空冷技术工程

空冷技术工程

Air cｏoｌed cｏndensｅr Eｎgineerｉng

大唐环境科技工程有限公司空冷事业部

Datang EnｖｉronmeｎｔTｅｃhnologｉeｓ＆Engineｅring Co、, Lｔｄ、Air Ｃoｏled ＣondenseｒBusineｓs Dｅparｔmｅnt

一、空冷技术原理及特点

●空冷技术得简介

一般来讲,火力发电厂经常使用水来冷却乏汽,其中效率最高得莫过于使用河水或海水得开式循环冷却、当限于自然与环保条件而无法使用开式冷却时,可使用湿式冷却塔进行闭式循环冷却(即常见得双曲面冷却塔),但冷却效率略低,而且在运行中要不停补充大量得冷却水。

传统得湿式冷却技术就是目前应用最广泛得得冷却技术,但当水源缺乏或存在其它限制时,就不能够使用这种冷却方式、于就是,空气冷却凝汽技术应运而生。

空冷技术,也称干式冷却技术,按大类可分为直接空冷与间接空冷,细分与组合后又可衍生出并行空冷、混合式空冷等一系列具体得空冷发电技术形式、

火电厂直接空冷凝汽系统工作原理为:将在蒸汽轮机内做工后得乏汽从汽轮机尾部引入大口径蒸汽管道,输送至汽轮机房A列外得空冷平台上,进而经由配汽管送至数量众多得翅片管换热管束内;空气流在大直径轴流风机得驱动下,穿过翅片管束得翅片间隙,将翅片管束内得蒸汽冷凝为凝结水,使其在重力作用下回流至凝结水箱,进入下一个做功循环。

●空冷技术得特点

1、节水效果非常明显

空冷机组得运行实践证明,空冷机组得节水效果非常明显、以大唐云冈热电得直接空冷系统为例,空冷换热面积为51万平方米, 2004年累计发电水耗为0、4７千克/千瓦时,比同类型湿冷机组发电水耗设计值２千克/千瓦时低1、５3千克/千瓦时,节水76、5%,年节水量477万吨,超出山西省确定得新型电力节水率达70％以上目标6个百分点,每年因节水少支出费用80０多万元。如果与目前一般老电厂8千克/千

瓦时得发电水耗相比,年节水可达到2349万吨,少支出水费将近4000万元。

2、系统自动化程度高,运行方式方便可靠。

直接空冷系统分成若干个换热单元,每个单元对应一台冷却风机,风机采用变频技术进行无极变速,可以实现对每一个散热单元进行独立调节。运行时候可以通过降低风机转速与停运风机等方法,调节某一冷却单元得负荷,控制其凝结水得过冷度与汽轮机背压。

3、综合换热效率提高,冬季运行经济性较好、

蒸汽与空气直接换热,省去了中间介质与二次换热,综合热效率提高,运行更加经济、空冷机组在冬季运行过程中,由于空冷系统运行背压低,而使得汽轮机带负荷能力大大提高。因此,空冷机组可利用冬季多发电,为电厂带来额外得收益。这一点对于地处我国北方区域得电厂尤为明显。

4、取消了庞大得湿式冷却塔,通过优化设计减少了空冷系统得占地面积、

在水冷凝汽器系统中,循环冷却水塔与循环水泵房要占用一定得建设用地。采用直接空冷系统,通过优化设计可以省掉上述用地。空冷平台下仍可布置电气设备等,使空冷凝汽器空间得到有效综合利用。大唐国际云冈热电公司２X2００MW直接空冷凝汽器所占面积仅为同规格湿冷系统得四分之三。同时,空冷系统消除了湿冷系统冷却水塔塔顶溢出得雾气团对周围环境得影响。

5、增加了火电厂厂址选择得灵活性,不必担心水资源得变迁、减量与水量加价。

空冷技术对电厂得合理布局,以有限得水资源扩大建厂容量,缓解与当地工农业、生活争水得矛盾,保持当地经济可持续发展具有重要作用。

6、大型燃煤空冷电厂为实施“节水最大化、排放最小化(零排放)”创造条件,具有较高

得社会效益。

二、直接空冷系统得组成

●换热管束

●风机及驱动装置

●排气管道与配汽管道

●抽真空系统

●疏放水与凝结水系统

●仪表与控制系统

●空冷平台与支撑结构

三、直接空冷系统功能描述

冷凝过程

空冷凝汽器采用屋顶型结构(或者称为A 型框架结构)。来自汽轮机得乏汽通过主排汽管道与配汽管道输送到翅片管换热器得翅片管道内。冷却空气由位于换热管束下方得轴流风机驱动带走蒸汽携带得热量使蒸汽重新凝结成水。 冷却空气

De

直接空冷系统示意图

换热器通常采用顺流冷凝－逆流冷凝得布置方式,大约70％到85%得蒸汽在通过顺流冷凝换热器时被冷凝成凝结水,凝结水流到底部得蒸汽／凝结水联箱中、其余得蒸汽在逆流管束中被冷凝,蒸汽就是从蒸汽/凝结水联箱向上流动得,而凝结水则从冷凝得位置向下流到蒸汽/凝结水联箱中并被排出。这种顺流冷凝－逆流冷凝得布置方式确保了在任何区域内蒸汽都与凝结水有直接得接触,因此将保持凝结水得水温与蒸汽温度相同,从而避免了凝结水得过冷、溶氧与冻害。

从汽轮机到凝结水箱得整个系统都就是在真空状态下。由于采用全焊接结构,从而保证整个系统得气密性。由于汽轮机得法兰处不可避免地会有空气漏进冷凝系统中,为了保持系统得真空,在逆流管束得上端未冷凝得蒸汽与空气得混合物将被抽出。通过在逆流管束上端部位得过冷冷却,尽量减少未冷凝蒸汽得含量,从而避免抽出过多得蒸汽。

在不同汽机负荷与环境温度条件下,通过调节流经换热管束得空气流量来控制汽轮机得排汽压力。

换热管束

换热管束就是空冷系统得核心部件,换热管束得技术

含量,直接影响了空冷系统效率得高低。目前主流得

空冷管束主要有如下两种

1．单排管

单排管得主要得特点就是:

●形状扁平,芯管材质为钢,翅片得材质为铝,因为两者得材质不同,需要用钎焊工艺将两者

焊接在一起,翅片间无扰流片或定距爪

●蒸汽侧通流面积大,压损低

●适用于冬季高寒地区,可有效避免冰冻问题

●易于对管束进行表面清洗

●就是一种成熟得技术,有成功运行１5年得经验

2．多排管

多排管得主要特点就是:

●芯管材质为钢,翅片得材质为铝或钢,翅片与芯管

之间得连接方式为首先通过绕片或套片工艺将

翅片与芯管连接在一起,然后再采用热浸镀锌得

工艺将两者焊接在一起

●翅片间距可变,翅片间有扰流片或定距爪

●对不同运行要求得适应性强

●钢翅片低于沙尘天气得能力很强

●使用高压清洗系统,清洗效果好

●就是一种成熟得技术,有成功运行４0年得经验

风机及驱动装置

轴流风机安装在换热器下面得风机平台上。

每个风机单元由风机,电机与传动机构(齿轮或三角皮带传动)组成,并配有防逆转机构。可以采用双速电机、但为了避免太大得压力波动与／或减少辅机得能耗,通常采用单速电机并利用变频器控制电机得转速。(详见控制与仪表系统说明)

为了降低进风口得空气阻力与气流得噪音,将风机得风筒直接安装在平台得下面、风机得型式可以根据全厂得噪声要求选定。从标准型到极低噪音型均可由不同得生产厂家得到。风机叶片得材质可以选用玻璃纤维增强塑料(FRP)或铝质以适应不同得性能要求。

排气管道与配汽管道

在夏季与冬季运行时,蒸汽(对应于排汽压力)得比容得变化会导致蒸汽流速得升高与降低以及相应得压力损失。蒸汽得流速就是其密度得函数,根据各工程项目情况得不同,通常为４0—８0 m／ｓ。

通过对蒸汽排汽管道与换热器面积得优化设计,可以将对应于较小初始温差(IＴＤ)得压力损失降低到最小。

配汽管道直径得设计与翅片管内得流速有关,以便确保相同得蒸汽流量进入到各翅片管中。由于蒸汽管道采用全焊接结构,因此不会有泄露发生、