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1、直接空冷凝汽器讲课内容-图文1 发电厂直接空冷凝汽器达拉特电厂位于内蒙古自治区伊克昭盟达拉特旗境内，距旗政府所在地树 林召镇西南约3km,距黄河约18km。达拉特电厂一、二期工程为4某330MW 机组，四台机组均采用法国阿尔斯通公司和北京重型电机厂合作生 产的汽轮发电机组，三期工程仍扩建2某330MW燃煤湿冷机组。本期为四 期工程，扩建4某600MW空冷机组，先期建设2某600MW国产亚临界燃煤 空冷机组，空冷系统采用机械通风直接空冷系统（ACC）。11.1 空气冷却技术简介.3经济分析数据工程投资（两台机但不包括空冷岛）：标煤发热量：标煤价：约 41.0 亿 RMB29308kJ/kgll3
2、RMB/t220RMB/MWh5.76%10%1.4%25 年发电成本电价：贷款利率：投资内部收益率：大修费率：经济服务年限：本工程多年平均风速3m/,大风出现的频率较大。在夏季空气干球温 度为32C，不利风向风速5m/,每台汽轮机的排汽量为1308.395t/h,排 汽焓为2523.0kJ/kg时，应保证空冷凝汽器风机在100%额定转速条件下 汽轮机排汽口处背压不大于29.5kPa。在空气干球温度为16C，每台汽轮 机的排汽量为1204.752t/h，排汽焓为2423.7kJ/kg时，应保证汽轮机排 汽口处背压为13kPa时，空冷机组全年处于经济运行状态。以上两个工况 作为空冷凝器系统考核工
3、况。另外，卖方应计算出满足汽轮机运行工况一 （阻塞背压工况）、运行工况二（TMCR工况）、运行工况四（VWO工况） 出力的对应环境气温，计算结果均应列在附表 8.3-4，以此数据作为性能 保证值数据。对推荐的优化方案，对VW0工况流量条件下，各工况下的汽 轮机的背压值见表8.3-6。当四台机运行时，环境空气温度为35C时， VWO流量条件下，最不利风向风速9m/时，汽轮机可能达到的背压值35.5kPa。以下为上海汽轮机厂提供的机组运行工况的初步参数，根 据 ACC 系统技术协议，结合确定的 ACC 系统及汽机本身特点将对各工况参 数作出相应的调整。由于全世界水源的持续紧张,空气冷却技术前景看好
4、,在国内外可以说: 空气冷却技术不仅应用于缺水的干旱地区,而且应用于水源充沛的地区;不 仅应用于严寒地区的北方,而且应用于热带地区的南方。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2某 36MW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6某 665MW
5、直接空冷机组投运。当今采用表面式冷凝器间接空冷系统的最大单 机容量为南非肯达尔电站6某686MW；采用混合式凝汽器间接空冷系统的 最大单机容量为300MW级，目前在伊朗投运的325MW（哈尔滨空调股份有 限公司供货）运行良好。全世界空冷机组的装机容量中，直接空冷机组的 装机容量占60，间接空冷机组约占40。1.2直接空冷凝汽器的特点1.2.1 首先，自然界大风的影响比较严重。在夏季，自然气温普遍较 高，如在这一时段再受到自然大风的影响，必然对机组的运行产生影响。 各电厂在夏季高温段遇到外界大风时，均有不同程度的降负荷现象，特别 是山西漳山电厂、大一电厂、大二电厂在今年夏季高温时段皆因受到大风
6、的影响，出现过机组跳闸现象。自然大风影响是一个世界性难题，对直接空冷机组影响是很大的。但 是，自然大风的影响又是很难人为克服的。因此，大一电厂在厂房顶部安 装了测风装置采集数据，准备在进行相关数据分析的基础上，做出空冷机 组应对自然大风的预案，尽量将因大风影响造成的损失降至最低。榆社电 厂、漳山电厂也准备采取同样的措施。这种方法是否行之有效，还有待进 一步探讨。1.2.2 其次，机组的真空系统严密性是一个普遍存在的问题。特别是 有一个奇怪的现象，就是有些电厂在机组刚投运时，空冷系统的严密性较 好，但通过运行一年半载后，出现了反常现象。由于空冷机组的真空容积 庞大，汽轮机泄漏、安装焊接等原因，都
7、会在很大程度上影响真空系统的严密性，致使机组背压提高，增大了 煤耗，降低了机组带负荷的能力。针对上述情况，各电厂都采取了一些措 施，如通过查漏检查，找到漏点并补漏；调整汽轮机轴端汽封等措施，尽 量减小泄漏量，这些措施都取得了很好的效果。1.2.3 空冷凝汽器污垢问题：北方地区风沙大、污染较为严重，再加 上夏季电厂周边树木的飞絮、昆虫等（站在风机桥架上，可看到翅片管、 风筒和钢结构上沾有柳絮、蜻蜓、飞蛾、灰尘），使空冷凝汽器翅片管的 翅片间间隙减小，甚至堵塞，严重影响了空冷凝汽器的通风能力，导致背 压升高。所以，必须通过清洗系统严格、细致、频繁的冲洗，才能保证空 冷凝汽器的性能。现在，电厂技术人
8、员对清洗系统的使用持非常肯定的态 度，但对清洗系统清洗次数、所用水质有些看法，参照国外经验，清洗次 数一般每年23 次，而这几个电厂实际环境空气质量均较差，冲洗次数 必然相应增多。如某电厂运行一个月后进行了一次清洗，可以简单的说冲 洗后的水非常脏。直接空冷系统是将汽轮机排出的乏汽，由管道引入称之为空冷凝汽器 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，效果好。除此之外，其它的主要 特点还有：1.2.4 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
9、的背压运行范围。真空系统庞大。汽轮机排汽要有大直径的管道引出，用空气作为直接 冷却介质通过钢制散热器进行表面换热，冷凝排汽需要较大的冷却面积， 因而导致真空系统的庞大。1.2.5 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，使得电厂整体占地面积减少。1.2.6 对于直接空冷机组，由于经汽轮机做完功的蒸汽经过大型的管 道及散热片被强制冷却后变成凝结水，其内表面积十分庞大，在这一水汽 循环过程中与大量的钢表面接触，在运行过程中凝结水中必然会携带一些 铁的腐蚀产物，如不及时除去，将会在锅炉水管内形成沉积造成危害。故 需
10、设置凝结水精处理装置。1.2.7 直接空冷系统系统概述直接空冷系统是将汽轮机排出的乏汽，由管道引入称之为空冷凝汽器 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，效果好。1.2.8 直接空冷系统主 要优点：1.2.8.1 冷却效率高。不需要象间接空冷那样通过循环冷却水来冷却 汽机排汽，而直接由空气来冷却汽机排汽，减少了中间环节，提高了冷却 效率。1.2.8.2 占地面积小。凝汽器和散热器合二为一，称为空冷凝汽器， 将其高位布置在汽机房A列外，可比间接空冷大大节省占地。1.2.8.3投 资较省，一次性投资少。1. 2. 8. 4系统调节灵活
11、，冬季运行防冻性能好。 1. 2. 9直接空冷主要 缺点：1.2.9.1 运行费用较高。因其背压高，煤耗较大，大型风机多，厂用 电也高，所以运行费较高。1.2.9.2 有噪音的问题，对外界大风的影响敏感。1.3 直接空冷凝汽 器排汽参数基准点位于垂直于排汽流动方向的汽机排汽口平面处土 0.3m.1.3.1排汽压力PA:汽机排汽口平面处排汽平均静压力,Pa.1.3.2排汽温度TA:与排汽压力相对应的饱和温度，C.1.3.3排汽的蒸汽含量（排汽干度）某A:汽机排气中，干蒸汽含量与排 汽总质量之比,kg/kg.1.3.4排汽焓hA:汽机排汽口平面处的湿蒸汽焓,J/kg.1.4空冷凝汽 器进汽参数基准
12、点位于垂直于排汽流动方向的第一个空冷凝汽器入口平面处 0.3m.1.4.1空冷凝汽器入口压力PD:空冷凝汽器入口平面处蒸汽平均静压 力,Pa.1.4.2空冷凝汽器入口温度TD:与空冷凝汽器入口蒸汽压力对应的 饱和温度C.1.4.3空冷凝汽器入口焓hD:空冷凝汽器入口平面处湿蒸汽 焓,J/kg.1.5凝结水参数基准点位于凝结水箱与凝结水泵之间的管道处.示于图 1.1.5.1 凝结水温度:凝结水箱出口凝结水平均温度 TK,C.1.5.2 凝结 水焓:凝结水箱出口凝结水焓 hK,J/kg1.5.3 含氧量:凝结水箱或凝结水泵吸入口处溶解于凝结水的相对氧 量,kg/kg.1.6 空气入口参数基准点位于
13、空冷凝汽器空气入口处.示于图 1,2.1.6.1 大气压力:平均 环境空气压力 PL,hPa.1.6.2 空气入口温度:空气入口处冷空气平均温度 tL1,C.1.6.3 空气入口密度:对应于空气入口温度和大气压力的空气入口密 度 L1,kg/m3.1.6.4 空气比热:对应于空气入口状态参数的空气比热 CPL,J/kgK.1.6.5 空气动力粘度:对应于空气入口状态参数的空气动力粘 度 L,Pa.1.7 空气出口参数基准点位于空冷凝汽器单元上方空气出口截面处.1.7.1 空气出口温度:空气出口处冷空气温度的热平均值 tL2,C1.7.2 空气出口密度:对应于空气出口温度和大气压力的空气出口密
14、度 L2,kg/m3.1.8 质量流量1.8.1排汽质量流量:流经汽机排汽口处的总的湿蒸汽质量流量,kg/.设计工况序项目号工况14风机消耗功率kWKPaMW439913/考核点） 416329.5/工况 452513.2/背压 46909/工况 454913.2/单位 THATRL （关键 TMCR阻塞VWO某某15汽轮机排汽背压16某17散热量凝结水温度（凝C 结水箱出口处）C49.367.749.540.349.4某18过冷度（带除氧器） 1.811.93.52 注：1.风机消耗功率应为最终电机输入功率，即风机消耗功 率=风机轴功率/（齿轮箱传动效率某电动机效率）。2. 汽轮机低压缸出口
15、喉部到排汽装置出口之间的排汽阻力损失TRL、 THA、TMCR、VWO、阻塞背压工况分别按 70Pa、100Pa、120Pa、130Pa、 300Pa 考虑。3. 表中“某”为在凝结水补水设乏汽加热除氧器情况的保证值。“某 某”为蒸汽分配管上方1m处最大风速5m/。4. 上述数值为逆流管束顶部抽空气出口处压力为5kPa （绝对压力）。 8.3.5 空冷系统冬季启动8.3.5.1卖方应提供在不同的环境温度下（低于0C）,推荐方案机 组启动时所需要的最小防冻流量或热量及与气温相对应的最小流量下允许 的运行时间,（按装设和不装设隔离阀两种情况填表）,并提供空冷系统 防冻措施。表8.3-5汽轮机冷起动
16、时，ACC最小需要的热负荷和气温的关系表ACC最小热负荷（MW）气温不装隔离阀最小防冻流量（kg/） 48装隔 离阀2只最小防冻热量（MW） 81.4最小防冻流量（kg/） 36达到最小热负 荷时允许的运备注（C）最小防冻热量（MW） 0107.8行时间（h）任何时 间（#）ACC最小热负荷（MW）气温不装隔离阀最小防冻流量（kg/） 65.586111140173211装隔离阀2只最小防冻热量（MW） 111.1146.9187.2235.1290.6354.8 最小防冻流量（kg/） 49.565.583.5105130159达到最小热负荷时允许的运备注行时间（h） 321.751.51.251（#）（#）（#）（#）（#）（#） （C）最小防冻热量（MW） -5-1015-20 25 30147.0192.9248.7312
