常由多排管构成,管道之间通过鳍片连接,以增加散热表面积。
散热器的材质选择常用的有铝和铜,铝制散热器具有良好的散热性能和轻量化特点,适用于大部分发电机组。
3.2 风机风机是用来增加空气流动速度的设备,通过将空气吹向散热器,加快热量传递过程。
风机一般根据发电机组的功率和散热需求进行选择,数量和功率的选择直接影响到散热效果。
3.3 冷却液冷却液是空冷系统中传递热量的介质,一般选择具有良好导热性能的液体作为冷却液,常见的有水和防冻液。
冷却液通过管道与散热器连接,流动时与散热器表面进行热交换,将热量传递给空气。
3.4 控制系统控制系统用于监测和控制空冷系统的工作状态,包括风机的启停控制、温度传感器的监测等。
控制系统可以根据需要进行调节,确保发电机组的工作温度在正常范围内。
4. 维护保养为了确保发电工程空冷部分的正常运行,定期的维护保养是必要的。
以下是一些常见的维护保养措施:•定期检查散热器和风机的工作状态,清除积尘和杂物,保持通风畅通。
电站空冷系统介绍

防冻保护模式……
这种系统在主厂房内的部分几乎与湿冷系统完全一样 ,在主厂房外的部分,简单地说,只是将湿冷塔换成了空
冷塔。
2.电站空冷系统的工作原理
2.3 喷射式间接空冷系统 2.3.1喷射式间接空冷系统的工作原理
2.电站空冷系统的工作原理
2.3 .2喷射式间接空冷系统的主要特点
系统 主 要 特
点
自然风速等)。 冷却系统一般由: ①循环系统功能组…… ②扇区功能组(扇区充水和泄水)……
③旁路阀控制功能组……
④水平衡控制功能组…… ⑤紧急泄水阀控制功能组…… ⑥温度控制功能组等逻辑控制功能组组成……
2.电站空冷系统的工作原理
整个系统依据汽轮机背压(出塔水温)来控制运行, 可分为: 夏季运行模式…… 冬季运行模式……
2.电站空冷系统的工作原理
2.2表面式间接空冷系统
2.2.1间接空冷系统的工作原理
2.电站空冷系统的工作原理
2.2.2表面式间冷特点
系统 主 要 特 表面式空冷系统 注 释
①换热效率较低
②电厂整体占地面积大 ③冬季防冻要求高 ④初投资较大 ⑤真空系统小 ⑥汽轮机背压变幅大 ⑦受自然风影响相对较小 点 ⑧背压较低,热耗相对小 ⑨布置不受夏季主导风向制约 ⑩端差相对较大
两次换热、与直冷换热效果差。
自然通风冷却塔的占地大 百叶窗调节+退段运行 与直接空冷相比 与湿冷相同 全年理想的运行背压在7~ 28kPa。 与直接空冷相比
全年平均运行与直接空冷相比
与混凝式间接空冷相比
2.电站空冷系统的工作原理
2.2.3表面式间冷的组成
序号
1 2 3
表面式空冷系统
凝汽器 循环水系统部分 冷却扇段部分 表面式凝汽器
发电机组直接空冷系统

发电机组直接空冷系统发电机组直接空冷系统简介摘要:本文首先对空冷系统做了简单的介绍,随后重点针对发电厂直接空冷系统做了系统性的论述。
其次,对机械通风直接空冷系统(ACC)进行了性能分析。
最后,对我国空冷电站技术特点做了简单阐述。
关键字:发电机组直接空冷系统机械通风直接空冷系统(ACC)技术特点空冷是指采用翅片管式的冷却器,直接或间接用环境空气来冷却汽轮机的排汽,目前国际、国内得到实际应用的电站空冷系统共有三种:直接空冷系统;采用混合式凝汽器的间接空冷系统;采用表面式凝汽器的间接空冷系统,后两项又称间接空冷系统。
空冷技术早在30年代末即应用于火力发电厂,国内空冷技术研究工作开始于60年代. 我国现在已引进了直接空冷系统的设计和制造技术。
电厂采用空冷系统的最大优点是大量节水,最大缺点是一次性投资高、煤耗高,因此,它最适宜用在富煤缺水地区建设。
翅片管是空冷系统的关键元件,翅片管按形式、材质、加工方式及在冷却元件中的排列而分为很多种类。
根据近年来空冷凝汽器开发与应用情况,直接空冷电厂采用的空冷凝汽器有三排管、双排管和单排管形式。
直接空冷是指汽轮机的排汽直接用空气来冷凝,空气与蒸汽间进行热交换。
直接空冷系统根据其通风方式分为机械通风直接空冷、自然通风直接空冷系统和风机辅助的自然通风空冷。
三种直接空冷系统各有特点,一、发电机组直接空冷系统简介1.电站空冷系统1.1空冷系统的单机容量目前国内外电站空冷是二大类:一是间接空气冷却系统,二是直接空气冷却系统。
其中间接空气冷却系统又分为混合式空气冷却系统和表面式空气冷却系统。
世界上第一台1500KW直接空冷机组,于1938年在德国一个坑口电站投运,已有60多年的历史,几个典型空冷机组是:1958年意大利空冷电站2X36MW机组投运、1968年西班牙160MW电站空冷机组投运、1978年美国怀俄明州Wodok电站365MW空冷机组投运、1987年南非Matimba电站6X665MW直接空冷机组投运。
电站空冷系统介绍.

内
容
循环水泵、泵进出阀门、温度表、压力表、塔 内外循环水管道 冷却三角(钢或铝)及其支座、百叶窗及其执 行机构、扇段进出水阀门、紧急放水阀、管道、 伸缩节、各种支吊架。
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充水系统
补水系统 地下贮水箱
充水泵、高位膨胀水箱、管道、阀门等。
补水泵、管道、管件、阀门。 钢制水箱、水位控制设施。
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④初投资较省 ⑤真空系统庞大 Nhomakorabea平台架设在A列的电气设备之上
与间接空冷相比 主排汽管道、换热器等容积较大
③冬季防冻措施比较灵活可靠 变频调速风机+电动真空隔离阀
特
点
⑥汽轮机背压变幅大
⑦对自然风比较敏感
全年理想的运行背压在9~32kPa。
影响风机吸风能力、热回流现象
⑧平均运行背压较高,热耗大 与间接空冷相比
清洗系统
喷雾系统 充氮保护系统(钢制) 自然通风冷却塔
清洗泵、喷嘴、管道、阀门、各种支吊架。
喷雾泵、喷嘴、管道、阀门、各种支吊架 氮瓶组、减压阀、管道、阀门、各种支吊架 一般为双曲线混凝土塔
2.电站空冷系统的工作原理
2.2.4表面式间冷的运行
同样是一个将汽轮机的乏汽冷凝成水的过程,与直冷
2.电站空冷系统的工作原理
2.1.4直接空冷系统的运行
直接空冷系统冷却原理是:用大直径的钢制管道将汽 轮机排出的乏汽引入空冷散热器后,通过与由动力风机组 送出的环境空气进行表面换热,直接将乏汽冷却为冷凝成 水。 系统的控制主要是依据汽轮机排汽压力(或凝结水温 )控制器的指令调节风机的转速,风机转速的提升/降低 根据风机转速级配置图执行,同时每个蒸汽隔离阀依据指 令开启/关闭。 控制的内容主要包括(冬季、正常)启动、运行、停 机(冬季、正常)、冬季防冻保护运行。
空冷系统

•
•
空冷系统防冻逻辑
1)环境温度持续低于-3℃五分钟时,启动防冻保护。当环境温度持续高于+3℃五分钟时,防冻保护 关闭。 2)当冷凝水温度之一低于25℃,汽机背压设定值增加3kPa。30分钟后如果冷凝水温度仍旧低于 25℃,再随后增加3kPa。 3)逆流风机(每排的3,6单元)依次间隔地停止运行5分钟。 4)空冷启动期间当环境温度低于-10℃时,3、4、5、6排的逆流风机(3,6单元)以20HZ反转,当某列抽 汽温度高于30℃时,该列反转结束。 注:在空冷运行过程中,抽气温度低时,可以在手动模式下,反转逆流风机(反转仅限于逆流风机), 风机反转前必须确证所要反转的风机已停转。
• • • • • • • • • • 1)轴流风机风筒与风机桥架的连接螺栓应无松动。 2)轴流风机轮毂与减速箱输出轴的锁紧螺栓应锁紧。 3)检查轴流风机轮毂轴套与风机轮毂支板的连接螺栓应锁紧。 4)检查风机叶片安装角度应一致。 5)检查现场清洁无杂物。 6)检查电动机和启动设备的接地装置应完整良好,接线良好。 7)检查齿轮箱油位、油温正常(否则启动电加热器)。 8)启动齿轮油泵,油压正常。 9)初次或大修后启动时先点动变频器开关,使风机转动(时间不超过30秒),检查风 机旋转方向是否正确,迎气流看风机叶轮应顺时针方向旋转。 10)试转测定风机的振动值,风机允许振动值小于6.3mm/s,否则应停机检查,查明原 因,排除故障后方可重新启动运转。
单元模块
低压饱和乏汽
排出的不凝气体含20公斤/时 空气和48公/时的蒸汽
蒸汽含量99.999%和20公斤/时空气进入空冷
蒸汽
冷却用风
逆流管束.蒸汽和冷 却水的方向相反
顺流管束.蒸汽和冷 却水的方向一直
冷却水
未被冷却的蒸汽和不凝气体 进入逆流管束
直接空冷系统

运 用 的 直接 空冷 系统 技 术 方 案 。
【 关键词 】 直接 空冷 系统 ; 术方案 ; 技 主要 问题及解决措施
1 空 冷 系统 概 述
空冷系统又称为干式冷却 系统 . 它与常规 的湿式冷 却系统 f 简称 湿冷系统 ) 的主要区别是 : 汽轮机排汽 ( 直接冷却 ) 或凝汽器换热后 的 循环冷却水 ( 间接冷却 ) 通过散热器与空气进行热交换 . 免循环冷却 避 水在湿塔 巾与空气 直接 接触而引起 的蒸发 、 风吹及排污损失 . 并且 消 除 了蒸发水雾 、 排污水对周 围环境 的影响 目 国际、 前 国内得到实际应 用 的电站空冷 系统共有 三种 : 直接空冷 系统 、 采用混合式凝汽器 的间 接空冷系统和采用表面式 凝汽器 的间接空冷系统 . 后两项总称间接空 冷系统 。直接空冷系统具有设备少 、 占地面积小 、 初投资较小 、 系统相 时 仅 计 及 61 横 切 风 T/ Ts 对简单 、 运行灵活等优点 选用不同的迎面风速会得到不同的换热面积 迎面风速提高可以 直接空冷系统的工 艺流程为 : 汽轮机排出的乏汽由主排汽管道引 提高散热器 的传热系数 , 散热器面积可 以相应减小 , 减少初投资 : 与 但 出汽机房“ ” A 列外 . 垂直上 升到一定高度 后水平分管 . 再从水平 分管 此同时 . 通风量 的增加会带来风机能耗 的增加 , 提高系统运行成本 。 本 分 出支管 . 直上升引至空冷凝汽器顶部 . 垂 蒸汽从上部联箱 进入 空冷 优化一共选择 5 个方案进行迎面风速的优化 . 21d~ . / 间, 从 . r 2 m s 计 rs 5 凝 汽器 . 轴流冷却风机使空气流过凝 汽器外表面 . 空气进 行表面换 与 算出5 个空冷凝汽器面积和风机系统 的主要参数 然后计算出每个 方 热后冷凝 冷凝水 由凝结水管 汇集至凝结水箱 . 经凝结水泵升压并精 案的一次投资 , 包括空冷散热器 、 轴流风机 、 减速机 、 变频器 、 电机 、 钢 处理后 . 送至汽轮机热力系统 结构平台等 . 同时进行年净发电量的计算 最终采用年总费用最小 的 方法综合评定选出最优方案 2 直接 空冷 系统技术方 案 232 空冷凝 汽器管翅片管的选择 .. 2 1 系统 概 述 . 翅片管是空冷 系统的关键元 件 . 片管按形式 、 质 、 工方式及 翅 材 加 直接空 冷系统的工艺流程 为 : 汽轮机排 出的乏汽 , 从 经由主排汽 在冷却元件中的排列而分为很多种类 根据近年来空冷凝汽器开发与 管 道引出主厂房 “ ” A 列外 , 垂直上升 到一定的高 度后 . 出若 干根支 应用情况 . 分 电厂采用的空冷凝汽器有三排管 、 二排管和单排管形式 管 流向空冷凝汽器顶部的配汽联 箱 乏汽通过配汽联箱 流经空冷凝汽 单排管空冷凝 汽器采用钢覆铝管钎 焊铝翅 片结构 . 排扁平管规 单 器 的翅片管束时 . 与翅片管外部被轴 流风机吸入 的大量冷空气进行表 格 为 2 9 1r 1  ̄ 9 m,壁 厚 为 15 m;翅 片 规格 为 2 0 lmm,壁厚 为 a .m 0 x9 面热交换 , 将乏汽的热量带走凝结为水 凝结水 由凝结水管收集排至 02 mm. .5 翅片问距 23 双排管空冷凝汽器采用矩 形碳钢 翅片嵌套 . mm 凝结水箱 .再由凝结水泵升压 经精 处理后送至汽轮 机热力系统再循 在椭 圆碳钢基管结 构. 通过热浸锌使翅片和基管结合 在一 起 椭 圆管 环 规格 为 lO 2 mm.壁 厚为 15 翅片规格为 19 4 mm.厚 度为 OxO . mm X5 1 22 直接空冷 系统主要特点 . 03 rm 三排管空冷凝汽器采用椭 圆型碳钢翅片嵌套在椭 圆碳 钢基 .a 5 2 . 汽轮机背压变动幅度大 汽轮机排汽直接 由空气冷凝 . .1 2 其背压 管结构 . 通过旋转缠绕使翅 片和基管结合在 一起 椭圆管规格 为 7  ̄ 2 随环境 空气气温变化而变化 ,厂址 地区 四季气温及 昼夜 温差变化较 2m . 0 m 壁厚 为 1 m 翅片规格 为 9 x 6 m 厚度为 0 5 m . m. 5 4 4 . m. 7 . r 。冷却 3a 大. 要求汽轮机有较宽的背压运行 范围 元件各有特点 . 单排管防冻特性优 于双排 管和三排管 . 双排 管和三排 222 真空系统庞大 汽轮机低压缸排 出的乏汽 . .. 经大直径 的排汽管 管 随迎面风速的增加换热性能增加 明显 道 引出主厂房外 , 用空气作为冷却介质通过钢制散热器进行表面热交 在空冷 系统优化过程 中. 由于受 噪音的限制 . 空冷凝 汽器迎面风 换, 冷凝排汽需要很大的冷却面积 . 导致真空系统容积庞大 速控制在 2 m s . / 左右 . 3 因此空冷凝汽 器总散热面积较大 . 高迎 面风 提 2 _ 电厂整体 占地面积小 由于直接空冷凝汽器采用机械通风 . .3 2 占 速. 可提高空气侧的散热系数 . 减少空冷凝汽器 的总散热 面积 地 面积小于 自然通风冷却塔 , 而且布置在汽机房 A列外 高架平台上 . 24 直接空冷系统设备选择及布置 . 平 台下面仍可布置变压器 、出线 架构 和空冷风机配 电间等建构筑物 . 241 空冷凝汽器 -. 占地空 间得 到充分利用 . 使得电厂整体 占地 面积相对减小 根据数模计算结果 . 考虑到抵御大风的能力 . 采用 的方案为 3 个 6 2 . 厂用 电量增加 直接空 冷系统所需 的空气 由大直径的风机提 冷却单元 , .4 2 推荐每台机空冷凝 汽器的配置如下 : 冷却 单元数 :6翅片 3: 供 ,本工程设计的轴流风机数量 为 7 2台 为 了抵御强横风 的不利影 总面积 : 7 9 m : 9 77 2 7 每台凝汽器配汽管道 : 排 : 6 基管横截面尺寸 (m : m ) 响. 需要配套高功率的 电机 2 9 x 9 基管 壁厚 ( m :.; 片外形 尺 寸( l :0 x 9 翅 片 厚度 1 l ; 1 11 翅 3 1 5 iT 2 0 1 ; n1 ) 2 . 防冻措施灵活可靠。直接 空冷 系统可通过风机 的变频调速 、 .5 2 停 (m)O2 。 m :.5 运部分或全部风机来调节空冷凝 汽器 的进风量 . 或使风机反转吸取热 242 轴流低噪音风机 .. 风来 防止系统冻结 , 调节相对灵活 , 效果好 、 运行可靠。 空冷凝汽器每个基本单元配一 台风机 . 台机组共配 7 两 2台风机 . 23 直接空冷系统优化设计 . 空冷风机采用变频调速布置方案 采用变频调速 电机 . 运行控制灵活 ,
汽轮机冷端系统-空冷系统简介

2 0 1 5 年第2 1 期 ( 总第3 3 6 期 )
悯南 熬 揍
( C u m u l a t i v N e t o y N . 2 O 1 . 2 0 1 5 统—— 空冷 系统简介
刘 东
( 甘 肃电投 金 昌发 电有 限责任公 司 ,甘肃 永 昌 7 3 7 1 0 9 )
l 概 述
我 国南方水资源较丰富 ,但 中西部地区水资源 比较 匮乏,随着中西部地区经济建设的发展,水资源逐渐成 为制约我国中西部地区发展的重要因素。火电机组采用
空 冷 技术 后 , 电厂 的耗水 量 比湿 式循 环 冷却 系统 耗 水量
分 为 以下三类 :
2 . 2 . I 汽轮机做 完功 的乏汽与冷却水混合换热的 间接空气冷却系统。汽轮机做完功的乏汽排入混合式凝
过 凝 汽 器 中 不锈 钢 管 与 管 内流 动 的 冷 却 水 进 行 表 面 换 热 , 乏汽 冷 凝 后 , 用凝 结 水 泵送 至 热 力 系 统 中 进 行 循 环 。管 内流 动 的冷却 水 带走 热量 ,通 过 循环 泵升 压后 ,
送入 间冷塔 内的热水环管,通过热水环管将热水再送入
2 发电厂空冷系统的方式
2 . 1 直接空气冷却系统 直接 空 气 冷 却 系 统 , 又 称 为 直 接 空 气 冷 却 凝 结 系
统 。汽轮 机 作完 功 的乏汽 经 排汽 大 管道 送至 布置 在 室外 的 空气凝 汽 器 的空 冷散 热器 中, 由冷却 风扇 将 空气 送至 空 冷 散 热 器 外 流 动 ,冷 却 管 内 的排 汽 ,使 排 汽 凝 结成
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空冷系统简介
1 空冷系统简介
1.1 空冷技术方案介绍
在火力发电厂中采用的空冷系统形式有:直接空冷系统、混凝式间接空冷系统、表凝式间接空冷系统。
直接空冷系统是将汽轮机排汽由管道送入称之为空冷凝汽器的钢制散热器中,直接由空气冷却。
混凝式空冷系统由于有水轮机和喷射式凝汽器等系统设备,设备多系统复杂,使得整套系统实行自动控制较难;而表凝式间接空冷系统与常规的湿冷系统比较接近,也是通过两次换热,以循环冷却水作为中间冷却介质,循环冷却水由水泵加压后,进入凝汽器冷却汽轮机排汽,热水进入自然通风冷却塔由空气冷却。
表凝式间接空冷系统与湿冷系统不同之处是在冷却塔内(外)布置着钢(铝)制散热器,热水与空气不接触,进行表面对流散热。
直接空冷系统
直接空冷系统主要由排汽装置、大排汽管道(包括大直径膨胀节、大口径蝶阀等)、钢制空冷凝汽器、风机组(包括轴流风机、电动机、减速机、变频器等)、凝结水系统、抽真空系统(包括水环式真空泵)、清洗系统等设备构成。
空冷凝汽器布置在汽机房A列外的高架空冷平台上。
直接空冷系统是将汽轮机排出的乏汽,通过排汽管道引入钢制空冷凝汽器中,由环境空气直接将其冷却为凝结水,多采用机械通风方式。
其特点是:设备较少,系统简单,调节灵活,占地少,防冻性能好,冷却效率高;直接空冷受环境风的影响较大,运行费用较高,煤耗较大,风机群产生一定噪声污染,厂用电较高。
表凝式间接空冷系统
表凝式间接空冷系统是指汽轮机排汽以水为中间介质,将排汽与空气之间的热交换分两次进行:一次为蒸汽与冷却水之间在表面式凝汽器中换热;一次为冷却水和空气在空冷塔里换热。
该系统主要由表面式凝汽器与空冷塔构成,采用自然通风方式。
表凝式间接空冷与直接空冷相比,其特点是:
冬季运行背压较低,所以煤耗较低;由于采用了表面式凝汽器,循环冷却水和凝结水分成两个独立系统,其水质可按各自的水质标准和要求进行处理,使水处理系统简单、便于操作;表凝式间接空冷塔基本无噪声,满足环保要求;空冷塔占地大,冬季运行防冻性能较差。
混凝式间接空冷系统
典型的混凝式间接空冷系统组成:主要由混合式(喷射式)凝汽器、全铝制的福哥型冷却三角散热器(带百叶窗)、(预热/尖峰冷却器)、自然通风冷却塔、循环水泵组、循环水管路、回收水能的水轮发电机组、贮水箱、充水
泵组、稳压泵组、散热器清洗系统等设备构成,散热器垂直布置在塔外。
空冷电厂的冷却系统主要有3 种方式, 即直接空冷系统、表面式凝汽器间接空冷系统和混合式凝汽器间接空冷系统。
直接空冷系统是指汽轮机的排汽引入室外空冷凝汽器内直接用空气来冷凝。
其工艺流程为汽轮机排汽通过大直径的排气管道引至室外的空冷凝汽器内, 布置在空冷凝汽器下方的轴流冷却风机驱动空气流过冷却器外表面, 将排汽冷
凝为凝结水, 凝结水再经泵送回汽轮机的回热系统。
基于防冻的要求, 直接空冷系统一般需设置顺流凝汽器和逆流凝汽器。
其系统中大部分蒸汽在顺流凝汽器中被冷凝, 剩余的小部分蒸汽再通过逆流凝汽器被冷凝。
在逆流凝汽器中, 由于蒸汽和凝结水的运动方向相反, 凝结水不易冻结。
在逆流凝汽器的顶部设有抽真空系统, 可将系统内的空气和不凝结气体抽出。
与其它空冷系统相比直接空冷系统的主要特点为: (1) 冷却效率高。
取消了二次换热所需要的中间冷却介质, 而直接由空气冷却汽机排汽, 换热温差大, 冷却效率高。
(2) 占地面积小。
空冷凝汽器高位布置在汽机房A 排外平台上, 平台下仍可布置变压器等设备和建筑物。
(3) 投资较小。
(4) 系统调节灵活, 冬季运行防冻性能好。
可通过调整风机转速或风机数量来调节进风量, 以适应热负荷及气温的变化并防止空冷器内部结冰。
(5) 采用大型风机群通风, 厂用电量高。
(6) 检修维护工作量大。
(7) 运行时噪音大。
(8) 真空系统容积大。
直接空冷系统的基本单元称为冷却段, 是指一台风机与数组翅片管束的总成。
风机与安装其上呈A 型布置的翅片管束组成一个冷却三角, 翅片管束布置的顶角约为60°。
直接空冷凝汽器用空气直接冷却,其主要装置就是将空气冷凝器支架在一定高度的大面积平台上,一般安装在40m以上的高空,直接利用周围的空气进行鼓风冷却,空冷平台暴露在大气之中,其换热效率不但直接受到其环境风向和风速的影响,还会受到其地形的影响,所以空冷平台必须根据当地条件进行个别设计[2]。
直接空冷凝汽器的工作原理,如图1-3和图1-4所示,从汽轮机排出的蒸汽通过大直径的蒸汽管道输送到各单元管束上部的蒸汽分配管,首先进入主管束,以顺流方式从上向下流动,,每组束由组成A型的两个管束构成,顺流管束是冷凝蒸汽的主要部分,把,可把80%左右的蒸汽冷凝成水,然后,剩余的蒸汽和不可凝气体一起沿着凝结水汇集管进入逆流管束直至被完全冷凝。
凝结水沿着凝结水管流到凝结水箱,不可凝气体被真空装置抽走,设置逆流管束主要是为
了能够比较顺畅的将系统内的空气和不凝结气体排出,防止运行中在空冷凝汽器的某些部位形成死区,以防冬季出现冰冻的情况。
在每个单元的下部由一个轴流风机提供所需要的冷却空气。
管束由翅片管组成。
在每个单元的下部由一个轴流风机提供所需要的冷却空气。
管束由翅片管组成。
直接空冷凝汽器的核心元件由50年代的圆管圆翅片四排管;发展到70年代矩形翅片椭圆管的双排管;再到90年代的蛇形单排管发展过程如图1-5所示。
翅片之间为流体(空气)的流道,流体流过与管壁和翅片之间进行对流换热,从而冷却从汽轮机出来的高温蒸汽。
空冷技术分类
电站空冷技术分为两大类:一类是直接空冷发电技术,另一类称为间接空冷发电技术。
电站的直接空冷系统,又称为空气冷凝器系统(Air-Cooling
Condenser),简称ACC。
是用空气通过鼓风或者引风形式,直接对汽轮机乏汽进行冷却和冷凝,其主要特征是换热管的基管尺寸直径大,换热系数高,系统采用冷却三角单元布置。
直接空冷系统可根据散热器管束翅片管排数分为3种:三排管(翅片套或者绕在椭圆形截面基管上,早期技术采用圆形截面基管),双排管(长方形翅片套在椭圆形截面基管上),单排管(基管截面为扁平形,又称为大扁管)。
单排管技术由国外公司于1995年开发成功。
相对另外2种管束形式而言,具有重量轻,传热效率高,抗冻性能好等优点,但单排管材料为单面镀铝的钢基管,采用钢板与铝翅片进行钎焊的组装工艺,材料成本较高。
特别是单面镀铝的钢板制成钢管时,对材料镀层有较高的传热性能和力学性能等要求。
目前,世界上单机容量最大的直接空冷机组为中国华电灵武二期1000MW超超临界直接空冷机组,其次为澳大利亚KogenCgreek750MW空冷机组。
图1为直接空冷系统示意图。
图1直接空冷系统示意图
海勒式间接空冷系统,见图2所示。
海勒系统冷却水和锅炉给水混流,而大容量高参数机组对给水品质要求更加严格,水质处理和控制较为困难,因此海勒系统在大容量机组上应用较少。
目前,单机容量最大的海勒式间接空冷机组为伊朗ARAK4×325MW机组和伊朗SAHAND2×325MW机组。
图2海勒系统示意图
另一类是哈蒙式(表面式)间接空冷技术,将冷却水和汽水系统严格分开,冷却水及汽水系统通过常规水冷或类似的表面式凝汽器进行热交换。
图3为哈蒙系统示意图。
图3哈蒙系统示意图
哈蒙系统是在海勒系统上发展形成的,与常规的水冷系统比较接近。
由于汽水系统单独成回路,因此水处理和控制要求和常规水冷基本相同。
目前,单机容量最大的哈蒙式间接空冷机组为南非Kendal6×690MW机组。
在单排管技术诞生前,国际市场上以间接空冷技术占主导地位。
单排管的发明解决了直接空冷管束散热面积不足的问题,国际上,直接空冷和间接空冷的装机容量比已提高至7:3。
直接空冷系统与间接空冷系统相比,具有投资省、占地少、防冻手段灵活可靠等优点,目前,直接空冷技术还存在一些问题,如风机群发出的噪音及能源消耗较多等等。
在夏季遭遇强阵风时,易受热风回流的影响,降低了冷却效率,严重时,甚至会引起机组跳闸。
同样容量的间接空冷机组的初期投资高于直接空冷机组,换热效率也比较低,但是间接空冷系统可利用自然通风进行冷却,可以大幅减少空冷系统运行时的厂用电量,而且间接空冷机组的冷却塔建得比较高,对环境风的影响不敏感,从而避免了热风回流的对机组效率影响。
间接空冷系统还可以根据场地情况,将冷却塔建成高度更高的“瘦高塔”,虽然增加了制造成本,但可以节约场地,在土地资源较为紧张的某些地区具有一定优势。