空冷汽轮机设计的几个主要问题
电厂直接空冷系统方面的问题分析
电厂直接空冷系统方面的问题分析作者：刘志枫来源：《中国科技博览》2014年第07期[摘要]我国华北、西北、东北地区普遍寒冷缺水，电站建设往往受制于水源。
作为一项在富煤缺水地区很有前途的生产方式，空冷技术已经显示出巨大的发展潜力。
空气冷却分为间接冷却和直接空冷两种，与间接空气冷却相比，直接空冷机组更适于寒冷的地区运行，其最大特点是防冻性能好、节水、占地面积小、投资低、更环保。
[关键词]发电厂直接空冷空冷技术中图分类号：TM621.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）07-0039-01引言发电厂采用翅片管式的空冷散热器，直接或间接用环境空气来冷凝汽轮机的排汽，称为发电厂空冷。
采用空冷技术的冷却系统成为空冷系统。
采用空冷系统的汽轮机机组成为空冷机组。
采用空冷技术的发电厂称为空冷电厂。
发电厂空冷系统也称干冷系统。
它是相对于常规发电厂的湿冷系统而言。
常规发电厂的湿冷冷却塔（凉水塔）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的，其整个过程处于“湿”的状态，其冷却过程称为湿冷系统。
空冷发电厂的冷却塔，其循环水与空气是通过散热器间接进行热交换的，整个过程处于“干”的状态，所以空冷塔又成为干式冷却塔或干冷塔。
1.我国火电厂直接空冷系统1.1 直接空冷系统的特点无论是直接空冷，还是间接空冷电厂，经过几十年的运行实践，证明均是可行的。
但不排除空冷系统在运行中，存在种种原因引发的问题，如严寒、酷暑、大风、系统设计不够合理、运行管理不当等。
这些问题有的已得到解决，从国内已投运的200MW空冷机组运行实践证明了这一点。
从运行电站空冷系统比较，直接空冷系统具有主要特点：背压高；由于强制通风的风机，使电耗大；强制通风的风机产生噪声大；钢平台占地，要比钢筋混凝土塔为小；效益要比间接冷却系统大30%左右，散热面积要比间冷少30%左右；造价相比经济。
2.直接空冷系统的组成和范围2.1 直接空冷系统的热力系统直接空冷系统，即汽轮机排汽直接进入空冷凝汽器，其冷凝水由凝结水泵排入汽轮机组的回热系统。
直接空冷系统主要设计参数确定
２ 空冷机组设计气温与设计背压
选择合理的设计气温和设计背压对空冷电 厂有着重要意义。它直接影响到空冷机组选型 电厂的投资及运行效益。 排汽背压所对应的排汽温度是由Ｉ Ｔ Ｄ值和
１ ． ４ 汽轮机末级叶片
汽轮机末级叶片长度主要由汽轮机制造厂
： － 力勘测＇ ａ ｍ ｒ 计２ Ｍ 年一 均月 ｎ弓 期 １ １
上汽 东汽 哈汽 上汽 上汽 东汽 哈汽 上汽 二缸 二缸 二缸 二缸 Ｊｆ ｆ Ｓ
６ ６ ５ ６ ４ ５ ６ ２ ０ ６ ６ ５
四＝ Ｋ 二缸
６ ６ ５ ６ ６ １ ６ ２ ０ ６ ６ ５
１ ４ ５ ７ １ ６ ７ ６ ． ４ １ ７ 田
１ ４ ５ ７ １ ６ ７ ６ ． ４ １ ７ ０ ０
准。其中，设计背压 和设计气温是机组最重 要的设计参数 。
略， 确定符合我国国情的空冷系统设计参数不仅
会为电厂带来巨大的经济效益及社会效益。本文
主要探讨空冷系统优化和设计气温、 设计背压等 主要设计参数的确定。
１ ． １ 空冷机组与湿冷机组一致的问题
在湿冷机组设计中明确汽轮机的三种工况： 分别为设计 （ 额定）工况、满发 （ 能力）工况 和最大连续工况。空冷机组同样应对应上述三 种工况来确定机组的背压和气温。
进行优化工作，设计院配合。汽轮机背压值的 确定则由设计院根据具体工程气象条件结合冷 却系统的优化完成。设计院优化确定的汽轮机 设计背压会影响到汽轮机的选型，而汽轮机末 级叶片的长短则反映了汽轮机是否适合该工程 的气象条件。 空冷汽轮机是相对常规湿冷汽轮机而言， 二者的主要区别是由于其尾部排汽冷却所采用 的冷却方式不同，引起尾部运行参数的变化， 从而导致汽轮机结构等设计必须改变。空冷汽 轮机运行的显著特点是背压较高，变幅较大， 变化频繁。为了适应这种特点，需要对其采用 新的先进的技术和方法进行设计，诸如：优选 末级叶片高度， 采用短而粗的新线性末级叶片， 优化高、中、低压缸通流部分，处理好轴系稳 定性、安全 自 动保护问题等。直接空冷汽轮机 就是为适应空气直接冷却排汽所带来的高背压、 大变幅、多频次等特殊要求而设计的一种新型
空冷机组运行中存在的问题及处理措施
直接 空 冷机 组 真 空容 积 庞大 ， 汽 压力 普 遍 比 排
湿冷 机组 高 ｌ ～２ Ｐ 。夏季 环境 温度 高 ， 汽 压 Ｏ ０ｋ ａ 排 力 因环境 温 度 的持 续 升 高而 升 高 ， 为 制约 直 接 空 成 冷机 组带满 负荷 运行 的重要 因素 ， 对机 组 的安 全 、 经 济性 产生极 大 的影响 。可 以采取 以下措 施 防止温 度
降 低 ３ｋ ａ Ｐ 。
ｂ 根 据季 节环 境 特 点 ， 计 安装 空 冷 岛喷 雾 系 ． 设
统 ， 夏季 高 温 时段 带高 负 荷 时 ， 人 空 冷 岛喷 雾 ， 在 投
背 压能够 控制 在 ２ Ｐ ４ｋ ａ以内 ， 使得 机组 带 高负 荷不 受 环境 温度 的限制 。
ａ 空 冷 岛布置是 面南背 北 ， ． 与汽轮 机房 、 炉房 锅
呈 一 字形 排列 ， 自然风 正 对 汽轮 机 房 和锅 炉 房 吹 当
来 时 ， 空冷 岛 背面 与 汽机 房 形成 一 个 巨大 的 尾流 使
区 ， 当部分 的热 汽流从 上到 下倒 流 。 部分热 风 又 相 这
返 回到 风机进 口而使 空 冷 凝 汽器 的 工作 效 率下 降 ，
热 风再 循 环 多数 是 由 自然 环境 因素造 成 ， 常 经
出现 在风 力 ４级 以上 ， 成 热风 再 循环 不 利风 向有 形
以下几个 方 面 。
成 了直 接 空冷 机 组在 结 构 、 热力 系 统及 安 全保 护 等
方 面 与湿 冷机 组 存在 很 大差 异 ， 主要 是 汽轮 机 的低 压 缸 和末 级 叶 片 ， 有 排气 管 、 压通 流 级 数 、 压 还 低 低 回流级 数 、 压轴 承的支 承方 式 、 压保护 装 置等 。 低 背
直接空冷机组存在的问题及其对策初探
空冷 机组 的冷 却极 限 为 环境 干 球 温度 ， 干 球 该 温度 高 于常规 湿 冷机 组 的冷却 极 限—— 湿 球 温度 ， 故空冷 机组 的背压 大 于湿 冷机 组 。湿冷 汽轮机 的额
１ 概 述
近几年 来直接 空冷 机组 在富煤 缺水 的北方 煤矿
定 背压 和夏季满 发背 压分 别 为 ４ ９ Ｐ 和 １。 Ｐ ． ａ ｋ １８ ａ ｋ 左右 ， 空冷汽 轮机 的额定 背压 和 夏 季 满发 背压 分 而 别在 ｌ～ １ Ｐ ３ ８ ａ和 ３ ￣３ Ｐ ， ｋ ０ ５ ａ空冷 机组 的运行 背 ｋ
ａ ｄ ｓ ｍｅ ｃ ｕ ｔｒ ｅ ｓ ｒ ｓ ｈ ｖ ｅ ｎ ｐ ｔｆ ｒ ｒ ． ｎ ｏ ｏ ｎ ｅｍ ａ ｕ ｅ ａ ｅ ｂ ｅ ｕ ｏ ｗａ ｄ Ｋｅ ｒ ｓ ｄ ｒ ｃ ；ａｒ ｃ ｌｄ ｃ ｎ ｅ ｓ ｉ ｕ ｉ ；ｂ ｃ ｒ ｓ ｕ ｅ ｏ ｄ ｎ ｅ ，ａ ｔ ｆｏ ｅ ｏ ｄ ｎ ａ ｅ ｅ ｔｐ ｌｕ ｉ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉｅ ｔ ｉ ｏ ｅ ｏ ｄ ｎ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｋ ｐ ｅ ｓ ｒ ；ｃ ｎ ｅ ｓ ｒ ｎ ｉ ｒ ｚ ｎ ｃ ｎ ｅ ｓ ｔ ；ｈ ａ ｌ ｔ － ｏ ｏ
直接 空 冷机 组 存 在 的 问题 及 其 对策 初探
高清 林
（ 福建 电 力 职业 技 术 学 院 ， 建 福 泉州 ３ ２０ ） ６ ０ ０
摘
要： 直接 空冷机组具有明显的节水效果， 但也存在诸如汽轮机 的运行 背压 高且 变幅大、 汽器的冷却性能 受环 凝
境的影响 大、 凝汽 器冬季运行时容 易发生冻结、 凝结水溶氧超 标以及热污染等运行 方面的问题 ， 对这些现 象及原 针
论600MW空冷机组空冷系统的设计特点和安装注意事项
论600MW空冷机组空冷系统的设计特点和安装注意事项摘要：陕西省府谷电厂一期（2x600mw）工程位于陕西省北部的府谷县境内，由于地处陕北干旱地区常年缺水，规划容量（2＋4）×600mw机组全部采用空冷机组。
空冷系统采用机械通风直接空冷系统（acc）。
本文介绍了国产600mw空冷机组空冷系统的设计特点和在安装过程中需要注意的问题。
关键词：600mw空冷机组空冷系统设计特点注意问题中图分类号：tm62文献标识码： a 文章编号：abstract: shaanxi province, fugu power plant phase(2x600mw ) project of shaanxi province in the north of fugu county, is located in northern arid areas due to lack water all the year round, planning capacity (2+ 4)× 600mw units all adopt the air cooling unit. air cooling system used in mechanical ventilation of direct air cooling system ( acc ). this paper introduces the domestic 600mw air-cooled condenser system design characteristics and installation problems.key words:600mw air-cooled condenser system design problems陕西德源府谷电厂位处陕西省府谷县北部庙沟门镇，往北距离内蒙古自治区仅不到5公里。
府谷县属半干旱大陆性季风气候，其气候特点表现为冬季寒冷，时间长；夏季炎热，干燥多风，时间短；春季干旱少雨雪，温差大。
空冷汽轮机的额定背压偏差问题及其解决方法
空冷汽轮机的额定背压偏差问题及其解决方法蒋寻寒;陈开锋;阮圣奇【摘要】By analyzing the rule of back pressure changed with weather conditions, it is demonstrated that the rated back pressure has large deviation, thereby cannot represent the actual average back pressure in air-cooled steam turbine, which may significantly affect selection of exhaust area of turbines, resulting in large energy loss that is difficult to reduce by retrofit. It is then pointed out that accumulation of operation status is required to solve this problem. For that reason, the rated back pressure is proposed to be raised by 50% as an estimate value of the average back pressure and the basis of optimized selection for turbine exhaust area. After this optimization, the energy consumption rate can be reduced by 0.8%, which is of much significance for the related issue.%通过分析背压随环境条件的变化规律,指出空冷汽轮机存在额定背压普遍偏差较大、不能准确代表实际平均背压的问题,这直接影响了排汽面积的优选,导致能耗增加,造成大量损失,且难以通过技术改造加以解决.指出为解决这个问题,需要积累运行数据,在此之前,可以直接将额定背压增加50%,作为平均背压的估计值和汽轮机排汽面积优选的依据.由此优化低压缸配置,可以降低机组能耗0.8%左右,有很大的实际意义.【期刊名称】《热力透平》【年(卷),期】2017(046)001【总页数】4页(P19-22)【关键词】空冷汽轮机;背压;节能【作者】蒋寻寒;陈开锋;阮圣奇【作者单位】中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东分公司,合肥 230031;中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东分公司,合肥 230031;中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东分公司,合肥 230031【正文语种】中文【中图分类】TK267国内湿冷汽轮机的冷端设计有很多问题 [1-3]，会增加机组运行能耗。
东方空冷600MW两排汽汽轮机的设计
２ １年 第２ ０ Ｏ 期
圣汽 言 扮 Ｉ
ＤＯＮＧ Ｆ ＡＮＧ ＴＵＲＢＩ ＮＥ Ｉ
赵 世 全
（ 东方汽轮机有 限公 司，四川 德 阳，６ ８ ０ ） １０ ０
摘 要 ：在我国西北地区由于水资源严重短缺，而这些地区又富产煤，在我国以煤电为主的能源结构情况下，大力发展
空冷 机组 是一条 必 由之 路 。国家 已将 建设 大型 空冷 电站列 入 “ 一五 ”规划纲 要 。我 国空冷技 术在２ 世 ６ 年代 开始起 十 Ｏ Ｏ 步，经过 多年 的发展 ，在各个 方面均取得 了丰硕 的成 果，特别是在 空冷汽轮机 的设计方 面积 累 了丰 富的经验 ，同时随着 国家对节 能环保 要求 的进一 步提 高，开发 高参 数、大 容量 的高效 空冷汽轮 机 已到 了水到渠 成的 时候 。该文就大 型 空冷
ｓ ｔ ｏ ｅｎ ｎ ｅ ｅｏ ｇ ｃ ｌ ｉ－ｏ ｌｎ ｔａ ｔｒ ｉｅ ． ｓ ａｃ ｉｇｏ ｉ－ｏ ｌ ｇｓｅ ｍ ｂｎ ｅ ｈ ｏｏ ｓｓａｔｄ ｔ ｅｇ ｖ ｒｍｅ ｔｏｄ ｖ ｌｐｌ ｅｓ ａｅａｒｃ ｏｉｇｓｅ ｍ ｂｎ ｓ Ｒｅ ｅ ｈｎ ｎａｒｃ ｏｉ ｔａ ｔ ｉｅｔｃ ｎ ｌｇ ｗａ ｔｒｅ ａ ｔ ｒ ａ ｕ ｒ ｎ ｒ ｕ ｙ
ｏ ｉ ｃ ｏｉｇ６ ０ Ｗ ｔａ ｔｒ ｉｅ ｆｃ ｓｎ ｎｔｅｔｐ ｆ ｎ ｔｔｅｃ ｐ ｃｔ， ｆ ｃｅ ｃ ，ａｔｓａ ｅｂ ａ ｅ ｅ ｈ ｕ ｔ ｅ ｉｅ ｓ ｓｅ ｆａｒ ｏ ｌ － ｎ ０Ｍ ｓｅ ｍ ｕｂｎ ， ｏ ｕ ｉ ｇｏ ｈ ｙ ｅｏ ｕ ｉ， ａ ａｉ ｅ ｉｎ ｙ ｌｓ ｔｇ ｌｄ ， ｘ ａ ｓ ｄ ｖｃ ， ｙ ｔｍ ｈ ｙ ｉ
空冷机组技术经济及存在问题浅析
占地少 ，基 建 投 资 相对 少 等 特 点 ，在 我 国得 到 了
广泛 应用 。
２ 空冷机组 的节水性分析
６０ Ｗ 空 冷 机 组 比 湿 冷 机 组 少 耗 水 量 约 ０Ｍ １０ ｔｈ左右 见表 ｌ ２０／ ，统计 数据 按 多工 程设 计 耗 水 量加 权 平 均 得 出 ） ，如 按 全 年 运 行 ６０ ００小 时 计 ， 水 费按 ０５ ． ｔ（ 地 下水 和地 表 水 ）计 算 ，则 按 ６０ Ｗ 空 冷 机 组 全 年 比湿 冷 机 组 少 耗 水 费 用 为 ０Ｍ １０ ０５・ ００＝ ６ ２０・ ． ６０ ３０万 元 ；当采 用 城市 中水 为 电厂水源 时 ，其水 质 不 能 满 足 电厂 的用 水 水质 要
表 １ ６０ ０ ＭＷ 发 电机组湿冷 、空冷耗水 指标 表 （ 多工 程设计平均耗水量统计 ） 按
３ 直 接 空冷 机 组 的热 经 济 性 分 析
１ Ｔ ）ＩＤ值 的确 定 ：ＩＤ称 为 初 始 温 差 。对 于 Ｔ
收 稿 日期 ：２ ０ ０ ０ ０ ７— ４— ５
直 接空冷 系 统 ，ＩＤ值 的定 义 是 汽 轮 机 排 汽 压 力 Ｔ 的饱 和蒸 汽温 度 与 环 境 空气 干 球 温 度 之差 。直 接 空 冷系统 汽 轮机 的排 汽 背 压 可 由设 计 气 温 与 优 化
中间冷却剂 ，一次为蒸汽和冷却水之间在混合式
凝汽 器里 换热 ，一 次 为 冷却 水 和 空 气 之 间 在 空冷 塔里 换热 。 ３ ）表 面 式 凝 汽 器 的 间接 空 冷 系 统 排 汽 与 冷 却水 之 间 的热 交 换 是 在表 面 式 凝 汽 器 里换 热 ，两
次换 热均 为表 面式 ，所 以其换 热效 率低 于海 勒 系统 。 上述 三 种空 冷 系统 在 我 国 均 有应 用 ，其 中直 接 空冷 系统 以其设 备少 ，系统 简单 ，防冻性 能好 ，
空冷凝汽式汽轮机发展面临的问题及对策
ｌ ｗｅ ｈ ｒ ｌｅｆ ｉｎ ｙ ａ ｄ ｈｇ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔｌｐ ｌｕ ｉｎ ｉ ｉｗ ｆｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆａｒ ｃ ｏｉｇ ｃ ｎ ｅ ｓｎ ｏ ｒｔｅ ｍａ ｆｉ ｅ ｃ ｎ ｉｈ ｅ ｖｒ ｎ ｎ ａ ｏｌｔｏ ｎ ｖｅ ｏ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｉ ｏ ｌ ｏ ｄ ｎ ｉｇ ｃ ｎ
期 内难 以改变 。燃 煤发 电又派 生 出水 资源及 煤运
输 问题 ， 发展 超 高 压 的 电力 输 送 网 以 及 大 功率 使 的空 冷汽 轮机 成为 煤 电长期 稳 定供 给 的关键 。第
采取 的技术措 施 。
１ 世 界 空冷 汽 轮 机产 品技 术 的发 展
１ １ 世 界 空冷 汽轮 机 的发 展历 程 ．
Байду номын сангаас
ｅ ｖ ｒ ｎ ｎ ａ ｏ ｌ ｔ ｎ ｎ ｉ ｍｅ ｔ ｌｐ ｌ ｉ ｏ ｕ ｏ
必须 包 括 运 行 、 护 、 寿 命 的经 济性 ， 计入 环 维 全 并
０ 前 言
我 国国 民经济 及 电力 工业 的 高速发 展将 面 临
保政 策 的经 济杠 杆效 应 ； 次 ， 须采 取 有效 的措 其 必 施解 决 采用 空冷 凝汽 系统 因冷端 背压 升 高使 热效 率 降低 ， 幅度 增 加 单 位 发 电 量 的燃 料 消耗 和排 大
电厂汽轮机机组中存在的问题与节能方案分析
电厂汽轮机机组中存在的问题与节能方案分析摘要本文主要以我国生产的600mw的超临界汽轮机以及空冷汽轮机为例，在论述其现存的不足的基础上，着重的对于如何提高汽轮机的效率措施进行论述。
关键词汽轮机机组；节能；问题；效率中图分类号tk261 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2012）58-0018-02现今600mw的高参数、大容量的汽轮机已经是电力领域的主流应用器械之一，且由于在大型的汽轮机的设计、制造中使用了新技术、新工艺，气缸效率明显增加。
但是，节能降耗依然是个难点，这就要求在汽轮机的使用中要注重节能、提效两个方面。
1 国产600mw 超临界汽轮机组存在的问题国产600mw 超临界汽轮机组的主要不足体现在热耗率普遍高于设计值。
其原因可以归结为以下的五点：汽缸效率偏低、背压偏高、轴封及门杆漏汽量偏大、热力系统泄漏、高压加热器端差偏高。
下面只简要的对前两者进行论述：1）汽缸效率偏低而分析导致气缸的效率低的原因包括：通流部分结垢以及气封间隙大。
如果在进行了相应的检修及调整后效率的增加不太明显，此时可以考虑是否由于隔板的制造或者叶片的制造工艺没有达标所致。
2）背压偏高汽轮机的热效率受到主蒸汽温度、主蒸汽压力、再热蒸汽温度以及背压等参数影响，而背压在其中的影响力最为明显。
如下图为国产600mw 超临界汽轮机组背压的变化与热损耗的关系：同时背压的变化、背压的偏离值以及机组的循环水的温度对于热损耗的影响如表1。
而影响背压的因素好包括凝汽设备、真空系统以及循环水系统，具体包括：1）冷却器的冷却水直接的取自循环水而没有经过处理，从而导致循环水中的水生物或者贝类堵塞了冷却器以及真空泵的出力；2）循环水的管道没有设置二次滤网，从而导致在聚水室以及钛管内滋生大量的水生物及贝类，影响了循环的进行；3）胶球的清洗系统效率低下以及循环水的优化空间小，造成传热、凝汽循环不畅。
2 直接空冷汽轮机组存在的问题及其对策2.1 空冷凝汽器的性能受沙尘的影响这种现象在风沙现象严重的西北部地区尤为严重，由于沙尘在翅片管的积聚，导致了翅片管的热阻增加，甚至会导致传热性恶化以及堵塞冷却通道的后果。
直接空冷机组空冷系统运行问题分析及对策 柴永富
直接空冷机组空冷系统运行问题分析及对策柴永富摘要：直接空冷科技是使用大气中的空气的媒介作用，对发电组实施冷却的科技，在水分紧缺区域也是该项科技发挥巨大作用的地区。
并且，系统运转的功效受大气中风速、风向、环境气温等元素的作用，在直接空冷系统运转阶段，需要订立管控策略，进而确保直接空冷设备的稳定、高效运转。
关键词：直接空冷；系统运转；难题；解析；策略伴随水资源的紧缺，在火力发电阶段，直接空冷设备的作用得以发挥。
直接空冷机组使用大气中的空气为媒介，冷却汽轮设备。
所以，节省了不少水资源，是科技领域的较为先进的科技。
特别是在我国水资源紧缺的北部区域，直接空冷机组的使用是大势所趋，直接空冷机组在运转阶段会出现真空渗漏、管束积尘、寒冷开裂等难题，假如不采取应对举措，就会让直接空冷设备无法稳定运转。
所以，需要对难题实施解读，并确保系统运转的流畅性。
1直接空冷机组的概念发电机组空冷设备是指，透过特殊的设备将排出的热气冷却成凝结水。
而直接空冷设备通常使用能够多次循环使用的空气为冷却媒介。
汽机的排汽通常要使用空气冷凝，而汽机排泄的饱和蒸汽通过排气管道安放在房屋外的空气凝汽器内，最终传送到锅炉，进而完成二次使用。
2我国直接空冷机组的发展历程我国是一个水资源短缺的国家，水资源时空分布不均。
目前我国城市有65%缺水，12%严重缺水，煤炭基地有多半集中在缺水地区，所以在“富煤缺水”的华北、东北、西北发展电力工业，采用直接空冷技术建设节水型电厂是非常有效的节水途径。
我国电厂空冷技术起步并不晚，于60年代开始火电空冷技术装备的研制和选点进行现场试验。
1966年在哈尔滨工业大学试验电站的50kW机组上首次进行了直接空冷系统的试验。
1967年在山西侯马电厂的1.5MW机组上又进行了工业性直接空冷系统的试验。
进入80年代后，庆阳石化总厂自备电站3MW机组上投运了直接空冷系统。
近几年我国直接空冷机组得到突飞猛进的发展，大批大容量机组相继投产运行，相关设备和技术也逐渐成熟。
空冷岛概述
空冷岛平台紧靠主厂房A排外，以单元群形式成矩阵布置，
每台机组共30个单元划分为5行、6列，全钢结构。砼柱顶标
高33.8m，平台顶部标高为35.00m，蒸汽分配管中心标高
47.53m，平面尺寸，73.5m X 62.81m, 安装在9根混凝土柱
子上，平台钢桁架连接而成，采用大六角高强螺栓连接。
公司等。
空冷系统主要设计参数：
❖
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❖
最低及最高环境温度：—28.9℃至43.2℃
平均环境温度： +10℃
夏季平均温度：+26.6℃
冬季平均温度：—10.4℃
平均环境大气压力：930.0hPa
平均相对湿度为：44%
平均降雨量：38.6mm
平均风速2.0m/s
最大设计风速：31m/s
全年盛行风向：东北
气膜具有更高的传热热阻。此外，随着不凝结气体和蒸汽的
混合汽体的过冷和不凝结气体比例的增大，凝汽器逆流单元
的传热热阻增大。
3、不凝气体的焓值较低，当气温下降到一定极限时，极易造成
空气冷 凝器管束内冻结现象的发生。
4、漏真空后，空气进入凝汽器产生气阻，导致汽轮机背压升高，
（汽轮机排气背压设计为15kPa（TMCR/THA工况））汽轮机有
离设备中，气体从下往上流动。当气体的流
速增大至某一数值，液体被气体阻拦不能向
下流动，愈积愈多，最后从塔顶溢出，称为
液泛。产生液泛时的气体速度或连续相速度
称为液泛速度。
对于空冷凝汽器来说，当液泛现象出现时，
流动压降显著增加，且不利于凝结水的排除。
大型空冷汽轮机的设计特点_徐进峰
采用直接空冷 的 汽 轮 机，在 汽 轮 机 低 压 缸 下 方需要设置一段导 管，将 汽 轮 机 的 排 汽 引 入 空 冷 凝汽器。这 段 导 管 在 国 外 是 由 空 冷 凝 汽 器 制 造 公司负责，在国内 是 由 汽 轮 机 制 造 公 司 负 责。 国 外空冷凝 汽 器 制 造 公 司 排 汽 导 管 普 遍 采 用 由 方
优化论证时至少应给出三个不同高度的末 级叶 片 进 行 比 较 ，优 化 的 叶 片 高 度 必 须 居 中 间 ， 否则应再进行补充论证。由于空冷机组末级叶 片 较 湿 冷 机 组 末 级 叶 片 短 ，各 比 较 的 末 级 叶 片 之 间 高 度 差 只 有 ５０～９０ ｍｍ，其 末 级 叶 片 的 制 造成本差与运行经济性相比显得甚微。因此， 满足最佳的运行经济性一般也满足最佳的综合 经济性。
６００ＭＷ 空冷汽轮机，其高、中压模块基本上 与湿冷６００ ＭＷ 机型相同，采用空气冷 却 对 汽 轮 机造成的 影 响 主 要 集 中 在 低 压 缸 上。 由 于 空 冷 汽轮机年平均背压 高、背 压 变 化 频 繁 且 变 化 幅 度 大，从而使得汽轮机 低 压 缸 排 汽 部 分 工 作 在 相 对 恶劣的条件下；因此 空 冷 汽 轮 机 的 低 压 缸 不 能 直 接采用湿冷汽轮机 的 低 压 缸，必 须 有 针 对 性 地 进 行专门设计 。 ［２］
第 ２８ 卷 第 １ 期
２０１４年１月
ＰＯＷＥＲ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ
Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２０１４
大型空冷汽轮机的设计特点
徐进峰 （原中国东方电气集团有限公司，成都 ６１１７３１）
摘 要：空 冷 汽 轮 机 运 行 工 况 具 有 平 均 背 压 高 、背 压 变 化 幅 度 大 和 背 压 变 化 频 繁 的 特 点 ，给 汽 轮 机 结 构 设 计 带 来 变 化 ，特 别 是 在 低 压 模 块 的 设 计 方 面 与 湿 冷 机 组 相 比 具 有 明 显 的 区 别 。 结 合 直 接 空 冷 ６００ ＭＷ 两 排 汽 汽 轮 机 的 设 计 ，对 其 结 构 、功 率 及 辅 助 系 统 的 选 择 等 问 题 进 行 论 述 ，为 大 型 空 冷 汽 轮 机 的 设 计 提供参考。
浅谈电厂汽轮机常见问题及其对策 张海兵
浅谈电厂汽轮机常见问题及其对策张海兵摘要：当前世界能源供应十分紧张，作为消耗一次能源大户的火力发电厂要想实现社会可持续发展战略的客观要求，就必须提高节能意识，加强能源的管理，以此来降低电厂的能源消耗，提高经济效益。
电厂汽轮机组的辅机设备一般都会涉及到很多，通常送风机、引风机、给煤机、高压加热器、给水泵凝汽器这几个是最为重要的。
关键词：电厂汽轮机；常见问题；对策1电厂汽轮机及对其进行维护的意义1.1电厂汽轮机简介汽轮机是一种精密的动力机械，即便是高温或者高压的状态，它仍旧可以正常的工作。
使热能快速向机械能进行转化是使用汽轮机的主要目的之一。
汽轮机是火电厂的重要设备，它是一种旋转式的原动机。
当今社会人们对电力的需求变得越来越大，电网容量在不断的扩大，电力业也在飞速的发展着。
电厂汽轮机能够保持安全运行的关键就是需要电厂汽轮机对参数和容量有一个更高的要求和标准，因为这决定着汽轮机是否可以顺利的开展工作。
1.2电厂汽轮机维护的意义必须知道该如何维护好电厂设备是电厂想要管理好设备的前提，以为只有掌握了维护的方法才能让设备的管理有一个更高的水平，才能提高其管理效率及利用率。
要想实现电厂的管理目标，满足电力能源的供应需求，电厂就需要重视设备管理这一环节，以电力的需求来管理电力设备。
为了使电力供应变得更加稳定，要求电厂进行经营管理时，就要注意防止汽轮机出现故障或是在出现故障之后的第一时间对其进行处理，除此之外也可把以相关修理论作为基础，这样即可使汽轮机出现问题的概率有所降低，进而来提高设备的利用率，保证电厂实现稳定供电的目标。
2电厂汽轮机的常见问题2.1电厂汽轮机的整体问题电厂在实际运行生产过程中，经常会出现汽轮机的高压缸的排气量比设计值大，排气温度比设计值高，使得大量的能量通过热能的形式消耗掉，这样就会使得高压缸的运行效率较低，影响汽轮机整体的运行效率。
汽轮机的密封效果不好，就会使得漏气量增大，增加系统所消耗的能量。
直接空冷系统与海勒式间接空冷系统的比较
直接空冷系统与海勒式间接空冷系统的比较田亚钊1,陈晓峰2(11国电电力大同发电有限责任公司,山西大同037043;21华北电力科学研究院有限责任公司,北京100045) 摘 要:空冷机组是“富煤少水”地区或干旱地区建设火力发电厂的最佳选择。
现简要介绍3种类型空冷系统的运行特性,对直接空冷系统和海勒式间接空冷系统进行了比较,提出了运行中存在的几个问题,如机组运行背压、真空严密性、防冻等,并对此提出了相关建议。
关键词:直接空冷系统;海勒式间接空冷系统;运行中图分类号:T K264.1 文献标识码:B 文章编号:100329171(2006)0120038204Co m par ison of D irect A ir Cool i ng System w ith HellerI nd irect Cool i ng SystemT ian Ya2zhao1,Chen X iao2feng2(1.Guodian D atong Pow er Generati on Co.L td.,D atong037043,Ch ina21N o rth Ch ina E lectric Pow er R esearch Institute Co.L td.,Beijing100045,Ch ina)Abstract:A ir coo ling unit is the best cho ice fo r therm al pow er p lant in area w h ich is rich in coal and poo r in w ater o r in drough t areas.T he operati on characteristics of th ree k inds of air coo ling system are p resented.A comparison w as m ade betw een direct air coo ling system and H eller indirect air coo ling system.P roblem s w ere po inted out such as backp ressure in unit operati on,vacuum tigh tness and anti2freezing,m eanw h ile suggesti on w as p ropo sed.Key words:direct air coo ling;H eller type indirect air coo ling system;operati on 国电电力大同发电有限责任公司2×600 MW空冷机组(7、8号机)是目前投入商业运营的单机容量最大的直接空冷机组,是作为国电电力大同第二发电厂(下称大同二电厂)的“二期工程”,由国电电力发展股份有限公司和北京国际投资公司投资兴建而成。
关于空冷机组背压选择的问题
系列 准） 行 中 标 以 构 规定： 汽轮 毅 “ 机 汽册的 冷却水 度有１ ｘ ２℃ ５ 种 等级． 沮 ５ ， 和２℃三 标准 １ ０ 除播方 要求外，一 提出 般以 加℃为设计值． “ ， 在顺定工况和设 却水沮 计冷 度为 加℃ 汽轮 时， 机报汽器汽侧压力应符 合表３ 规定． 衰３ 规定， 的 ” 中 汽轮机报汽器汽侧压力， ５ ０ ２－５ ＭＷ机 组不大于 ４Ｋ ａ Ｉ － ０ Ｗ 机组为４ １ ．Ｋ ａ 国 ． Ｐ． ６Ｏ ９ Ｏ Ｄ Ｍ ，－５９ Ｐ． 家经贸 ４ ３ 委最新批准发布的Ｄ ５ ＬＭ ２ ００《 ０ 火力发电 计技术规程，中规定： 汽艳帆的育压和报汽后的面积应按工程水文气 厂设 ． 象条 和冷 供水系 案经 计 后确定。 扭的 定 应与 件 却水 统方 优化 算 汽轮 翻 称压 拓环水 统的 水 系 吸计
中国电 程学会火电 机工 分会空冷技术专业委员会空冷汽轮机学术会 议
（ 四川 ２ １ 朋 ）
关于空冷机组背压选择的问题
高 姗宝 （ 省电力 山西 劫侧设计陇 山 原 ０００） 西太 ３０１
摘 要：文中 鱿空冷机组背 压的选择乖确定提出了 一些 原则思路和具体ｔ见， 对所涉及的容 易流淆的 概念作了 解释， 对影响运行背 压的主妥因 素进行了 分析． 本文可供业主、制 迫厂家 和设计单位在建设空冷电站选定空冷 机组背 压时参考． 关锐词：空冷 背压 迭择
汽轮 机达到额定功率时的背压， 额定背压。 称为 平常所说的设计背压往往仅指倾定背压。 这是 汽轮机本体设计和排汽冷 却系 计的重要参教之一。 统设
电厂直接空冷系统方面的问题分析
电厂直接空冷系统方面的问题分析摘要：电厂采用空冷系统是解决富煤贫水矛盾的有效措施，而直接空冷代表了未来空冷系统的发展方向，因而在世界上获得了快速发展。
本文首先分析了直接空冷系统的工作原理及系统特点，然后归纳了电厂直接空冷系统运行中存在的问题，最后针对性的提出了问题的解决措施。
关键词：直接空冷系统；汽轮机；真空泄漏；管束积灰；冻裂引言随着水资源的日益减少，在发电厂中直接空冷机组被大量采用，直接空冷机组采用直接空冷系统用环境中的空气作为介质冷却汽轮机的排气，因此可节约大量的水资源，是发展循环经济的重要举措，尤其是在我国缺水的北方地区，直接空冷机组已经成为未来发电机组的重要发展方向，直接空冷系统在运行过程中会遇到真空泄漏、管束积灰、严寒冻裂等问题，如果不能得到有效的解决就会严重影响直接空冷机组运行，因此必须针对每一个间题制定相应的对策，以保证系统运行的安全性、可靠性和经济性。
一、直接空冷系统的工作原理及系统特点（一）工作原理直接空冷的工作原理是将汽轮机排汽缸的乏汽通过管道引至空冷凝汽器中被空气冷却，而成为凝结水。
其中与湿冷相比，冷却介质由循环水变为空气。
散热器由若干组镀锌椭圆钢管外套矩形钢翅片的翅管组成，空冷凝汽器典型结构如下图所示。
汽轮机排汽缸排出的乏汽经过管道引至空冷器的乏汽分配联箱，然后由乏汽分配联箱再分配到各个顺流区的翅管中，冷空气由轴流风机从空冷塔底部吸上来，在翅管外部流过来冷却管内的乏汽，热空气从空冷塔顶部排向环境，从而使乏汽凝结成凝结水，然后由凝结水管道回收至凝结水箱，没有完全凝结的乏汽继续流经逆流区翅管继续冷却回收。
在机组启动时轴流风机转速为额定负荷运行的20％左右，随着负荷的增加转速也逐渐增大，直到额定负荷，一般轴流风机的负荷调节范围为额定负荷的0％～110％。
（二）直接空冷系统特点直接空冷系统有如下特点：1、系统相对简单；2、真空系统体积庞大，密封性要求高；3、一般采用轴流风机调节冷却风量，调节方式灵活；4、汽轮机运行背压范围较大，必须能承受高背压工况，效率较低；5、采用机械通风方式导致厂用电率高，风机运行产生噪音；6、受环境温度变化的影响较大；7、针对冬季防冻问题有较为灵活的调节手段；8、运行方式简单，控制灵活可靠，调峰能力强；9、直接空冷凝汽器一般都布置在汽机房房顶，或布置在汽机房侧面的高架平台上，平台下通常布置电气或其它设备，整体占地面积减小。
直接空冷机组存在的问题及其对策初探
不足 。这 种现象 对处 在风机群 入 口的空冷风 机尤 其 明显 。 ３１ 环境风对 热气 蒸腾 的影 响 ．． ２ 在 无环 境风 作 用时 ，空冷 凝汽 器 周 围散 发的热气 会 形成 向上的蒸腾 现 象 ，空冷 凝汽 器 能
２２ 应 对措施 ．
为 了防 止落 在空 冷凝 汽器 外表 面 的沙尘 影 响散热 效 果和腐 蚀 凝汽器 ，需设 置 固定和移 动 相 结合 的水 力 自动清洗 系统 ， 定期对 空冷凝 汽器进 行 外部清洗 。 但这 样可 能会 造成 一定 的水资
源浪费， 削弱直接空冷机组的节水效果。 两全之策是， 研究空冷凝汽器积灰对汽轮机背压的影
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第 ４期
高清林： 直接空冷机组存 在的问题及其对策初探
２１ １
汽轮机 替用 ，而 必须配 套设 计具有特 殊 的末级 叶片 结构 的变 背压 、变 功率汽 轮机 ，以保 证直接 空冷汽 轮机在 ５ Ｐ ０ｋ ａ到 ６ Ｐ ０ｋ ａ之 间的背压 下仍 可安全 运行 。
夜 变化 大 ，一年 四季 的变化 范 围更大 。湿 冷汽轮 机 的运行 背压 范围为 ４９ｋ ａ １． ｋ ａ ． Ｐ １ Ｐ ，而 空 ８ 冷汽轮 机 的运行 背压 为 ５ｋ ａ５ Ｐ ，空 冷汽轮 机 的背压变化 范 围是湿冷 汽轮机 的 ３ ４倍 。 Ｐ一 ０ｋ ａ 倍
１ 应 对措施 ． ２
生冻结 、凝结水溶氧超标 以及热污染等运行方面的问题 ，针对这 些现象及原 因进行 了分析 ，
并 提 出对 策 。
关键词： 直接空冷机 组；背压；ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ解氧；热污染 中图分类号： Ｔ ２ ４１ Ｋ ６． 文献标识码： Ａ
因具 有卓越 的节 水性 能并 因此 而使得 电厂选 址 不受水源 限制 ， 近几年 来直接 空冷 机组在 富
浅谈直接空冷机组运行中出现的问题及解决办法
从三十年代末德 国率先在 １ ． ５ ＭＷ 的汽轮机组
上 应用 了直接 空 冷 系统 以来 ， 直 接 空 冷 技术 有 了长 足 的发展 ， 逐 渐成熟 完善 起来 ， 不 同容 量 的直接 空冷
汽 轮发 电机组在 世 界各 地相 继建 成投 产 。 目前 全世
界 已投入运 营的直 接空 冷机组 约 占空 冷 机组 总容量
关键 词 ： 直接 空冷 ， 冬 季运 行 ， 空冷 风机 Ｉ 背压 中图分类 号 ： ＴＫ２ ６ ７ 文献标 识 码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ｏ ０ ６ —７ ９ ８ １ （ ２ ０ １ ３ ） １ ６ 一ｏ ｏ ４ １ 一Ｏ ２
冷 系统 自耗 电 能 占机 组 发 电 容量 的 １ ． ５ 左 右 。⑤
运行 经验 ， 原 则 上 空冷 凝 汽 器 的主 进 风侧 的迎 风 面
① 直接 空冷 系统 由于 使用 环境 空气 直接将 通 过 散 热 器管 束 的蒸 汽 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 。
② 汽轮机 背压 变 幅大 。 汽轮机 排 汽直 接 由空气 冷凝 ，
受风袭击及夏季环境温度高的有效处理方法 ： ①当
外 界环境 起 风后要 密 切注 意风 向。风 力 的变 化 。当
机组 的负 荷 处 于高 负 荷 时 ， 如果 是 由于热 风再 循 环 引起 的排 汽 压 力 的波 动 ， 当排 汽 压 力 达 到 ３ ４以上
时， 应申请降负荷处理 ， 直到机组的负荷能维持小于
应垂直 于全 年或 夏季 的 主导方 向。夏 季环境 温度较
高即使风机全速背压也 比较高 ， 目前直接空冷机组
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空冷汽轮机设计的几个主要问题
摘要：空冷汽轮机设计和湿冷汽轮机设计在设计上存在着较大的差别，这是因为空冷汽轮机具有背压压值高、背压波动范围大和背压变化频繁等特点。
本文通过阐述汽轮机设计中空冷方案与湿冷方案的差别，并且就空冷汽轮机空冷方案设计的特点进行分析，最后就空冷汽轮机设计中容易出现的几个主要问题进行研究，旨在为大型空冷汽轮机的设计提供参考意见。
关键词：空冷汽轮机设计；方案；主要问题；参考意见
引言
空冷汽轮机是当前电厂运用较多的汽轮机组，空冷汽轮机与湿冷汽轮机是由于其凝汽式汽轮机的冷却方案不同，两者在结构上有不少类似之处。
因此在进行空冷汽轮机设计设计的时候要充分结合湿冷汽轮机的结构特点以及设计要求，制定出科学的措施去解决空冷汽轮机设计中的主要问题，优化空冷汽轮机的设计。
1.空冷方案与湿冷方案的原始差别
对于很多设计方案来说由于共同技术目标都是一致的，因而很多技术方案的大部分内容都是相同的，真正的原始差别往往只有一点而已，但是这一点就导致了技术方案之间的差距。
对于汽轮机的设计方案来说，空冷方案与湿冷方案的原始差别主要集中在排热方式上。
对于空冷方案采取的是闭合散热方式，而湿冷方案采取的则是开放散热方式，正是因为空冷方案与湿冷方案的散热机理不相同才导致两种方案有着较大的差别。
由于空冷汽轮机的散热方式是通过闭合方式通过金属管壁将热量排放到空气中，因此环境压力产生的汽轮机背压与大气干球温度有着直接的关系；而对于湿冷汽轮机来说，通过水循环系统与空气之间进行直接的热量交换，通过水的蒸发吸热将汽轮机中的热量排放出去，这种情况下汽轮机的背压与湿球温度直接相关。
因此在相同的内部参数控制以及环境的影响之下，空冷汽轮机组的背压比湿冷汽轮机组要大很多，因此带来的能量损耗也较大。
对于空冷汽轮机组没有相应的温度补偿功能，导致其背压变化范围大且变化频繁，当环境温度以及风力发生变化的时候，空冷汽轮机组背压也随之发生变化；而对于湿冷汽轮机组来说其具有湿球温度变化系统，当大气温度发生变化的时候，水蒸气的蒸发量也随之发生变化。
湿冷机组背压变化主要受季节影响，因此其背压变化幅度也较小。
2.空冷方案的几个特点
与湿冷方案相比，由于空冷方案采取的是闭合的散热方式而湿冷方案采取的是开放式的散热方式，因此空冷方案主要有以下几个特点。
2.1节约水资源
以一台的湿冷汽轮机为例，每年消耗的水资源超过两千万吨，其中湿塔耗水约一千五百万吨。
而根据空冷方案的理论分析可知，空冷散热过程中基本不消耗水，因此空冷方案比湿冷方案节水能力要强。
2.2成本投入高
与湿冷方案相比，空冷方案采取的是通过金属管与空气之间形成热交换，进而将汽轮机内部的热量传递出去。
因此空冷方案前期建设的空冷塔比湿冷方案的湿冷塔要大很多，其冷却用的金属材料消耗也较多。
空冷方案的前期投入约为湿冷塔的3-5倍。
再加上其他后期配套设施的建设以及日常的冷却系统设施维护，空冷方案成本投入高。
2.3有利于环境保护
由于空冷方案采取的是金属管与空气之间形成热循环，进而将热量传递出去。
因此空冷方案不会产生雾团状的气体，因此不会产生较大的气体污染。
同时空冷方案不产生循环水富盐污水排放，从而避免通过水循环将发电厂产生的废气物中的有毒有害物质散到环境中，从而起到保护环境的作用。
3.空冷汽轮机设计的几个主要问题
3.1设计背压与最佳末叶高度的确定
如果空冷系统配置的末级叶片长度过小，那么就会使得机组运行过程中排气口压力过大，降低空冷汽轮机组的工作效率；而如果空冷系统装置的末级叶片长度过大，这不但增加了经济成本，虽然能够保证夏季高温处于满发状态，但是同时也会增加了空冷汽轮机组的防冻难度。
末级叶片在复杂的工况下运行时，会产生较大的背压变化。
尤其是在高背压、低流速的流量状态下运行时候，那么汽轮机的动不定性就会大大增强，动应力也会大幅增加，严重影响末级叶片的稳定性。
因此尽管空冷汽轮机的末级叶片在理论设计上已经满足强度等方面的要求，但是还需要根据更加苛刻的背压要求来优化整体设计。
在进行背压与最佳末叶高度确定过程中，要根据哈蒙系统进行优化设计，对于背压对应下的饱和温度、大气干球温度以及额定流量下空冷系统初始端差进行合理分析计算。
3.2低压轴承布置
空冷机组排汽温度高且变化幅度大，如果采用传统的轴承就会使得系统运行轴线发生抬高现象。
再加上汽轮机背压较高且背压变化频繁，这就对于空冷汽轮机低压缸的中心轴线的稳定以及轴线的标高产生较大的影响。
因此为了改善这一情况，低压缸多采用落地式轴承来代替传统轴承。
但是低压轴承会带来轴向开档尺寸变大，因此需要一端与汽缸柔性联接，另一端与低压轴承箱刚性联接。
3.3背压监视与自动保护
空冷机组末端工况变化范围大且性质严重，因此需要对于汽轮机不同的运行状态进行背压监视与自动保护。
从汽轮机末端安全运行讲，应主要监视背压
峰值，避免末叶受到的动应力过大。
保证监视排汽温度不过高，从而避免排汽端过热。
保证空冷机组末端工况在安全、满发、经济运行三个运行环境下能够保持最优的运行状态，引入背压自动保护及负荷自动增减系统。
当系统的背压超出警戒线，就会自动调节负荷，使其返回到最优工作点。
4.结语
火力发电是当前我国主要的发电方式之一，由于我国煤资源丰富的地区基本上都处于缺水状态。
而空冷汽轮机与湿冷汽轮机相比能够有效应对缺水以及气候寒冷等问题，为了更好地促进空冷汽轮机的应用，因此要根据空冷汽轮机热力、结构、强度、气动等特点设计出高质量的设计方案，促进我国工业的快速发展。
参考文献：
[1]白建云，邵加晓，侯鹏飞.600MW直接空冷机组背压控制策略的设计及优化[J].电站系统工程，2011.
[2]王佩璋.国产600MW直接空冷汽轮机组设计中的一些问题[J].电力建设，2005.。