火电厂冷却技术

榆林学院火电厂冷却技术目题学生姓名魏静1005300130号学能源工程学院 ) 系院 (业专热能与动力工程指导教师胡广涛日年报告日期月1目录前言第一章概论及摘要第一节我国火力发电厂空冷技术的发展现状‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥第二节空冷技术的概述及分类‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥1.2.1 海勒式间接空冷系统‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥1.2.2 哈蒙氏间接空冷系统‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥1.2.3 直接空冷系统‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥第二章空冷技术的发展及在我国的应用第一节直接空冷凝汽器系统的发展‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥第二节空冷技术在我国的应用‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥第三节直接空冷技术的发展趋势‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥第四节空冷电厂的总体特点‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥第三章发电厂空冷系统设备直接空冷系统设备‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥第一节）‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥直接空冷凝汽器（ ACC第二节空冷凝汽器的分类‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 3.1.1第四章直接空冷系统的运行和维护冷却风机概述‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥第一节第二节直接空冷系统断电程序‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥第三节设备的安全及监控‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥结束语2参考文献前言随着世界各国经济的迅速发展和人类物质文化生活水平的不断提高，大型火力发电厂及大容量单元机组的投运面临着更为迫切、严格的要求，即在要求电力工业高速发展的同时，对发电厂的耗水量、烟尘排放量、冷却水废热造成的大气和自然水资源污染、生态平衡破坏规定了严格的限制标准。

因此，人类在大规模开发能源、发展电力工业的同时，必须采取有效措施，缓解用水矛盾，控制消除污染后果，走可持续发展的道路。

发电厂汽轮机排汽空气冷却技术的应用和发展，为在严重缺水的煤矿和电力负荷中心区域建设大型火力发电厂开辟了一条节水、经济、安全、可靠的途径，也为水资源丰富区域保持生态平衡、避免江河水资源污染创造了有利条件。

因此，发电厂空冷技术在世界范围内得到了广泛的应用。

特别是我国，走和谐、可持续发展道路，节约用水，避免污染，提高水资源利用率，已成为新世纪电力工业发展的重大课题。

华北、西北富煤而缺水地区，发电厂采用空冷技术已成为必然，其他水资源相对充沛地区，发电厂采用空冷技术的问题也将会收到高度的重视。

为了更一步了解空冷技术在电厂的应用，我们小组特做此设计来详细的去理解空冷技术以及它的发展前景。

3第一章概论及摘要第一节我国火力发电厂空冷技术的发展现状摘要：目前我国火力发电厂多采用水冷技术，面对越来越紧迫的水资源缺乏问题，火力发电行业的发展受到极大挑战，而空气冷却相比普通湿冷塔技术可以节水大约２／３。

文章介绍目前在国外许多大型火电机组项目中采用的各种类型的空气冷却技术及我国火力发电行业采用空气冷却技术的历史和发展现状。

关键词：火电厂；空气冷却；间接空冷；直接空冷；空冷凝汽器第二节空冷技术概述及分类发电厂空冷技术从提出到现在约有50年的历史，并在国际上有了迅速发展，目前已出现单机容量686MW的空冷机组。

在干旱地区，空冷技术发展尤为迅速，并出现了多种类型，如直接空冷、干湿联合冷却机组等。

发电厂空冷技术已成为当前发电厂建设中的一个热门课题。

当前用于发电厂的空冷系统主要有三种，即直接空冷、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。

直接空冷多采用机械通风方式，20世纪90年代以来，比利时哈蒙—鲁姆斯公司提出采用自然通风，两种间接空冷多采用自然通风。

一、海勒式间接空冷系统海勒式间接空冷系统（如图10所示）主要由喷射式凝汽器和装有福哥型散热器的空冷塔构成。

由外表面经过防腐处理的圆形铝管、套以铝制翘片的管束所组成的“∧”形排列的散热器，称为缺口冷却三角，在缺口处装上百叶窗就成为一个冷却三角。

系统中的冷却水都是高纯度的中性水（PH=6.8～7.2）。

中性冷却水进入凝汽器直接与汽轮机排气混合，并将其冷凝。

受热后的冷却水绝大部分由冷却水循环被送至空冷塔散热器，经与空气对流换热冷却后通过调压水轮机将冷却水再送至喷射式凝汽器进入下一个循环。

受热的循环冷却水中的极少部分经凝结水精处理后送至汽轮机回热系统。

该系统中的调压水轮机有两个功能：①通过调压水轮机导叶开度来调节喷射式凝汽器前的水压，保证形成微薄且均匀的垂直水膜，减少排气通道阻力，使冷却水与排气充分接触换热；②回收能量，减少冷却水循环的功率消耗。

调压水轮 4机在此空冷系统中的连接方式有两种：一种是在许多空冷电厂已采用过的立式水轮机与立式异步交流发电机连接，另一种连接是卧式水轮机与卧式冷却水循环泵、卧式电动机的同轴连接。

后一种连接方式可以在工程中使用，但目前尚未见投运的实例。

海勒式间接空冷系统的优点是：①以微正压的低压水系统运行，较易掌握，可与中背压汽轮机配套；②冷却系统消耗动力稍低，厂用电稍少，约为90%；③基建投资中等，为120%；④占地面积中等，为156%。

其缺点是：①铝制空冷散热器耐冲洗、耐抗冻性能差；②空冷散热器在塔外布置，易受大风影响其带负荷的能力；③设备系统复杂，且有薄弱环节。

海勒式间接空冷系统适合与气候温和、无大风地区，带基本负荷。

二哈蒙氏间接空冷系统哈蒙氏间接空冷系统如图3所示。

这种空冷系统是在海勒式间接空冷系统运行实践基础上发展起来的。

鉴于海勒式间接空冷系统采用的喷射式凝汽器，其运行端差实际值和表面是凝汽器端差相比较没有明显减少。

在喷射式凝汽器中，循环冷却水与锅炉给水是连通的，由于锅炉给水品质控制严格，系统中要求设凝结水精处理装置；对高参数、大容量的火电机组，给水水质控制和处理尤为困难，于是在单机容量300和600MW级火电机组发展了哈蒙氏间接空冷系统与直接空冷系统。

哈蒙氏间接空冷系统由表面是凝汽器与空冷塔构成。

该系统与常规的湿冷系统基本相仿，不同之处是用空冷塔代替湿冷塔，用不锈钢管凝汽器代替铜管凝汽器，用除盐水代替循环水，用密闭式循环冷却水系统代替开敞式循环冷却水系统。

在哈蒙氏间接空冷系统回路中，由于冷却水在温度变化时体积发生变化，故需设置膨胀水箱。

膨胀水箱顶部和充氮系统连接，使膨胀水箱水面上充满一定压力的氮气，这样即可对冷却水容积膨胀起到补充作用，又可避免冷却水和空气接触，保持冷却水质不变。

在空冷塔底部设有储水箱，并设置两台输水泵可向冷却塔中的空冷散热器充水。

空冷散热器及管道满水后，系统即可启动投运。

5哈蒙氏空冷系统的散热器有椭圆形钢管外缠绕椭圆形翘片或套嵌矩形钢翅片的管束组成，椭圆形钢管及翅片外表面进行整体热镀锌处理。

该系统采用自然通风方式冷却，将散热器装在自然通风冷却塔中。

哈蒙氏间接空冷系统类似于湿冷系统，其优点是：①节约厂用电，设备少，冷却水系统与汽水系统分开，两者水质可按各自要求控制；②冷却水量可根据季节调整，在高寒地区，冷却水系统中可充以防冻液防冻；③空冷散热器在塔内布置，其带负荷能力基本上不受大风影响。

其缺点是：①空冷塔占地大，基建投资多，约为126%；②发电煤耗多，约为105%；③系统中需要两次换热，且都属于表面式换热，使全厂热效率有所降低。

哈蒙氏间接空冷系统适用于核电站、热电站和调峰大电厂。

三、直接空冷系统直接空冷系统又称空气冷凝系统。

直接空冷是指汽轮机的排气直接由空气 6来冷凝，空气与蒸汽间进行热交换，所需的冷却空气通常由机械通风方式供应。

直接空冷的凝气设备称为空冷凝汽器，它是由外表面镀锌的椭圆形钢管外套矩形钢翅片的若干个管束组成的，这些管束亦称为散热器。

直接空冷系统的流程如图1所示。

汽轮机的排汽通过粗大的排汽管道送到室外的空冷凝汽器内，轴流冷却风机是空气流过散热器外表面，将排汽冷凝成水，凝结水再经泵送回到汽轮机的回热系统。

直接空冷系统是将汽轮机排出的乏汽由管道引入空冷凝汽器的钢制散热器中，由环境空气直接将其冷却为凝结水，减少了常规二次换热所需要的中间冷却介质，换热温差大。

空冷凝汽器分主凝汽器和分凝汽器两部分，主凝汽器多设计成汽水顺流式，它是空冷凝汽器的主体可冷凝75%～80%的蒸汽；分凝汽器则设计成汽水逆流式，形成空冷凝汽器的抽空气区域，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不凝结气体排出，避免运行中在空冷凝汽器内的某些部位形成死区，冬季形成冻结的情况。

空气区的抽真空系统是直接空冷的关键。

在汽轮机启动和正常运行时，要使汽轮机低压缸尾部、空冷凝汽器、排气管道及凝结水箱等设备内部形成真空，通常采用的抽空气设备是蒸汽抽气器。

本系统的作用是在机组启动时将一些汽水管道系统和设备中积集的空气抽掉，一边加快机组启动速度，以及在正常运行时及时抽掉蒸汽和疏水中以及泄漏入真空系统的空气和其它不凝结气体，以维持凝汽器真空和减少设备等腐蚀。

抽真空系统中设有破坏阀门，当需要破坏系统真空时，可开启真空破坏阀。

在直接空冷系统中，空冷凝汽器的布置与风向、风速及电厂主厂房朝向都有密切关系。

中、小型机组可直接在汽轮机房屋顶布置空冷凝汽器，大型机组的空冷凝汽器通常在紧靠机房A列柱外侧与主厂房平行的纵向平台上布置若干单元组，其总长度与主厂房长度基本一致。

每个单元组由多个主凝汽器与一个分凝汽器组成“人”字形排列结构，并在每个单元机组下部设置一台大直径轴流风机。

直接空冷系统的其他的主要特点还有：⑴汽轮机背压变幅大。

汽轮机排汽直接由空气冷凝，其背压随空气温度变化而变化。

我国北方地区一年四季乃至昼夜温差都较大，故要求汽轮机要有较宽的背压运行范围。

⑵真空系统庞大。

汽轮机排汽要由大直径的管道引出，用空气作为直接冷却介质，通过钢制散热器进行表面热交换，冷凝排汽需要较大的冷却面积，故而真空系统庞大。

⑶耗能大。

直接空冷系统所需的空气由大直径风机提供，风机需要耗能，根据国外资料，直接空冷系统自耗电占机组发电容量的1.5%左右。

⑷电厂整体占地面积小。

由于空冷凝汽器一般都布置在汽机房顶或汽机房前的高架平台上，平台下仍可布置电气设备等，空冷凝汽器占地得到综合利用，使电厂整体占地面积减少。

⑸冬季防冻措施比较灵活可靠。

间接空冷系统的主要防冻手段是设置百叶窗来调节和隔绝进入散热器的空气量，若百叶窗关闭不严或驱动机构出现机械或电气故障，将导致散热器冻结。

而直接空冷系统可通过改变风机转速、停运风机或使风机反转来调节空冷凝汽器的进气量，利用吸热风来防止空冷凝汽器的冻结，调节相对灵活，效果好且可靠。

已有运行经验证明。

⑹凝结水溶氧量高。

由于直接空冷机组的真空系统庞大，易出现负压系统7氧气吸入，又由于机组背压偏高，易出现凝结水过冷度偏大，进一步加大了凝结水中溶解氧的含量。

直接空冷的缺点是：①风机群噪声污染环境。

②风机群消耗动力大约为100%，维修工作量大。