大型电厂空冷技术及其特点分析

大型电厂空冷技术及其特点分析
摘要:最近几年,纵观全球经济发展速度非常迅猛。

此时各个行业都取得了显著的成就。

然而我们在为取得的成就欣喜的同时,需要意识到的是,人类赖以生存的资源正在逐渐减少,其中水资源就是一个典型。

水资源的短缺导致电厂发展受到极大的阻碍,最终影响到广大群众日常生活的开展。

在此背景之下,空冷技术开始出现并且得到了大力的发展。

笔者具体阐述了空冷技术的构成情况以及具体的特征。

对于我们国家的大规模电厂来讲,合理的使用该技术能够节省资源,促进社会稳定发展,更好的创造经济价值。

关键词:大型电厂;空冷技术特点;发展;特点
一、电厂空冷技术发展情况
早在1939年,德国GEA公司就在德国鲁尔矿区1.5MW汽轮发电机组上应用了直接空冷系统。

50年代卢森堡杜德兰格钢厂13MW机组和意大利罗马电厂
36MW机组分别投运了直接空冷系统。

1950年匈牙利海勒教授在第四届世界动力会议上首次提出了采用喷射式凝汽器和自然通风空冷塔的间接空冷系统(后称为海勒式空冷系统)。

1962年采用海勒式空冷系统的120MW机组在英国拉格莱电厂投运。

1968年西班牙乌特里拉斯电厂投运了采用尖屋顶式布置的机械通风型直接空冷系统的160MW机组。

至此,形成了直接和间接两种空冷系统并存的局面。

但在此阶段世界各地投运的空冷机组容量都比较小,多数在1MW~50MW,个别达到160MW和200MW,如:采用海勒式空冷系统的200MW级机组于1971年分别在拉兹丹电厂、匈牙利加加林电厂和南非格鲁特夫莱电厂投运。

自20世纪70年代末开始,空冷电厂的容量装机容量和单机容量都取得了长足的发展。

1977年美国怀俄达克矿区电厂330MW机组应用了机械通风型直接空冷系统;1985年联邦德国施梅豪森核电站300MW机组应用了表面式凝汽器配自然通风空冷塔的间接空冷系统。

80年代以来,空冷技术得到进一步发展,特别是在南非,可以说取得了突破性进展。

1987年,采用机械通风型直接空冷系统的665MW空冷机组在南非马丁巴电厂投运;1988年,采用表面式凝汽器和自然通风空冷塔间接空冷系统的686MW空冷机组在南非肯达尔电厂投运。

二、空冷技术的发展状况
如今,我们国家的电厂使用的空冷技术有三类,分别是直接空冷系统技术,表凝式间接空冷系统技术和混凝式间接空冷系统技术。

对于我们国家的缺水地区来讲,在建设火电厂的时候合理的运用空冷技术能够明显节省水资源,能够发挥出较好的环保效益。

上个世纪的中后期,我们国家开始大力发展空冷技术。

国电电力大同第二发电厂主要负责北京的供电,因为那时的地下水位不是很高,无法满足机组运行规定,因此为了确保供电工作正常开展,引人了混凝式间接空冷系统技术,以及全铝制的散热器制造技术,同时还购人了相关装置,并将其投人使用。

在这之后的时间里,相关人员积极开展研发工作,把上述设备国产化,并且投人到了丰镇电厂
4X200MW机组运用上。

1990年太原第二热电厂四期的2X200MW机组根据国家要求,采用表凝式间接空冷系统技术并投人使用,同时由山西科学院对这种表凝式空冷系统技术进行自主研发。

还引进了钢制散热器制造设备机组以及和钢制散热器的制造技术,分别在1993年和1994年投人运用。

上述设备的投产,在一定程度上带动了我们国家的空冷技术的进步,为后续的发展奠定了良好的基础。

三、电厂空冷系统及其特点
3.1直接空冷系统
直接空冷系统是指直接采用环境空气通过空冷凝汽器(翅片管空冷散热器)将汽轮机排汽冷凝成凝结水,空气与蒸汽间进行热交换;所需冷却空气由机械通风方式
供应。

汽轮机排汽通过粗大的排汽管送到室外的空冷凝汽器内,轴流冷却风机使空
气流过散热器外表面,将排汽冷凝成水,凝结水再经泵送回汽轮机回热系统。

直接
空冷系统主要设备有排汽管道、空冷凝汽器、空冷风机、蒸汽分配管、凝结水收
集系统、真空系统、排气系统以及阀门、控制等辅助系统。

由这些设备组成的直
接空冷系统造价昂贵,大致相当于电站锅炉和汽轮机两大设备造价总和。

大型空冷机组排汽管道是一个庞大而复杂的管路系统,如:美国怀俄达克电站330MW直径空冷机组排汽管道直径4.1m;南非马丁巴电站665MW机组排汽管道
直径5m;英国RyeHouse电站700MW联合循环空冷机组排汽管道直径7m。

3.2海勒式间接空冷系统
海勒式间接空冷系统主要由喷射式凝汽器和装有福哥型散热器的空冷塔构成。

循环冷却水由布置在水室两侧的喷嘴喷出后经折流板导向在凝汽器内冷凝区形成
多片极薄的垂直水膜,汽轮机排汽在喷射式凝汽器内与冷却水膜混合冷凝。

受热的
循环冷却水的极少部分经凝结水精处理装置处理后送至机组凝结水系统,大部分由
冷却水循环泵送入空冷塔散热器,与空气进行对流换热冷却,冷却后的水通过调压
水轮机再进入喷射式凝汽器,进行下一个循环。

该系统的调压水轮机有两个功能:一是通过调节水轮机导叶开度调节喷射式凝
汽器喷嘴前水压,保证现场微薄且均匀的垂直水膜,确保排汽与冷却水的接触换热
性能;另一是回收能量,减少冷却水循环的能耗。

海勒式间接空冷系统的优点是以
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。

配用海勒式空冷系
统的汽轮机,其年平均背压低于直接空冷机组,稍低于哈蒙式间接空冷机组,故机组
煤耗较低。

缺点是设备多、系统复杂、冷却水循环泵的泵坑较深、自动控制啊系
统复杂、全铝制散热器防冻性能差。

作为海勒式间接空冷系统的关键设备,喷射式凝汽器的性能与整个空冷机组的
性能直接相关。

与表面式凝汽器相比,高效率的汽水接触式冷凝换热使喷射式凝汽
器具有结构紧凑、端差小、投资低的特点。

然而,根据目前我国由国外进口或基于
国外引进技术设计制造的海勒式空冷机组的实际运行情况,喷射式凝汽器实际传热
效果与设计预期值差距较大。

如凝汽器端差理论上能达到0.2℃~0.5℃,但实际运
行仍高达3℃~5℃。

究其原因,主要是喷射式凝汽器中冷却水成膜性能不理想(如喷射角偏小,喷射水膜较厚,水膜面积小),汽水接触冷凝换热不充分。

3.3哈蒙式间接空冷系统
哈蒙式间接空冷系统是在海勒式间接空冷系统的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实际运行端差和表面式凝汽器端差
相比没有明显减小;此外,在喷射式凝汽器中,循环冷却水与汽轮机排汽直接接触换热,而锅炉给水品质要求严格,因而海勒式间接空冷系统中要求设凝结水精处理装置。

哈蒙式间接空冷系统由表面式凝汽器与空冷塔组成。

哈蒙式间接空冷系统将
汽轮机排汽进入表面凝汽器,通过大量循环水将其冷却,循环水再进入空冷塔通过
翅片管空冷散热器冷却。

所以,哈蒙式间接空冷系统与常规湿冷系统的差别在于,
用空冷塔代替湿冷塔,用除盐水代替循环水。

哈蒙式间接空冷系统的空冷散热器是系统的关键设备,装于自然通风冷却塔中,采用自然通风方式冷却。

哈蒙式间接空冷系统的优点是厂用电耗低、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;冷却水量可根据季节调整,在高寒地区可在冷却水中充防冻液防冻。

缺点是空冷塔占地大、投资高,系统需进行两次表面式换热,使机组循环效率降低。

结语
通过上文的叙述可知,对于我们国家的大型发电厂来讲,选择正确的空冷技术有着非常关键的意义,这不但能够节省水资源的用量,同时还能发挥出很好的环保效益。

由于电力行业不断发展,在今后一段时间我们国家的制冷工艺会更加完善,将
更好的为国家的发展贡献力量。

参考文献:
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