间接空冷学习专题

1.空气冷却系统简介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。

20世纪80年代后，空冷技术得到了进一步的发展和应用，具有代表性的电厂有采用机械通风型直接空冷系统的6x665MW级机组的南非马廷巴电厂、采用表面式凝汽器的自然通风空冷塔间接空冷系统的6x686MW级机组的南非肯达尔电厂。

目前世界上采用海勒式间接空冷系统的单机容量为325MW，采用哈蒙式间接空冷系统的单机最大容量为686MW（南非），采用直接空冷系统的单机最大容量为1060MW（中国宁夏灵武电厂）。

2001年我国第一台空冷机组山西交城义旺铁合金自备电厂6MW直接空冷机组投运。

2007年山西阳城电厂单机容量600MW的8号机组投产，该机组采用哈蒙与海勒相结合的间接空冷方式，宁东电厂2*660MW机组和我厂2*350MW热电联产机组也都采用这种冷却方式。

现在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％。

1.1空气冷却系统特点：空冷机组最大的优点就是节水，用水量是湿冷同类型机组的30％左右，运行费用和维护费用较低，而且空气可以免费取得，不需要各种辅助设备，不但如此，采用空冷系统厂址的选择也不会受到限制；缺点是投资大，每台600MW空冷机组比同容量的湿冷机组多花1亿多，并且机组效率低，供电煤耗高，主要用于富煤缺水地区；冬季经济性好，但散热面容易冻坏；夏季背压高，机组带负荷能力受到限制，经济性差。

1.2空冷系统的分类及原理发电厂空冷系统分为直接空冷系统和间接空冷系统，间接空冷系统指混合式凝汽器的间接空冷系统（海勒式间接空冷系统）和具有表面式凝汽器间接空冷系统（哈蒙式间接空冷系统）及其它。

1.2.1直接空冷系统直接空冷系统——系利用机械通风使汽轮机排汽直接在翅片管式空冷凝汽器中凝结，一般由大管径排汽管道、空冷凝汽器、轴流冷却风机和凝结水泵等组成；直接空冷系统（ACC）,该系统亦称为ACC系统，它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，其工艺流程为汽轮机排汽通过粗大的排气管道至室外的空冷凝汽器内，轴流冷却风机使空气流过冷却器外表面，将排汽冷凝成水，凝结水再经泵送回锅炉。

机械通风直接空冷系统如下图。

其优点有：1）不需要冷却水等中间介质，初始温差大。

2）设备少，系统简单，占地面积少，系统的调节较灵活。

其缺点有：1）真空系统庞大在系统出现泄漏不易查找漏点，易造成除氧器、凝结水溶氧超标。

2）采取强制通风，厂用电量增加。

3）采用大直径轴流风机噪声在85分贝左右，噪声大。

4）受环境风影响大。

1.2.2间接空冷系统间接空冷系统可分为：哈蒙式空冷系统、海勒式空冷系统、SCAL间接空冷系统。

1.2.2.1哈蒙式空冷系统:汽轮机排气进入表面式凝汽器,通过大量循环水将其冷却.循环水在进入布置在空冷塔内的散热器管束,被空气冷却.哈蒙式空冷系统，由表面式凝汽器、空冷散热器、循环水泵以及充氮保护系统、循环水补充水系统、散热器清洗等系统与空冷塔构成。

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，用密闭式循环冷却水系统代替敞开式循环冷却水系统，循环水采用除盐水。

表面式凝汽器间接空冷系统的工艺流程为：循环水进入表面式凝汽器的水侧通过表面换热，冷却凝汽器汽侧的汽轮机排汽，受热后的循环水由循环水泵送至空冷塔，通过空冷散热器与空气进行表面换热，循环水被空气冷却后再返回凝汽器去冷却汽轮机排汽，构成了密闭循环。

带表面式凝汽器的间接空冷系统，与海勒式间接空冷系统所不同的是冷却水与汽轮机排汽不相混合，进行表面换热，这样可以满足大容量机组对锅炉给水水质较高的要求。

该系统与常规的湿冷系统基本相同，不同之处是用空冷塔代替湿冷塔，用不锈钢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敞开式循环冷却水系统。

其优点有：1）设备较少，系统较简单。

2）冷却水系统与凝结水系统分开，水质按各自标准处理，冷却系统采用除盐水，且闭式运行，基本杜绝凝汽器管束内结垢堵塞情况，大大提高换热效率。

3）循环水系统处于密闭状态，循环水泵扬程低，消耗功率少，厂用电率低。

4）冷却水在循环过程中完全为密闭循环运行，基本不产生水的损耗，理论上该系统耗水为零。

其缺点有：1）冷却水必须进行两次热交换，传热效果差。

2）占地面积大。

3）初投资较直接空冷大。

1.2.2.2海勒式空冷系统：汽轮机做完功的排气进入混合式凝汽器，与从空冷塔来的循环水混合，将汽轮机排气冷却（循环水水质与凝结水水质相同）。

混合式凝汽器中有约2%的凝结水进入回热系统，其余月98%的水被循环水泵打入空冷塔散热管束，被空气冷却后在进入混合式凝汽器。

其特点是：空气通过空冷塔散热管束翅片将循环水冷却，靠循环水做中间冷却介质将排气冷却。

1.2.2.3 SCAL间接空冷系统这种空冷系统更像是哈蒙式间接空冷系统的无塔系统和海勒式间接空冷系统的空冷塔结合构成，称其为SCAL间接空冷系统。

该系统由不锈钢管的表面式凝汽器和空冷塔底部垂直布置的福哥型铝管铝翅片散热器组成，并在空冷系统回路中设置了对冷却水膨胀起补偿作用的膨胀水箱。

经空冷散热器冷却后的低温冷却水在表面式凝汽器中，通过金属管壁与汽轮机排汽进行对流换热，水蒸汽在金属管壁凝结后，凝结后汇于凝汽器底部热井，由凝结水泵送回汽轮机回热系统。

冷却水在自然通风塔周边垂直布置的空冷散热器中与空气对流换热，冷却后的循环水经循环水泵再送回到表面式凝汽器中冷却汽轮机排汽，完成一个闭路循环，流程如图所示。

1.2.3直接空冷机组与间接空冷机组对比直接空冷机组与间接空冷机组环境气象条件包括气温，风速及风向性能、厂址海拔标高及厂址处的大气压力、辐射热的对比：气温的变化将直接影响直接空冷机组的背压。

当夏季高温时，汽轮机背压升高，严重影响机组安全运行，目前国内直接空冷机组在夏季运行以降出力方式，保持相对较低背压，以保证机组安全运行。

1）直接空冷系统对风向、风速以及上游建构筑物对空气环流的影响极其敏感，特别是在高气温条件下，汽机运行背压已经很高，不利风向造成的热回流及散热不畅而使汽机背压突然升高，汽机出力下降。

在高气温条件下，严重的热回流及散热不畅容易使汽机背压超过背压保护限值而跳闸停机，国内已发生几次直接空冷机组夏季因强对流气象条件影响的汽轮机跳闸事故。

2）直接空冷系统当风速超过3．0m／s以上时，对空冷系统散热效果就有一定影响，特别是当风速达到5.0～6．0m/s时，不同的风向会对空冷系统形成热回流，甚至降低风机效率,致使汽轮机背压升高，严重影响电厂安全运行。

3）电厂运行时，冷空气通过散热器排出的热气上升，呈现羽流状况。

当大风从炉后吹向平台散热器，风速度超出8m／s，羽流状况要被破坏而出现热风再回流。

热气上升气流被炉后来风压下至钢平台以下，这样的热风又被风机吸入，形式热风再循环。

甚至最边一行风机出现反向转动。

厂址海拔标高及厂址处的大气压力直接影响直接空冷空气换热介质的质量流量，对直接空冷凝汽器的轴流风机的轴功率有影响。

晴天的太阳辐射热将影响直接空冷凝汽器的热交换。

直接空冷系统的汽动给水泵汽轮机排汽需采用机械通风冷却塔、辅机冷却水泵、辅机冷却水管等湿式冷却系统，百万千瓦耗水量约为0.141 m3/s.GW。

直接空冷系统的给水泵汽轮机排汽需采用机械通风冷却塔、辅机冷却水泵、辅机冷却水管等湿式冷却系统，需增加投资费用。

气温仍然是影响间接空冷机组的背压主要因素，但由于在空冷塔的空冷散热器和冷凝器中的换热介质是水，相对的换热系数较高，间接空冷系统的汽轮机背压相对于直接空冷系统较低，如采用同一型式汽轮机，其夏季运行的安全性相对较高。

间接空冷系统相对于直接空冷系统对环境气象条件的敏感性和受环境气象条件影响变化较小，由于间接空冷系统一般均采用自然通风冷却塔，环境风的风向及风速等气象因素对冷却塔也会产生影响，但也明显小于直接空冷系统，无热风回流现象的发生。

厂址海拔标高及厂址处的大气压力对间接空冷影响较少，但对空冷散热器的面积及冷却塔的直径、高度产生影响。

辐射热基本不影响间接空冷散热器的热交换。

通过对比国内600MW同类型机组直冷与间冷的对比，直接空冷比间接空冷煤耗高3～5g，同类型300MW机组借鉴以上对比直接空冷比间接空冷耗煤多1.5～2.5万吨，每年可高出煤耗费用为525～875万元（发电利用小时数按5000小时计算，煤价按350T／H计算）。

1）直接空冷系统简单，设备少，控制系统也不复杂，所以运行调整比较简便。

采取了逆流凝汽器、由风机调节空气量等措施，而且空冷凝汽器管是大管径的椭圆管，在布置上使其不易积水，所以有利于防止冬天冻坏设备事故的发生。

2）直冷系统抽真空系统庞大，大型轴流风机多，所以检修维护工作量较大。

3）运行维护费用高。

4)直接空冷初投资较少。

直接空冷可以节水很多，占地面积小，只要建空冷岛，且可以选择的地方也多，岛下很多地方还可以再利用，缺点是换热效果差，启动初期，抽真空较难抽。

间接空冷的优点是因为有水，所以换热效果比直接空冷好，受季节的影响也比直接空冷的少，缺点是要耗费一定的水，需要建冷却塔，投资大，厂用电率高，因为要设置循环泵，系统比较复杂。

直接空冷和间接空冷虽然是当今电厂的首选，节能比较突出，但一次投资过于庞大，使有些电厂望而生畏，有些散热设备的投资甚至和锅炉差不多，这也使散热器在电厂中和锅炉，汽机，发电机一并成为现代电厂的四大主机设备1.3我厂间接空气冷却系统设备规范及其构造和作用1.3.1主机冷却系统我厂主机冷却系统采用带表面式凝汽器的间接空冷系统—SCAL间接冷却系统，该系统用于冷凝汽轮机、给水泵小汽机和引风机小汽机的排汽，2台机组共设2座自然通风间接空冷塔。

主机间接空冷系统采用单元制，每台机组配3台定速主机循环水泵（每台泵的出水量为主机总循环水量的33.37%）、1座自然通风间接空冷塔、1套主机循环水供/回水管道、膨胀水箱、地下贮水箱、充水泵、补水泵等。

循环水水质：主机和辅机间接空冷系统的循环水水质均为除盐水，PH值为6.8～7.2。

我厂2台空冷机组共设6台主机循环水泵，每台水泵的容量为每台机组主机循环水量的33.37%，不设备用；（1）空冷塔参数表1主要技术参数表78910（2）空冷散热器系统数据（3）主机循环水泵（4）主机循环水泵配套电动机参数表1.3.2间冷系统组成（1）空冷散热器空冷散热器应是由冷却柱（多排圆管大翅片）、冷却柱上下联箱、排气、进/出水口、支撑冷却柱的钢构架等组成。

空冷散热器采用铝管铝翅片，均垂直布置。

传热效率高、空气阻力小、水阻小、性能先进、具有足够的强度和刚度、能满足安装、运行、维修、冲洗要求的冷却元件，散热器的承压设计值不应小于 0.6 MPa。