直接空冷系统技术示范书

直接空冷系统技术规范书

项目名称：。。。。。能源有限公司1×75t/h中温中压尾气锅炉+1×12MW汽轮发电机项目

需方：。。。。。热电厂

设计单位: 。。。。。西安设计工程有限责任公司

使用方: 。。。。。热电厂

投标方：

2017年2月16日

目录

一.总则

二.设备的运行条件

三.设备规范

四.技术要求

五.供货范围

六.设计、制造、验收标准

七. 监造

八. 技术资料要求

九.技术服务联络方式

一. 总则

1.1 本规范书的使用范围，仅限于。。。。。能源有限公司1×75t/h中温中压尾

气锅炉+1×12MW汽轮发电机项目，本期工程共安装1台中温中压75t/h的炭黑尾气锅炉及1台12MW空冷抽凝式汽轮发电机组，汽轮机排汽冷凝系统采用直接空冷系统。它包括本体、附属部件的功能设计、

结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。

1.2 本规范书提出的是最低限度的技术要求，并没有对所有技术细节作出规

定，也未具体引述有关标准和规范的条文。投标方应保证提供符合本规范书和工业标准的优质产品。

1.3 如果需方有除本规范书以外的特殊要求，应以书面形式提出，并对每一

点都作详细说明，载于本规范书之后。

1.4 如投标方没有以书面对本规范书的条文提出异议。那么需方可以认为投

标方提出的产品完全满足本规范书的要求。

1.5 本规范书为订货合同的附件，与合同正文具有同等法律效力。

二. 设备的运行条件

2.1直接空冷系统的安装位置：主厂房汽机间尾部，架空于道路上，单排室外布置。

2.2设备运行环境条件

大气压力：年平均气压904.8 mbar

相对湿度：年平均52 %

年平均气温：19℃

绝对最高温度45.5 ℃

绝对最低温度-19.9 ℃

风速及风向：年平均风速 2.3 m/s,

主导风向：

年平均降雨量501.6 mm

最大积雪深度150mm

最大冻土深度610 mm

地震烈度：7度

三. 设备规范

3.1 设备名称：直接空冷系统岛

3.2数量：1套，

3.3设计和运行条件

汽轮发电机组参数：（由买方提供）

汽轮机排汽背压：15kPa

汽轮发电机组额定功率：12MW

汽轮机排汽量：68t/h

排汽焓：2598kJ/kg

额定排汽温度：54℃

四、技术要求

4.1技术要求

4.1.1制造厂提供的设备应为国内先进水平的、全新的，经质量检验合格的产

品并对所提供设备的保证期负责。

4.1.2直接空冷系统连续运行时间不低于7500小时；小修间隔一年，大修间

隔4年。直接空冷系统的设计使用寿命不小于30年。

4.1.3整套机组能承受地震烈度为7度。

4.1.4作为整体的直接空冷系统，为保证空冷凝汽器的散热性能、防冻保护和

安全经济运行等，卖方确保供货清单上所列各分系统（如：抽真空系统、凝结水系统、排汽管道系统等）的设备材料完整性，而且所选择的这些设备和材料是技术上先进、成熟，经济上合理的产品，在各种运行工况下能使系统安全、可靠地运行，并便于试验、检修和维护。

4.1.5在夏季空气干球温度为30℃，单台汽轮机的排汽量为68t/h，排汽焓为

2598kJ/kg，风机100％转速的情况下，应保证汽轮机排汽口处背压不大于15kPa。

4.2系统基本要求

4.2.1空冷凝汽器系统

4.2.1.1推荐主要数据如下（单台）：

空冷凝汽器总散热面积：厂家定

迎面风速： 2.35 m/s

冷却单元数：4个

风机直径：厂家定

风机配套电机功率：厂家定；

电机防护等级IP54

空冷凝汽器平台高度：厂家定

4.2.1.2空冷凝汽器管束

直接空冷系统凝汽器管束采用防冻性能好和换热效率高的单排管产品（单面覆铝钢基管，外部钎焊铝翅片）换热管型。

在所有的正常运行条件下，翅片管束不应有水平和垂直方向变形，其翅片也不应有变形发生，翅片应有足够的刚度和强度，能够承受高压水冲洗而不损伤变形。

4.2.1.3空冷凝汽器管束布置

空冷凝汽器应由顺流（指蒸汽和凝结水的相对流动方向一致）管束和逆流（指蒸汽和凝结水的相对流动方向相反）管束两部分组成。具体布置以厂家供货为准。

为保证系统的真空气密性，冷凝器的管束、集管、蒸汽分配管道及阀门均应采用焊接连接。

冷却管束的安装及布置应不影响风机、电机等设备的起吊和检修。4.2.2空气供给系统

空气供给系统由立式轴流风机、齿轮箱、驱动风机的电动机、风筒、防护网、振动开关等组成。每个空冷凝汽器冷却单元配置一台风机，单台机组共配置4台风机组。

风机调节方式采用变频调速。由于变频调速是无级调速，可以任意改变风机转速（逆流段风机可反转）来调节风机风量，使得汽轮机运行曲线平滑，在冬季运行时，可以将汽轮机控制在较低背压下运行而不至于使散热器冻结，从而提高机组在冬季运行的经济性。另外，采用变频调速后，在夏季高温期，方案设计按照风机可达到110%转速超速运行，这样可以增大空冷散热器的通风量，可以降低汽轮机的运行背压，提高发电量。

4.2.3排汽管道系统

主排汽管道和通向空冷凝汽器的排汽支管管径以厂家设计为准，供货方应在其外部焊接加固环，并应在排汽主管道上设人孔门，用于检修以及设置保护空冷凝汽器的爆破膜（安全隔膜）。

排汽管道热补偿的设计原则是：排汽管道由于温度变化以及其它荷载引起的位移由设置在管道上的补偿器吸收。管道产生的位移和室外排汽管道上作用的风荷载（包括地震荷载）、以及由于不均匀沉降所产生的力和力矩，都不允许在汽轮机低压缸座上产生不能承受的反作用力和力矩。在水平布置的主排汽管道上设压力平衡式补偿器，在竖直布置的排汽支管上设铰链式补偿器。在管道不同位置设固定、滑动支座和弹簧支吊架。上述内容将在基本设计中，利用管道应力分析软件，通过对排汽管道系统进行详细的三维应力分析计算和受力管件有限元分析计算，确定具体补偿形式以及支吊架形式和管道结构尺寸。供货方在供货时应提供排汽管道应力计算书，供甲方参考使

用。

4.2.4凝结水收集系统

凝结水从每列逆流管束下部经管道引出，至空冷平台边缘汇总凝结水管道，引入凝结水箱中。凝结水管道外应设计有保温层，以防过度散热。

4.2.5抽真空系统

抽真空管道应从每列空冷凝汽器逆流冷却单元顶部接出，至空冷平台边缘汇集到总管，再接至抽真空设备。

抽真空设备采用两台水环真空泵。

4.2.6清洗系统

设高压水冲洗系统，定期冲洗管束表面，以保持良好的换热性能。该系统应包含以下各分系统：

（1）输水管道系统由高压水泵、不锈钢与高压软管用快速连接器组成；

（2）传动系统由同步齿带与同步轮带动清洗小车在不锈管矩管桁架上纵向移动清洗喷头；

（3）传动动力系统由步进电机和步进电机伺服放大器与CNC可编程控制器组成；

（4）不锈钢导轨；

（5）控制馈电系统等。

（6）设计空冷岛定期冲洗蓄水箱，空冷岛系统实现自动冲洗。

清洗系统垂直方向程控可自动移动。以保证此系统在空冷凝汽器热态或冷态均能够进行清洗。一年应清洗2～3 次。

清洗设备由供货方成套提供。

4.2.7仪表和控制系统

4.2.7.1控制方式和控制水平

控制方式：直接空冷系统在机炉控制室由PLC进行控制。在就地人员的协助下，实现直接空冷系统的正常启停；实现正常运行工况的监视和调整；实现异常工况的报警和紧急事故的处理。

控制水平：空冷系统按分级控制水平考虑，提供空冷系统的组、子组及驱动级控制的设计。空冷系统的启动、停止、正常、低负荷运行以及防冻保护等作为一个组进行考虑；一个子组项被定义为某个设备组，如：抽真空系统启动和运行或每组冷却风机及相关设备分别构成一个子组；对逻辑规律性不强,但需远方操作的辅机、阀门设驱动级控制。这些功能在顺序控制系统（SCS）中完成，以便SCS 通过联锁、联跳和保护跳闸功能来保证被控对象的安全。同时系统向数据采集和处理系统（DAS）提供空冷系统有关的重要测点信号及设备状态信号的设计，以便DAS 系统及时向操作人员提供有关的运行信息，实现安全经济运行。根据机组的负荷（空冷凝汽器的热负荷）和环境温度，提供有关汽轮机背压、凝结水温度、抽真空温度等参数控制的优化设计，这些功能在模拟量控制系统（MCS）中完成，

以确保汽轮机在允许安全运行的范围内经济运行。

控制系统的功能应包括：数据采集和处理系统（DAS）；模拟量控制系统（MCS）；顺序控制系统（SCS）。各系统间通过总线共享信息。数据采集和处理系统（DAS）连续采集和处理与空冷系统有关的重要测点信号及设备状态信号，以便DAS 系统及时向操作人员提供有关的运行信息，实现安全经济运行。一旦发生任何异常工况，及时报警。基本功能如下：模拟量控制系统（MCS）根据机组的负荷（空冷凝汽器的热负荷）和环境温度，对有关参数如：排汽压力、凝结水温度、抽真空温度等参数进行调节，以确保汽轮机在允许安全运行的范围内经济运行。

顺序控制系统（SCS）的设计以子组级控制水平为主，每个单独的系统配备一个单独的功能组（FG）或称自动控制组。启动、正常和异常工况以及停机时的控制由主控功能组来实现控制。

一个子组项被定义为某个设备组，如：每组冷却风机及相关设备分别构成一个子组。单台风机或风机组的启停是按照风机转速级配置并由汽轮机排汽压力控制器来实现控制的。运行人员可以改变子组的运行/控制方式。在手动方式下，运行人员可以操作子组中的所有设备。

自动运行方式下出现故障/人工中断指令，子组控制程序中断，停止在中断位置或恢复到安全状态。

顺序控制系统的主要内容包括：真空泵系统的顺序控制、冷却风机的

顺序控制。

直接空冷系统的测点应齐全，位置准确，能真实反映系统的实际运行情况。

4.2.7.2热工检测系统

直接空冷系统的检测仪表应齐全，位置准确，能真实反映系统的实际运行情况，设计时应考虑设置必要的系统性能测试所需要的临时测点。设计中考虑的主要测点应设置有：汽轮机的背压、温度，疏凝结水箱压力、温度、水位，凝结泵进、出口压力，各列空冷凝汽器下联箱凝结水出口温度和逆流区的抽气温度，环境温度、真空泵的入口压力，空冷风机电机的电流、转速等。对于重要测点应采用3 取2 的方式来保证测量值的准确性。

热电阻（Pt100 铂热电阻）采用三线制，仪表设备和机柜的防护等级，室内为IP32；室外为IP55。

4.2.7.3空冷凝汽器的控制原则

(1) 风机控制

ACC 系统的自动控制应以优化的热力计算结果为依据，按发电机组热力计算的研究结果，以及工艺管道的布置结构，对风机的控制进行合理的风机转速级配置。

风机转速的控制：每一台风机电机配备一台独立的变频器，使风机可以在最大和最小转速间运行。系统允许带风机电机达到110％速度运行。

风机的保护：每个风机单元装有风机振动开关，当振动开关探测到不正常的大幅震动发生时，开关启动，把各自的电机通过控制系统关闭掉，并发送一个报警指令到主控室。正常的风机要再次启动，只有在先确认报警故障开关的情况下才可以重新启动。

减速箱应装配有油流量/压力开关，当相应的风机单元机油流量/压力下降到最小值以下时，则保护性关掉该单元风机。

(2) 调节风机的作用

无论负荷如何变化以及环境温度值的变化，根据风机转速级配置表，通过调节风机转速，使汽轮机的排汽压力保持在一个设定范围内。在最低负荷下以及环境温度低于设定值(比如+2℃)时，控制风机的转速和启停。

按照风机转速级配置表，通过改变风机的转速可以使冷却空气的流量与运行条件(各种蒸汽负荷和冷却气流的温度)相协调，从而使汽轮机排汽压力(设定值)保持恒定。

ACC 的优化控制策略是指在当时空气的干球温度和风速环境下，使给定负荷下的机组具有高安全性和经济性。优化的是连续控制的，并且在事先给定的外界边界条件内进行。当环境超过边界后，ACC 调节器以最大安全方式运行，这时不再考虑经济最优化。

在正常运行条件下，主导控制变量是排汽压力。三个压力传感器在三个选择的逻辑外面分两部分测量排汽管道压力。压力控制器通过控制风机

驱动器频率控制系统。为了保证规定的运行条件，当排汽压力上升或下降时，风机驱动速度要相应变化。如果排汽压力是主导控制变量，当排汽压力低于预先调整的设置点时，不需要进行其他的控制活动。

为了考虑冬季寒冷条件下的运行条件和防止此系统凝结水的过度冷却，排汽压力控制变量可以自动被凝结水温度控制变量或者逆流管束抽气口抽气温度变量所代替。由于通过改变经过热交换器的空气流量，得到的温度和压力变化速度较慢，控制设备考虑到所有交互作用足够的延迟时间。否则，可能发生振荡。

4.2.8支撑钢结构和平台

4.2.8.1总体布局

机组应集中布置，空冷凝汽器单元数量和排列方式由供货方确定，机组结构应包含在一个呈矩形的构架系统中，钢架梁与主体立柱相连接，支撑在混凝土立柱的中心，机组平台一侧设一部由地面至平台的步道楼梯。

4.2.8.2柱网布置

柱网布置以供货方提供数据为准。

4.2.8.3钢架体系空间结构

支撑钢结构主要支撑：

固定换热器管束的A 型框架;

固定电机和减速机的风机桥架;

固定风墙板的平台四周挡风墙立柱;

固定人行步道板的平台四周辅梁。

每个冷却单元之间应装设隔墙及门，避免各冷却单元之间风的相互干扰。A 型架上部应设吊车轨道，用于检修和更换风机组设备。平台主步道上部也应设吊车轨道。

4.2.9管道、阀门、附件及支吊架

管道、阀门、附件及支吊架等零部件材料的选取等级以及工作参数的确定应符合相关标准，并能适应室外的自然环境状况和全部运行工况，并留有一定的裕量。

所有管道间连接均采用焊接连接，管道端口符合有关的标准规定。

真空系统的阀门采用真空密封阀，以保证空气不漏入真空系统。

所有阀门及附件都操作灵活，开启和关闭的速度应稳定。

管道及所有金属件外表面均进行防腐处理，并根据需要在管道上采用支架、吊架、弹簧吊架等。

根据有关标准、人员安全和系统防冻方面的情况，对相应管道进行保温。

管道及支吊架的使用寿命应不低于30年。

五、供货范围

5.1总的要求

卖方应提供全套的空冷系统设备和必要的证明设备性能的技术文件。

作为整体的直接空冷系统，为保证空冷凝汽器的散热性能、防冻保护和安全经济运行等，卖方确保供货清单上所列各分系统（如：抽真空系统、凝结水系统、排汽管道系统等）的设备材料完整性，而且所选择的这些设备和材料是技术上先进、成熟，经济上合理的产品，在各种运行工况下能使系统安全、可靠地运行，并便于试验、检修和维护。

5.2直接空冷系统供货范围

卖方应提供详细供货范围内的设备清单（按系统分类）。卖方提供（1×12MW机组）的空冷系统的设备包括：

5.2.1空冷凝汽器包括：

从排汽装置出口至蒸汽分配管接口处管道及附属设施，及蒸汽分配管、空冷凝汽器顺逆流管束、管束上下联箱、钢制A型构架、A型构架内的起吊钢梁、每个冷却单元的隔墙、分隔墙、两街之间的步道、平台上的爬梯（如果有）、钢平台、挡风墙及封板、连接件等。

5.2.2冷却风机包括：

冷却风机、配套电动机、减速箱、震动开关、导风筒、防护网、风机桥架及风机组本体必备的仪表（如：油温、油压仪表等）、连接件等。

5.2.3抽真空系统包括：

抽真空系统内的真空泵、连接管道、管道系统的支吊架和膨胀节（如需

要）、连接件等。

5.2.4凝结水系统包括：

凝结水泵及连接管道、管道系统的支吊架和膨胀节（如需要）、连接件等。

5.2.5钢结构：

混凝土柱顶上和钢平台以下之间的钢桁架。

5.2.6清洗水系统：

包括从清洗水入口处到平台上的空冷凝汽器所需的全套清洗设备、管道、驱动设备、控制盘、连接件等。

5.2.7楼梯：接口在地面混凝土基础柱顶。

5.2.8空冷控制系统PLC全套控制机柜及仪表（不含电缆、桥架、线管等）5.2.9空冷变压器出端以后配电系统的全套配电气柜（不包括空冷变压器、电缆、桥架、线管等）

卖方应提供详细供货范围内的设备清单（按系统分类）。

5.3直接空冷系统设计接口

5.3.1排汽管道接口在汽轮机排气装置出口处。

5.3.2凝结水管道的接口在汽机房A列外一米处。

5.3.3空冷凝汽器支撑平台接口在钢筋混凝土支撑柱顶端。

5.3.4供电在风机电动机接线盒处。

5.3.5冲洗系统在冲洗蓄水箱入口处。

5.3.6其它如控制系统等接口暂定在汽机房A列外一米处，具体位置在基础设计中确定。

六、发电机设计、制造、验收标准

6.1 GB3095 环境空气质量标准

6.2 GB3838 地面水环境质量标准

6.3 GB3096 城市区域环境噪声标准

6.4 GB8978 污水综合排放标准

6.5 GB13223 火电厂大气污染物排放标准

6.6 GB6348 工业企业厂界噪声标准

6.7 GB50229 火力发电厂与变电所设计防火规范

6.8 GB50017 钢结构设计规范

6.9 GB50011 建筑抗震设计规范

6.10 GB50205 钢结构工程施工及验收规范

6.11 GB700 碳塑结构钢

6.12 JB4730 压力容器无损检测

6.13 GB/T15386 空冷式换热器

6.14 GB50250 钢结构工程施工质量验收规范

6.15 JB4708 钢制压力容器焊接工艺评定

6.16 GB/T1663 热轧H型和分T型钢

6.17 JB/T4709 钢制压力容器焊接规程

6.18 GB50009 建筑结构荷载规范

6.19 GB/T13274 一般用途轴流风机技术条件

6.20 GB150 钢制压力容器

6.21 GB/T699 优质碳素结构钢

6.22 GB2517 一般结构用热连轧钢板和钢带

6.23 GB/T1396 金属覆盖层钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法6.24 GB/T13825 金属覆盖层黑色金属材料热镀锌层的质量测定称量法6.25 JB/T5054.10 产品图样及设计文件

6.26 GB/T13306 标牌

6.27 JB/Z155 产品图样及设计文件名词、术语

七、监造

7.1在直接空冷系统制造过程中，定做方将派出工程技术人员按照国际通用的规定参加系统制造和出厂前的检验、试验并监造，但这并不代表和减轻承揽方对定作方所购设备质量的责任。承揽方在制造厂内需进行检验、试

验并监造的主要内容如下表。

7.2承揽方提供检验或检验纪录或报告的项目，即文件见证。

7.3承揽方提供检验或检验纪录，定作方派人参加检查的任何或全部试验项

目，即现场见证。

八.技术资料要求