汽轮机直接空冷系统工艺流程

汽轮机直接空冷系统工艺流程
直接空冷是指汽轮机排汽在空冷凝汽器中被空气冷却而冷凝成凝结水。

排汽与空气之间的交换是在表面式空冷凝汽器内完成的。

直接空冷的冷源是空气，热介质是饱和蒸汽。

处于真空状况下的汽轮机排汽经排汽管道至凝汽器中，冷空气在散热器翅片管外侧流过，将管内饱和蒸汽冷凝。

冷凝后的凝结水由凝结水泵送至汽轮机回热系统，最后回至锅炉。

汽轮机排出的乏汽由主排汽管道引出汽机房A列外，垂直上升至一定高度后，改为水平管道，再从水平管道分出若干支管分别与空冷凝汽器顶部的蒸汽分配管相连。

蒸汽从顺流空冷凝汽器上部配汽管进入，与空气进行表面换热后冷凝，未凝结的蒸汽、空气混合物从逆流散热器下部进入，进一步冷凝，然后由抽气器抽出排入大气。

冷凝水由凝结水管汇集，排至凝结水箱，由凝结水泵升压，送至锅炉给水系统。

直接空冷系统工作原理
在直接空冷系统中，既要提高传热性能，又需防止凝结水冻结，空冷凝汽器绝大多数采用顺逆流联合方式的结构，即由顺流（指蒸汽和凝结水的相对流动方向一致）管束和逆流管束两部分组成。

顺流管束是冷凝蒸汽的主要部分，可冷凝80%左右的蒸汽。

剩余蒸汽携带不凝气体进入逆流式管束，在其中蒸汽由下而上，凝结水由上而下。

设置逆流管束主要是为了能够比较顺畅地将系统内的空气和不凝结气体排出，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，同时因为逆流式空冷凝汽器还要冷凝剩
余的部分排汽，在空冷凝汽器翅片管热交换过程中，排汽与管外空气热交换包含了与管壁凝结水膜的热交换。

此时无论是顺流还是逆流管束，其管内的水膜被加热，保持较好的等温状态而避免了冻结。

以我厂二期空冷系统为例，空冷凝汽器一共分8列，每一列共7个单元，其中第1、2、4、5、7单元为顺流单元，每一个单元包括10个翅片管束，每个管束有40根翅片管；第3、6单元为混流单元，每个混流单元的10个翅片管束中6个管束为逆流管束，4个管束为顺流管束，即逆流管束占混流单元的3/5。

逆流管束上方通过3根细弯管将逆流管中的不凝结气体和少量的未凝结蒸汽抽出，汇集到两根母管中，通过抽真空系统排出空冷系统。

逆流管出口抽空气弯管
直接空冷系统工作原理直接空冷系统组成逆流管束
空气抽出弯管
空冷凝汽器由下列系统组成：1、蒸汽管道；2、带风机组的蒸汽冷凝器；3、凝结水系统；4、空冷凝汽器清洗系统；5、挡风墙及抽真空系统组成。

1、蒸汽管道
蒸汽管道系统组成如下：2根主蒸汽管道及其膨胀节，1根平衡管及其膨胀节，8根蒸汽立管和蒸汽分配集管及其膨胀节，4个蒸汽隔离阀，分别安装在1,2,7,8列，在第四列、第五列排汽支管上各安装有2个安全隔膜，每个安全膜直径750mm，安全膜处标高46.2米。

从汽轮机排汽缸引出的主蒸汽管道直径为6020mm，采用变径的方式，以保证每列的蒸汽分配管具有相同的蒸汽压力和蒸汽流量。

每个支管，即蒸汽分配管直径为3020mm，沿着每列顶部布置，蒸汽从此分配管进入顺流冷凝管束顶部的翅片管。

蒸汽分配管也采取变管径的方式，从直径3020mm经过7个单元后变为2020mm，以保证每个单元的翅片管进入相同压力和流量的蒸汽。

空冷系统主蒸汽管道及各支管
2、带风机组的空冷凝汽器
凝汽器由翅片管装配成束进而由束组成单元而成。

每个管束有40个管子且每10个管束组成一个单元。

风机提供冷却空气流（每个单元一台）。

变管径的蒸汽蒸汽立管 蒸汽隔离阀 变径的蒸汽分配管
挡风墙
挡风墙
凝结水管
翅片管采用单排管，具有以下特点：形状扁平、钢材质基管外覆铝层、蒸汽侧流通面积大、翅片与基管钎焊连接(无扰流片或定距爪)、压力损失低、铝翅片、技术成熟。

采用单排管使相邻管子间有自由空间，不用焊接，因此消除管子内部的应力、可替换某一根管子，而且清洗效果好。

冷凝器单元图
翅片与基管钎焊连接
单排翅片管内部结构（下图）
单排翅片管外部结构（右图）
单排管冷却单元横剖面示意图
每个风机设备配有：振动开关用以保护风机/齿轮箱/
马达设备，以防过度振
动。

注：振动开关的设定
点在调试过程中敏感度
单排管之间的间隙
调节到最大值。

风机振动开关
每个齿轮箱配有：（右图）
压力开关:以避免无润滑油运行。

温度元件:以保护齿轮箱，避免低温和过热，并用来控制加热器。

一个加热器:以在冬季有关风机停止时保持油的粘性。

一个电动油泵：确保齿轮和上部轴承的润滑。

一个量油计：用以检查油量。

每个风机电机组配有：
一个加热器:以避免在电机不运行时电机的冷凝问题。

温度元件:以避免电机线圈过热。

每个风机电机由一个变频器驱动，该变频器允许风机速度从30%到100%之间，当环境温度>=10℃时，风机速度可达110%。

齿轮箱油泵和加热器应由事故保安电源供电。

右图为ACC风机电机
风机也是空冷凝汽器中十分
重要的部件，在空冷凝汽器运行
中起着关键的作用，风机性能是
衡量空冷凝汽器性能的重要标
志。

风机用电由厂用电提供，发
电厂空冷系统所有风机耗电量占
电厂机组发电的负荷比率一般在1.44%～1.81%。

某些电站风
机耗电量占到机组发电负荷的2%甚至更多，可见风机性能的优劣对空冷电站经济运行有着直接的影响。

风机的典型结构，由于空冷凝汽器需要大量冷却风，而压头却不是很大，所以空冷凝汽器的风机一般采用低压轴流冷却风机。

目前风机生产已标准化，其标准直径一般为1.5～9.8m，每台风机的叶片数为4～12枚，以4～6枚为最多。

叶片角调节范围为45°，风机叶片角度有手调和自调两种。

在大型电站空冷系统中，多采用大叶轮直径（9m以上）、低转速、低噪声的风机作为空冷风机。

此外，通过在风机工作台上增设消音壁和配备低电压变频器，来适时调速，达到节能降噪的目的，以求将整个空冷装置的噪声值控制在国家标准要求的90dB内。

风机典型结构
风机尺寸的选择是为了良好和均匀的分配通过每一个
ACC管束的空气，考虑到风筒入口直径的大小，风机的大小受单元的大小限制，不能与相邻的单元干涉。

二期每个风机单元的尺寸为11.44m×11.175m，故风机的直径选为9.754m。

为了满足ACC的考核工况，此外，风机还应满足功率和噪音的要求。

3、凝结水系统
排汽装置底部的凝结水箱收集来自主冷凝器的冷凝水，及机组的疏放水、小机凝汽器回水，ACC的冷凝水经凝结水箱的回热装置加热、除氧后进入凝结水箱底部，为凝泵提供水源。

4、空冷凝汽器清洗系统
SPX公司设计了一套清洗其单排管外部的系统，专门用于清洗翅片管该系统由位于每一个冷凝汽街区两侧的移动式梯子、安装在梯子上的清洗水分配管以及分配管上的喷嘴组成。

清洗水通过软管供到梯子上。

由于梯子是沿管束表面手动平行移动，这样在一个连续的清洗过程中，使得清洗水均匀地喷洒从而有效地清洗管束
表面。

先清洗冷凝汽器的一侧，然后是另一侧。

每一侧分三个通道清洗（每一个梯子上有六排分配管，一次清洗管排长度的六分之一。

这是为了限制清洗水量）。

清洗时，从上部联箱开始，然后是中间联箱，最后是底部联箱。

高压清洗水喷嘴均匀地布置并固定在分配管上，并与管束垂直，通过一根软管与水泵连接。

为了减小软管的长度，每一个通道有两个供水接头。

运行过程中，一名操作人员就可以容易地用手移动每一个梯子。

清洗作业更适宜于电厂停机过程中进行（此时ACC可能处于真空状态）。

但是，如果需要，在运行过程中，也可以进行清洗,ACC运行中清洗水源必须为除盐水。

操作人员用快速接头将软管与清洗系统的一个分配管和梯子连接，启动泵并打开阀门进行清洗。

对于软管连接部分，关闭竖管上的阀门。

为了最大限度地减小软管的重量，使得操作更加容易，软管分成两部分，用螺旋联轴节连接。

整套清洗装置（泵、喷洒管、软管）在冬季前应该彻底
排空，避免冻坏。

然后用快速接头将软管与另一个梯子以及最近的立管连接，再一次打开立管上的阀门进行一个清洗循环。

梯子
喷嘴
隔离阀
接软管
清洗系统梯子和喷嘴
清洗水泵总成包括两台活塞式水泵，由一台电机驱动，安装在冷凝器的下方。

还包括安装在管道上隔离阀。

活塞式水泵
清洗水泵电机
清洗水泵及电机
5、挡风墙
空冷器的热风再循环（或热风再回流）是指空冷器排出的热气流，在某种特定的条件下被风机吸入，提高了进入空冷器冷空气的温度，导致空冷器冷却能力下降。

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。

在工程上是增设挡风墙来克
服热风再循环，挡风墙高度要通过设计而确定。

空冷器的热风循环和管内凝结水的冻结是空冷器运行的两大危害，在设计和运行中应特别注意。

通常热风再循环和环境对空冷凝汽器热工性能的影响都是在大型风洞中进行实验以求得解决。

挡风墙防止在夏季产生热风再循环，此点切不可忽视，在冬季，防止大风对空冷凝汽器的袭击，这一点对多风寒冷的地区尤重要。