空冷凝汽式汽輪機(jī)發(fā)展概況

空冷凝汽式汽輪機(jī)

發(fā)展概況

空冷凝汽式汽輪機(jī)是應(yīng)用空氣強(qiáng)烈吹風(fēng)作為冷卻系統(tǒng)的冷卻介質(zhì)（稱空冷介質(zhì)）。該系列空冷汽輪機(jī)均是在成熟可靠的濕冷汽輪機(jī)基礎(chǔ)上，根據(jù)空冷機(jī)組特性（背壓高、背壓變化大等）設(shè)計(jì)而成。該系列汽輪機(jī)特別適用于富煤缺水地區(qū)的電站。電站輪機(jī)空冷凝器的系統(tǒng)目前電站所使用的空冷凝汽系統(tǒng)主要有以下幾種：

1.直接空冷的系統(tǒng)

2.表凝式間接的空冷

3.混凝式間接的空冷直接空冷系統(tǒng)簡(jiǎn)介

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)的排汽直接用空氣來冷凝，空氣與蒸汽間進(jìn)行熱交換。所需冷卻空氣，通常由機(jī)械通風(fēng)方式供應(yīng)。直接空冷的凝汽設(shè)備稱為空氣凝汽器，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)的流程圖如圖1所示。汽輪機(jī)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)使空氣流過散熱器外表面，將排汽冷凝成水，凝結(jié)水再經(jīng)泵送回汽輪機(jī)的回?zé)嵯到y(tǒng)。

直接空冷系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

(1)背壓高；

(2)由于強(qiáng)制通風(fēng)的風(fēng)機(jī)，使電耗大；(3)強(qiáng)制通風(fēng)的風(fēng)機(jī)產(chǎn)生噪聲大；

(4)鋼平臺(tái)占地，要比鋼筋混凝土塔為小；

(5)效益要比間接冷卻系統(tǒng)大30％左右，散熱面積要比間冷少30％左右；

(6)造價(jià)相比經(jīng)濟(jì)。

世界空冷汽輪機(jī)的發(fā)展歷程

世界上第一臺(tái)1500KW直接空冷機(jī)組，于1938年在德國(guó)一個(gè)坑口電站投運(yùn)，已有60多年的歷史，幾個(gè)典型空冷機(jī)組是：1958年意大利空冷電站2X36MW機(jī)組投運(yùn)、1968年西班牙160MW電站空冷機(jī)組投運(yùn)、1978年美國(guó)懷俄明州Wodok電站365MW空冷機(jī)組投運(yùn)、1987年南非Matimba電站6X665MW直接空冷機(jī)組投運(yùn)。當(dāng)今采用表面式冷凝器間接空冷系統(tǒng)的最大單機(jī)容量為南非肯達(dá)爾電站6X686MW；采用混合式凝汽器間接空冷系統(tǒng)的最大單機(jī)容量為300MW級(jí)，目前在伊朗投運(yùn)的325MW(哈爾濱空調(diào)股份有限公司供貨)運(yùn)行良好。全世界空冷機(jī)組的裝機(jī)容量中，直接空冷機(jī)組的裝機(jī)容量占60％，間接空冷機(jī)組約占40％。概述空冷系統(tǒng)的若干問題

一.大風(fēng)影響

直接空冷系統(tǒng)受不同風(fēng)向和不同風(fēng)速影響比較敏感，特別是風(fēng)速超過3．0m／s以上時(shí)，對(duì)空冷系統(tǒng)散熱效果就有一定影響，特別是當(dāng)風(fēng)速達(dá)到6．0/s以上時(shí)，不同的風(fēng)向會(huì)對(duì)空冷系統(tǒng)形成熱回流，甚至降低風(fēng)機(jī)效率。

為了使大風(fēng)的影響降低到最低限度，設(shè)計(jì)上必須研究夏季高溫時(shí)段，某一風(fēng)速出現(xiàn)最大頻率的風(fēng)向，在設(shè)計(jì)布置時(shí)應(yīng)避開。在運(yùn)行期間通過氣象觀測(cè)收集有關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)電廠發(fā)電負(fù)荷的變化進(jìn)行總結(jié)，工程實(shí)施前進(jìn)行必要的物?；驍?shù)模試驗(yàn)，以指導(dǎo)設(shè)計(jì)和今后運(yùn)行采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比總結(jié)。

二.熱風(fēng)再回流

運(yùn)行時(shí)，冷空氣通過散熱器排出的熱氣上升，呈現(xiàn)羽流狀況。當(dāng)大風(fēng)從爐后吹向平臺(tái)散熱器，風(fēng)速度超出8m／s，羽流狀況要被破壞而出現(xiàn)熱風(fēng)再回流。

克服熱風(fēng)再循環(huán)措施：1.設(shè)置擋風(fēng)墻2.擋風(fēng)墻在現(xiàn)有基礎(chǔ)上向下延伸3.通過氣象資料的分析4.設(shè)置小型氣象站

5.提高空冷散熱器面的迎風(fēng)高度6.鍋爐旁設(shè)置風(fēng)力發(fā)電機(jī)三.平臺(tái)高度

支撐結(jié)構(gòu)平臺(tái)高度與電廠總體規(guī)劃、空冷系統(tǒng)自身的要求綜合考慮。平臺(tái)高度的確定原則是使平臺(tái)下部有足夠的空間，以利空氣能順利地流向風(fēng)機(jī)。平臺(tái)越高，對(duì)進(jìn)風(fēng)越有利，但增加工程造價(jià)，因此，要合理確定平臺(tái)高度。

四.防凍保護(hù)

措施：

a．設(shè)計(jì)上采用合理的順流與逆流面積比，即K／D結(jié)構(gòu)。對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)“K／D”取小值，對(duì)炎熱地區(qū)取大值。

b.

加設(shè)擋風(fēng)墻，預(yù)防大風(fēng)的襲擊。

c．采用能逆轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)，以形成內(nèi)部熱風(fēng)循環(huán)。

d．正確計(jì)算汽機(jī)排汽壓力與環(huán)境氣溫的關(guān)系，以確定風(fēng)機(jī)合理運(yùn)行方式。

e．先停順流單元風(fēng)機(jī)，后停逆流單元風(fēng)機(jī)。

f.

嚴(yán)格控制凝結(jié)水的過冷度。

g．嚴(yán)格控制逆流管束出口溫度，及時(shí)調(diào)節(jié)逆流風(fēng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)數(shù)。五.凝結(jié)水含氧量偏高的問題

機(jī)組在運(yùn)行中凝結(jié)水含氧量偏高，平均在120～130mg/L。

建議將除鹽水補(bǔ)水改到機(jī)組排汽裝置或蒸汽分配管，利用噴霧的形式進(jìn)行補(bǔ)水。此方案計(jì)劃在機(jī)組大修時(shí)進(jìn)行，可望解決凝結(jié)水含氧量偏高的問題六.凝結(jié)水精處理系統(tǒng)問題

根據(jù)空冷機(jī)組中水汽系統(tǒng)容積大、接觸表面大的特點(diǎn)，盡管冷卻水沒有污染凝結(jié)水，但龐大的系統(tǒng)也很難保持絕對(duì)的真空，因空氣漏入使CO2增加。對(duì)于直接空冷機(jī)組，汽輪機(jī)做功后的蒸汽經(jīng)大型管道及散熱片被強(qiáng)制冷卻為凝結(jié)水，凝汽器冷卻表面積非常大，有更多的機(jī)會(huì)接觸漏入的空氣，造成水中CO2含量較高，使得鐵的腐蝕產(chǎn)物含量高，因此必須對(duì)凝結(jié)水進(jìn)行精處理。目前發(fā)電廠凝結(jié)水精處理的方式是根據(jù)空冷機(jī)組水汽系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行選擇的。空冷發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

(1)本體和輔助系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

(2)運(yùn)行可靠。

(3)安裝工程量相對(duì)較少,可節(jié)省人力和時(shí)間。

(4)檢修工作量小，省時(shí)、省料、省人力、省檢修費(fèi)用。提高了利用小時(shí)數(shù)和利用率,提高了經(jīng)濟(jì)效益。

(5)運(yùn)行中啟停方便。

(6)減少對(duì)環(huán)境的影響。空冷發(fā)電機(jī)的缺點(diǎn)

(1)效率比氫冷和水冷發(fā)電機(jī)相對(duì)較低,因?yàn)榭諝獾膶?dǎo)熱、傳熱性能比氫和水要差。一般來說,比同容量的氫冷發(fā)電機(jī)低0.1％～0.2％。

(2)運(yùn)行時(shí)噪聲可能較大,需要采取有效措施降低噪聲?？绽浼夹g(shù)在我國(guó)的應(yīng)運(yùn)

我國(guó)是一個(gè)以煤炭資源為住的能源大國(guó)，其中燃煤發(fā)電量約占全部電源的70%，而且在近期也不會(huì)改變這種電力能源以煤電為主的比例。我國(guó)還是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國(guó)家，水資源的短缺已經(jīng)成為制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素。電力行業(yè)建設(shè)采用大型空冷機(jī)組是非常經(jīng)濟(jì)而有效的一項(xiàng)措施。隨著我國(guó)西部大開發(fā)、西電東送北通道的開通，我國(guó)北部地區(qū)的晉、陜、寧、蒙四省區(qū)的電力工業(yè)得到迅猛發(fā)展，而建設(shè)大型火力發(fā)電廠需要充足的冷卻水源。這些地區(qū)的優(yōu)勢(shì)是煤炭資源豐富，而劣勢(shì)是水資源匱乏，利用豐富的煤炭資源和有限的水資源發(fā)展火電工業(yè)，就需要采用新的冷卻方式來排除廢熱，直接空冷系統(tǒng)因其技術(shù)逐漸成熟，節(jié)水效果顯著，可調(diào)效果好，因此在我國(guó)山西、內(nèi)蒙古等產(chǎn)煤區(qū)所新建單機(jī)容量為300MW以上機(jī)組的電廠均采用空冷技術(shù)。直接空冷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

1.直接空冷機(jī)組朝著高參數(shù)，大容量方向發(fā)展2.由于空冷凝汽器制造技術(shù)不斷發(fā)展，解決了直接空冷技術(shù)在應(yīng)運(yùn)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)運(yùn)鋪平了道路。直接空冷機(jī)組的參數(shù)和容量也在不斷增大，由原來的超高壓，亞臨界向超臨界，超超臨界發(fā)展