直接空冷机组和间接空冷机组的控制

直接空冷机组和间接空冷机组的控制

一、概述

空冷系统主要指汽轮机的排汽通过一定的装置被空气冷却为凝结水的系统，它与常规湿式冷却方式(简称湿冷系统)的主要区别是避免了循环冷却水在湿塔中直接与空气接触所带来的蒸发、风吹损失以及开式循环的排污损失，消除了蒸发热、水雾及排污水等对环境造成的污染。由于空冷方式用空气直接冷却汽轮机排汽或用空气冷却循环水再间接冷却汽轮机排汽构成了密闭的系统，所以在理论上它没有循环冷却水的上述各种损失，从而使电厂的全厂总耗水量降低80%左右。

用于电厂机组末端冷却的空冷系统主要有直接空冷系统和间接空冷系统，间接空冷系统又分为带表面式凝汽器和带混合式凝汽器的两种系统。三种空冷方式在国际上都得到广泛的应用，技术均成熟可靠，在国际上三种空冷方式单机容量均已达到600MW。我国目前己有60OMW直冷机组投运，两种间冷方式在国内运行机组均为200MW。

采用空冷机组大大减少了电厂耗水，为水源的落实和项目的成立提供了便利条件。特别对缺水地区，有着重要的意义。内蒙古地区煤资源丰富，近几年投产的机组，基本都采用了空冷系统，而且大部分为直接空冷系统。

二、空冷系统

2.1直接空冷系统

电厂直接空冷系统是汽机的排汽直接用空气冷却，汽机排出的饱和蒸汽经排汽管道排至安置在室外的空冷凝汽器中，冷凝后的凝结水，经凝结水泵升压后送至汽机回热系统，最后送至锅炉。电厂直接空冷系统主要包括以下系统:空冷凝汽器(ACC，Aircooledcondenser)，空气供给系统、汽轮机排汽管道系统、抽真空系统、空冷凝汽器清洗系统、空冷凝汽器平台及土建支撑。

蒸汽从汽轮机出来，经过蒸汽管道流向空冷凝汽器，由蒸汽分配管道间空冷冷凝器分配蒸汽。目前直接空冷凝汽器大多采用矩形翅片椭圆管芯管的双排、三排管和大口径蛇形翅片的单排管。空冷凝汽器由顺流管束和逆流管束两部分组成。顺流管柬是冷凝蒸汽的主要部分，可冷凝75%一80%的蒸汽，在顺流管束中，蒸汽和凝结水是同方向移动的。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，在逆流管束中，气体和凝结水是反方向移动的。

冷凝所需要的冷空气由轴流冷却风机从大气中吸入，并吹间换热器翅片。风机采用变频控制，系统可通过控制启停风机台数和对风机转速进行调整来控制进风量，能灵活的适应机组变工况运行，并且起到很好的防冻作用。

抽真空系统由3×1O0%水环真空泵组成。泵连接逆流管束的顶部和主排汽管道。在启动的时候，不凝气体在抽真空系统中被压缩，并排到大气中。在部分排汽支路管道上设置蒸汽隔离阀，当冬季汽轮机低负荷运行或启动时，切断某几个散热端的阀门，将热量集中在剩余的散热端中，增加热负荷达到防冻目的。为防止灰尘附着凝汽器翅片影响系统散热效果，设立冲洗系统，冲洗系统由冲洗水泵以及管道阀门组成。

为减少系统容积，大型机组的空冷凝汽器一般布置在紧靠汽机房A列柱外的平台上。为适应机组变工况运行相维护，空冷凝汽器被分为几组，每组由相同冷却单元组成，每个冷却单元由"人"型的冷却器排架构成，每个冷却单元下面设一台轴流风机。

直接空冷系统为一次冷却，直接空冷系统的主要优点有:不需中间换热介质，换热温差大，冷凝效果好;冬季防冻措施比较灵活可靠; 占地少;节省投资。不足之处是:汽轮机背压变幅大;真空系统庞大;风机群噪声大;厂用电高。直接空冷机组原则性汽水系统见图1。

1、锅炉;

2、过热器;

3、汽轮机;

4、发电机:

5、凝结水泵;

6、凝结水精处理装置:

7、凝结水升压泵:

8、低压加热器;

9、除氧器:10、给水泵:11、高压加热器:12、汽轮机排汽管道;13、轴流冷却风机;14、凝结水箱;15、空冷凝汽器;

2×300MW直接空冷机组共两套空冷凝汽器(ACC)，每台机组ACC共有6排冷凝器，每排冷凝器包括4个顺流管束和1个逆流管束以及5个单元空气供应系统(包括变频风机)。共计24个顺流管束、6个逆流管束和30台风机。

2.2 间接空冷系统

间接空冷系统又分为带棍合式凝汽器(海勒式)和带表面式凝汽器(哈蒙式)的两种系统。

2.2.1 混合式间接空冷系统(海勒式)

混合式间接空冷系统工艺流程是汽轮机尾部排汽排至安装在汽机房内的辊合式凝汽器内与喷射咸水膜的循环水直接接触冷却，混合的冷凝水一小部分经精处理后送至再热系统，其余的经循环水泵升压后回至室外的空冷塔，进入安装在塔底部的表面式空冷凝汽器内与空气进行表面式换热冷却，冷却后的循环水通过水轮机或节流阀调压后回至混合式凝汽器循环使用。

混合式凝汽器的间接空冷系统主要由喷射式凝汽器相空冷塔构成。系统中的冷却水是高纯度的中性水，中性冷却水进入凝汽器直接与汽轮机排汽混合并将其冷凝，受热后的冷却水绝大部分由冷却水循环泵送至空冷却塔散热器，经与空气对流换热冷却后通过调压水轮机将冷却水再送至喷射式凝汽器进入下一个循环。空冷塔散热器外侧装有百叶窗，百叶窗的开度可调，可控制通风量，从而控制冷却性能。当环境温度较低时，关闭百叶窗，防止散热器冻坏。

系统特点:两次换热、凝结水与循环水棍合冷却、运行分正压和微正压两部分，因此，需要设大规模的精处理设备，与其它空冷方式相比增设了水轮机和调节阀这样的大型设备，系统复杂，循环水泵必须紧靠凝汽器布置，为防止水泵汽蚀需设大型泵坑，需设大型冷却塔，因此，基建投资高，优点是年平均背压低。

带混合式凝汽器的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。缺点是设备多、系统复杂、需要凝结水精处理装置、自动控制系统复杂、全铝制散热器的防冻性能差。

混合式间接空冷机组原则性汽水系统见图2。

1、锅炉:

2、过热器;

3、汽轮机;

4、喷射式凝汽器;

5、凝结水泵;

6、凝结水精处理装置:

7、凝结水升压泵;

8、低压加热器;

9、除氧器:10、给水泵;11、高压加热器:12、冷却水循坏泵;13、调压水轮机;14、全铝制散热器;15、空冷塔;16、旁路截流阀;17、发电机

2.2.2 表面式间接空冷系统(哈蒙式)

表面式间接空冷系统与常规湿冷系统基本相同，不同的是空冷塔代替湿冷塔。工艺流程为汽轮机尾部排汽排至安装在汽机房内的表面式凝汽器内，经与循环水换热后，由凝结水泵升压回至再热系统，换热后的循环水回至安装在室外空冷塔内的表面凝汽器内，与空气换热后经循环水泵升压，送回至汽机房内的表面式凝汽器循环使用。

该系统由表面式凝汽器与空冷塔构成。与常规的湿冷系统基本相仿，不同之处是用表面式对流换热的空冷塔代替混合式蒸发冷却换热的湿冷塔，通常用不锈钢管凝汽器代替铜管瘫汽器，用碱性除盐水代替循环水，用密闭式循环冷却水系统代替开敞式循环冷却水系统。

该系统采用自然通风方式冷却，将散热器装在自然通风冷却塔中。

系统特点:循环水与凝结水分为两个系统，两水质可按各自的要求分别处理，系统简单、设备少，缺点是因两次换热，热效率相对较低，需要大量的冷却面积、设大型冷却塔，因此基建投资高。

带表面式凝汽器的间接空冷系统类似于湿冷系统，其优点是节约厂用电，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。缺点是空冷塔占地大，基建投资多，系统中需进行两次换热，且都属表面式换热，使全厂热效率有所降低。

表面式间接空冷机组原则性汽水系统见图3。

1、锅炉:

2、过热器;

3、汽轮机:

4、表面式凝汽器;

5、凝结水泵;

6、凝结水精处理装置:

7、凝结水升压泵;

8、低压加热器;

9、除氧器;10、给水泵:11、高压加热器;12、循环水泵;13、膨胀水箱; 14、全钢制散热器h5、空冷塔;16、发电机