空冷机组换热单元计算及风速场对机组的影响分析

摘要在我国火力发电厂一般采用湿冷系统对机组进行冷却，此方法受水源限制较大，近几年来随着空冷技术日趋成熟，空冷技术受到广大缺水地区的电站的欢迎。

本文首先介绍了空冷机组的发展过程，叙述了直接空冷系统与间接空冷系统的工作原理，并从结构、性能、特点、运行特性等方面对直接空冷和间接空冷系统进行对比、分析。

其次详细分析直接空冷的特点，重点介绍了风速场对直接空冷系统的影响以及今后的发展方向。

最后，对600MW直接空冷机组进行热力工况的计算，在此基础上，对直接空冷系统凝汽器压力变工况计算数学分析，得到直接空冷系统运行经济性的影响因素，以及对凝汽器压力的影响规律，并利用Visual Basic软件绘制出直接空冷凝汽器压力随迎风速度、排汽热负荷、环境气温变化的特性曲线，从而为提高直接空冷凝汽器的性能提供了有力的依据。

η）关键词：直接空冷；特性曲线；变工况；间接空冷；效率—传热单元数（NTU-AbstractGenerally the wet cold system are used in thermal power plant our country to carry on cooling to the unit, this method was limited by water source, in the last few years is day by day mature along with air-cooled technology, air-cooled the technology receives generally by lacks the water area the power plant welcome. This article first introduced air-cooled unit's developing process, narrated direct air-cooled systematic and the indirect air-cooled system principle of work, and from aspect and so on structure, performance, characteristic, movement characteristic to is direct air-cooled and the indirect air-cooled system carries on the contrast, the analysis .Next multianalysis direct air-cooled characteristic, introduced with emphasis the wind field will guard against to the direct air-cooled system influence as well as the next development approaches. Finally, the long-lived direct air-cooled unit carries on the thermal energy operating mode the computation, in this foundation, changes the operating mode computational mathematics analysis to the direct air-cooled system water recovery condenser pressure, obtains the direct air-cooled system movement efficient influence factor, as well as to the water recovery condenser pressure influence rule, and software draws up the direct air-cooled water recovery condenser pressure using Visual Basic along with against the wind the speed, the exhaust hot load, the environment temperature change characteristic curve, thus has provided the powerful basis for the enhancement direct air-cooled water recovery condenser performance.η;Indirect Air-cooled;Keywords: Direct Air-cooled; Characteristic Curve;NTU-Variable Condition目录引言 (1)第一章绪论 (2)1.1 电站空冷系统概述 (2)1.1.1 国外空冷系统发展状况 (2)1.1.2 国内空冷系统发展概况 (3)1.２电站直接空冷系统应用现状 (3)1.３空冷系统的工作原理 (4)1.3.1 海勒式间接空冷系统 (4)1.3.2 哈蒙式间接空冷系统 (5)1.3.3 直接空冷系统 (6)1.4 空冷系统的特点 (7)第二章直接空冷系统 (9)2.1 直接空冷系统概述 (9)2.2 直接空冷散热器的布置原则 (11)2.3 直接空冷系统与间接空冷系统的比较 (12)2.4 风场对空冷系统的影响 (15)2.4.1 风场对空冷系统影响的研究成果 (15)2.4.2 风场对空冷系统影响的具体分析 (20)2.4.3 直接空冷自然通风的发展 (22)第三章600MW直接空冷机组的热力计算 (24)3.1 已知条件和计算参数 (24)3.2 能量计算过程 (27)3.3 通风计算过程 (34)第四章电站直接空冷系统变工况计算 (39)4.1 算法简介 (39)4.2 空冷凝汽器变工况计算实例 (40)4.3 直接空冷系统的变工况计算及曲线图绘制程序 (41)4.3.1 变工况计算程序 (41)4.3.2 变工况曲线图绘制程序 (41)4.3.3 直接空冷系统参数的变工况特性分析 (41)结论 (44)参考文献 (46)附录1 (47)附录2 (57)谢辞 (75)引言煤炭是许多国家发展电力的主要一次能源，但煤电的发展同时还受到了水资源的制约。

我国的山西、内蒙古西部、陕西以及新疆等地的煤炭资源比较丰富，但由于水资源匮乏，限制了当地的火电建设。

常规湿冷机组需消耗大量的补充水和循环冷却水，所以对水源的可靠性有较高的要求。

采用空冷机组是火力发电厂节水的有效途径，一般可节水65%以上，一些电厂已经取得了显著的节水效果，节约用水、保护水资源日益受到高度重视。

在我国北方富煤贫水地区大力发展采用空冷技术的节水型发电机组，是我国合理利用能源、加快电力事业发展的一项重要内容。

发电厂空冷系统也称为干冷系统，它是相对于常规发电厂湿冷系统而言的。

常规发电厂的湿式冷却塔是把塔内的循环水以“淋雨”方式与空气直接接触进行热交换，其整个过程处于“湿”的状态，其冷却系统称为湿冷系统。

空冷发电厂的空冷塔，其循环水与空气是通过散热器间接进行热交换的，整个冷却过程处于“干”的状态，所以空冷塔又称干式冷却塔。

发电厂空冷技术从提出到现在，约有50年的历史，并在国际上有了迅速的发展。

在干旱地区，空冷机组发展尤为迅速，并出现了多种类型，如直接空冷、间接空冷、干湿联合冷却机组等。

直接空冷系统由于自身的优点，如设备布置简化、厂址选择自由度大、设备简单、抗腐蚀性强、使用年限长、能适应各种恶劣气候而广泛应用。

直接空冷机组以环境空气而不是以水作为汽轮机排汽的冷却介质,因此,环境变化将会显著影响直接空冷系统的运行特性。

众所周知,冷端系统设计、运行的经济性好坏,都是通过凝汽器压力直接反映的,因此凝汽器压力是冷端系统的综合指标,即凝汽器压力是整个空冷装置运行优劣的集中体现,它的经济性直接关系到整个机组的经济性。

所以，本文通过对直接空冷系统和间接空冷系统进行比较，以及分析风场对直接空冷系统的影响，来了解空冷系统的特点，并对600MW直接空冷机组进行热力计算，分析其变工况特性，通过计算和分析的过程加深对直接空冷系统的认识，为今后的工作打下良好的基础。

第一章绪论1.1 电站空冷系统概述火力发电厂的蒸汽冷却技术主要分为两大类，水冷却和空气冷却(简称空冷)。

发电厂采用翅片管式的空冷散热器，直接或者间接用环境空气来冷凝汽轮机的排汽，称为发电厂空冷，研究空冷装置及其使用的一系列技术，称为发电厂空冷技术，采用空冷技术的冷却系统称为空冷系统。

采用空冷系统的汽轮发电机组称为空冷机组，采用空冷系统的发电厂称为空冷电厂。

具体采取何种方式取决于电厂的选址、当地气候条件、机组特点以及社会和环保要求。

我国现有的火电机组中，大部分采用水冷技术。

随着经济的发展和水资源的日益紧缺，取水价格逐年上升，直接导致发电厂成本增加，同时还带来水气污染的环保问题，因此，传统水冷技术已经越来越不适应时代的要求。

截止到目前，各种类型的空气冷却技术已经在国外许多大型火电机组项目中得以采用，我国也在20世纪80年代引进了间接空冷技术(包括海勒式间接空冷和哈蒙式间接空冷)，进入21世纪，随着社会的发展和技术的进步，我国开始逐步引进直接空冷技术。

1.1.1国外空冷系统发展状况早在30年代末，德国首先在1.5MW汽轮机应用了直接空冷系统；到了50年代，卢森堡13MW机组和意大利36MW机组分别投运了直接空冷系统；进入60年代，英国在一台120MW机组上投运了间接空冷系统，采用喷射式凝汽器及自然通风型空冷塔，这个系统称为海勒式空冷系统。

1968年，西班牙的乌特里拉斯坑口电厂投运了尖屋顶式布置的机械通风型直接空冷系统，至此，形成了直接与间接两种空冷系统并存的局面[1]。

在化工厂中，合成有机物的生产工艺过程都有采用空气冷却的实例；实践证明对与水接触能发生爆炸的介质，采用空气冷却也是适宜的；在动力工业，由于水源紧张，汽轮机排汽的直接空冷系统和间接空冷系统日益得到重视，发展很快；在国外的炼油厂、石油化工业的驱动汽轮机采用空冷凝汽器有众多实例。

近十多年来，德国、匈牙利、美国、西班牙、前苏联、南非等国家和地区已建成一批空冷电站，运行情况良好。

由于直接空冷系统结构比较简单，所需空冷元件比较少，投资较低等特点，因而直接空冷电站在国外近期发展中占有较大比重。