直接空冷系統

011年第29期SCIENCE TECHNOLOGY INFORMATIONO電力與能源O科技信息直接空冷系統陳韜(廣東省電力設計研究院廣東廣州510663)《摘要空冷系統在火電設計中是一個(gè)非常重要的設計技術(shù),本文對空冷系統進(jìn)行了簡(jiǎn)單概述,并闌逑了我院在承擔新疆火電項目中所的直接空冷系統技術(shù)方案,【關(guān)鍵詞】直接空冷系統;技術(shù)方顰;主要問(wèn)題及解決措施1空冷系統概述主要考慮迎面風(fēng)速的選取對初投資和運行成本的影響。根據汽輪機性能參數和空冷氣象報告要求,根據典型年各干球溫度段的小時(shí)數資空冷系統又稱(chēng)為干式冷卻系統它與常規的混式冷卻系統(簡(jiǎn)稱(chēng)料、汽輪機背壓與功率關(guān)系圖表(THA工況進(jìn)汽量下),在保證滿(mǎn)足當循環(huán)冷卻水間接冷卻)通過(guò)散熱器與空氣進(jìn)行熱交換避免循環(huán)冷卻足汽輪發(fā)電機組運行工況三的運行要求,腳汽輪多轉速時(shí)要滿(mǎn)水在濕塔中與空氣直接接觸而引起的蒸發(fā)風(fēng)吹及排污損失,并且消h;排汽焓為25467kj/g;汽輪機排汽壓力不大于34kPa的條件下,對除了蒸發(fā)水霧排污水對周?chē)h(huán)境的影響。目前國際、國內得到實(shí)際應空冷凝汽器系統進(jìn)行優(yōu)化計算,以確定合理的迎面風(fēng)速空冷凝汽器用的電站空冷系統共有三種:直接空冷系統采用混合式凝汽器的間面積風(fēng)機參數及系統主要部分的合理搭配使年總費用最低。計算中接空冷系統和采用表面式凝汽器的間接空冷系統后兩項總稱(chēng)間接空風(fēng)機選型考慮10m/s橫橫切風(fēng)要求但在性能計算及風(fēng)機全年功耗計算冷系統。直接空冷系統具有設備少、占地面積小初投資較小、系統相對簡(jiǎn)單、運行靈活等優(yōu)點(diǎn)。時(shí)僅計及6m/橫切風(fēng)選用不同的迎面風(fēng)速會(huì )得到不同的換熱面積。迎面風(fēng)速提高可以直接空冷系統的工藝流程為汽輪機排出的乏汽由主排汽管道引提高散熱器的傳熱系數散熱器面積可以相應減小減少初投資;但與出汽機房“A"列外,垂直上升到一定高度后水平分管,再從水平分管分出支管垂直上升引至空冷凝汽器頂部,蒸汽從上部聯(lián)箱進(jìn)入空冷此同時(shí),通風(fēng)量的增加會(huì )帶來(lái)風(fēng)機能耗的增加提高系統運行成本。本優(yōu)化一共選擇5個(gè)方案進(jìn)行迎面風(fēng)速的優(yōu)化,從21m-2.5ms間,計凝汽器軸流冷卻風(fēng)機使空氣流過(guò)凝汽器外表面,與空氣進(jìn)行表面換算出5個(gè)空冷凝汽器面積和風(fēng)機系統的主要參數。然后計算出每個(gè)方熱后冷凝。冷凝水由凝結水管匯集至凝結水箱經(jīng)凝結水泵升壓并精案的一次投資包括空冷散熱器軸流風(fēng)機減速機變頻器電機、鋼處理后,送至汽輪機熱力系統結構平臺等,同時(shí)進(jìn)行年凈發(fā)電量的計算。最終采用年總費用最小的2真接空冷系統技術(shù)方案方法綜合評定選出最優(yōu)方案。2.32空冷凝汽器管翅片管的選擇2.1系統概述翅片管是空冷系統的關(guān)鍵元件翅片管按形式材質(zhì)、加工方式及直接空冷系統的工藝流程為:從汽輪機排出的乏汽經(jīng)由主排汽在冷卻元件中的排列而分為很多種類(lèi)。根據近年來(lái)空冷凝汽器開(kāi)發(fā)與管道引出主廠(chǎng)房“A”列外,垂直上升到一定的商度后分出若干根支應用情況,電廠(chǎng)采用的空冷凝汽器有三排管、二排管和單排管形式。管流向空冷凝汽器頂部的配汽聯(lián)箱。乏汽通過(guò)配汽聯(lián)箱流經(jīng)空冷凝汽單排管空冷凝汽器采用鋼覆鋁管釬焊鋁翅片結構單排扁平管規器的翅片管束時(shí),與翅片管外部被軸流風(fēng)機吸入的大量冷空氣進(jìn)行表格為219×19m,壁厚為15mm;翅片規格為200×19mm,壁厚為面熱交換將乏汽的熱量帶走凝結為水。凝結水由凝結水管收集排至025m,翅片間距2.3m。雙排管空冷凝汽器采用矩形碳鋼翅片嵌套凝結水箱,再由凝結水泵升壓經(jīng)精處理后送至汽輪機熱力系統冉循在橢圓碳鋼基管結構,通過(guò)熱浸鋅使翅片和某管結合在一起。橢圓管22直接空冷系統主要特點(diǎn)規格為100×20mm,壁厚為1.5mm。翅片規格為119×45mm,厚度為0.35mm。三排管空冷凝汽器采用橢圓型碳鋼翅片嵌套在橢圓碳鋼基221汽輪機背壓變動(dòng)幅度大。汽輪機排汽直接由空氣冷凝其背壓管結構通過(guò)旋轉纏繞使翅片和基管結合在一起。橢圓管規格為72隨環(huán)境空氣氣溫變化而變化,廠(chǎng)址地區四季氣溫及晝夜溫差變化較20mm,壁厚為l5mm,翅片規格為94x467m,厚度為035mm。冷卻大,要求汽輪機有較寬的背壓運行范圍。元件各有特點(diǎn),單排管防凍特性?xún)?yōu)于雙排管和三排管,雙排管和三排222.真空系統龐大。汽輪機低壓缸排出的乏汽經(jīng)大直徑的排汽管管隨迎面風(fēng)速的增加換熱性能增加明顯。道引出主廠(chǎng)房外,用空氣作為冷卻介質(zhì)通過(guò)鋼制散熱器進(jìn)行表面熱交在空冷系統優(yōu)化過(guò)程中,由于受噪音的限制,空冷凝汽器迎面風(fēng)換冷凝排汽需要很大的冷卻面積,導致真空系統容積龐大。速控制在23ms左右,因此空冷凝汽器總散熱面積較大提高迎面風(fēng)223電廠(chǎng)整體占地面積小。由于直接空冷凝汽器采用機械通風(fēng)古速,可提高空氣側的散熱系數,減少空冷凝汽器的總散熱面積。地面積小于自然通風(fēng)冷卻塔而且布置在汽機房A列外高架平臺上,24直接空冷系統設備選擇及布置平臺下面仍可布置變壓器、出線(xiàn)架構和空冷風(fēng)機配電間等建構筑物,241空冷凝汽器占地空間得到充分利用,使得電廠(chǎng)整體占地面積相對減小。根據數模計算結果,考慮到抵御大風(fēng)的能力采用的方案為36個(gè)224廠(chǎng)用電敏增加。直接空冷系統所需的空氣由大直徑的風(fēng)機提冷卻單元推薦每臺機空冷凝汽器的配置如下:冷卻單元數:36;翅片供,本工程設計的軸流風(fēng)機數量為72臺。為了抵御強橫風(fēng)的不利影總面積:977m;每臺凝汽器配汽管道6排;基管橫截面尺寸(m響需要配套高功率的電機219×19;基管壁厚(mm):15;翅片外形尺寸(mm):200×19;翅片厚度225防凍措施靈活可靠。直接空冷系統可通過(guò)風(fēng)機的變頻調速停(m:025運部分或全部風(fēng)機來(lái)調節空冷凝汽器的進(jìn)風(fēng)量或使風(fēng)機反轉吸取熱242軸流低噪音風(fēng)機風(fēng)來(lái)防止系統凍結調節相對靈活,效果好、運行可靠?？绽淠髅總€(gè)基本單元配一臺風(fēng)機,兩臺機組共配72臺風(fēng)機,23直接空冷系統優(yōu)化設計空冷風(fēng)機采用變頻調速布置方案。采用變頻調速電機,運行控制靈活2.3.1優(yōu)化計算方法連續可調,可以加大10%轉速及反轉運行,夏季可增大風(fēng)速減少高氣在空冷系統的設計計算過(guò)程中影響最終結果的因素很多,不同溫及強橫風(fēng)對汽機運行的影響冬季可反轉運行預防空冷器凍結的結果會(huì )對整個(gè)空冷系統的初投資及運行成本產(chǎn)生不同的影響空冷243空冷凝汽器清洗設備系統優(yōu)化計算的目的是在滿(mǎn)足用戶(hù)的要求的前提下確定一個(gè)最合理電廠(chǎng)處于風(fēng)沙較大的地區,為了防止落在空冷凝汽器表面的灰塵的方案,使空冷系統運行的年總費用最低。影響散熱效果和增加通風(fēng)阻力減少通風(fēng)量需設置高效、可靠的全自本次優(yōu)化是在滿(mǎn)足同樣的滿(mǎn)發(fā)背壓氣溫和噪音的條件下對空冷動(dòng)(橫向清洗和縱向清洗均為自動(dòng)的水力清洗系統定期對空冷凝汽系統作的優(yōu)化因此各種方案的空冷系統特性曲線(xiàn)相差很小,自然對器進(jìn)行清洗,清洗系統在機組運行中和停運時(shí)都能對空冷凝汽器進(jìn)行微增功率影響也很小,可以忽略不計。在成本電價(jià)已經(jīng)確定的情況下,沖洗保證沖洗水不形成水線(xiàn)。兩臺機組的檢修大門(mén)內有水源接口一科技信息O電力與能源OSCIENCE TECHNOLOGY INFORMATION2011年第29期處。清洗水泵應放置在可移動(dòng)的手推車(chē)上在地面上行走或固定放置于直接空冷系統的熱風(fēng)再循環(huán)是指空冷凝汽器散出的熱空氣,在空冷平臺下靠近汽機房A列處。每臺機組使用一套清洗裝置從水源定條件下被風(fēng)機吸入而提高了空冷散熱器人口的空氣溫度導致散熱接凵到水泵人口之間采用耐壓軟管,從水泵出口到地面上固定箐道的器表面熱交換效果的降低。接口之間釆用高壓軟管從地面到平臺上各列處的高壓固定管道應采發(fā)生此種情況主要是外界氣流或鄰機氣流在風(fēng)速變化時(shí)的影響用不銹鋼管道,ACC平臺上的每列凝汽器靠近第一臺機組或第二臺機國外的直接空冷機組就曾因此發(fā)生汽機排汽溫度超過(guò)跳閘溫度而造組主排汽管道側均應設置高壓水接口和閥門(mén)。清洗架應有足夠的剛成保護跳閘,一般則影響汽機出力而且這種影響常常是瞬時(shí)性的,往度,不應在移動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生任何變形。在設計中應詳細地列出清洗系往難以掌握或控制。在設計中應特別注意一年四季,尤其是夏季的風(fēng)統的水質(zhì)要求、系統配置、設備材料技術(shù)規范數量運行調試說(shuō)明書(shū),向及其分布、風(fēng)速變化范圍頻率和時(shí)間與空冷器布置擋風(fēng)墻的設置以及供水水源的接口規格等應說(shuō)明在機組運行中如何對空冷凝汽器之間的相對關(guān)系等這些方面主要是建立在試驗基礎上的,因此,本工進(jìn)行安全、方便能徹底的清洗干凈的方法。該裝置最終由空冷島供應程在實(shí)施階段也需要進(jìn)行此方面的試驗。設計中初步采用以下措施減商提供技術(shù)規范少熱風(fēng)冉循環(huán)。244直接空冷系統設備布置321總平面布置上考慮了空冷凝汽器和主廠(chǎng)房與夏季主導風(fēng)向的從汽輪機兩個(gè)低壓缸底部排出的乏汽通過(guò)一根DN5500的管道關(guān)系盡量避免夏季高溫天氣下的爐后來(lái)風(fēng)引到主廠(chǎng)房外,每根管道分為6根DN2400的蒸汽分配管向空冷凝32.2在空冷凝汽器平臺的周?chē)O置擋風(fēng)墻,超過(guò)配汽聯(lián)箱頂部汽器管束分配排汽。機組的冷卻系統為獨立的單元冷卻系統每臺機既防熱風(fēng)循環(huán)也減少了噪音組36個(gè)A型框架基本冷卻單元的空冷凝汽器、分6組并排布置在汽32.3降低空冷凝汽器平臺下面進(jìn)風(fēng)口的空氣流速減少負壓區機房A列外,并與主廠(chǎng)房平行。采用順流空冷凝汽器與逆流空冷凝汽33直接空冷系統噪音器混合配置的方式。所有的空冷凝汽器單元擱置在空冷平臺上,平臺廠(chǎng)址距周?chē)l村較遠,廠(chǎng)界噪聲執行《工業(yè)企業(yè)廠(chǎng)界噪聲標準》標高約為35m。每個(gè)空冷凝汽器單元下部安裝1臺小14mm的軸流GB12348-90中的Ⅲ類(lèi)標準風(fēng)機,風(fēng)機及其驅動(dòng)裝置都懸掛在空冷平臺的防振橋上,防振橋上設為了滿(mǎn)足電廠(chǎng)周?chē)h(huán)保要求降低直接空冷系統風(fēng)機噪音,采取有減振節的鋼彈簧等減振裝置。風(fēng)機與電機通過(guò)正齒輪聯(lián)動(dòng)機構驅以下措施:動(dòng)風(fēng)機均采用調速風(fēng)機,可以分組運轉或獨立的改變轉速運轉,可根33.1軸流風(fēng)機采用低噪音風(fēng)機距空冷島外邊緣200m處噪音控制據機組運行負荷及環(huán)境空氣溫度的變化進(jìn)行最佳調節。逆流凝汽器下在55分貝以下。部與凝結水聯(lián)箱相接,上部通過(guò)管道與抽真空系統相連。在順流凝汽332減少單臺風(fēng)機通風(fēng)量及風(fēng)速,適當增加空冷凝汽器面積。器管束中未凝結的蒸汽及不凝結氣體通過(guò)凝結水聯(lián)箱由下部進(jìn)人逆333在通風(fēng)量不變的情況下,增加風(fēng)機葉片數量降低風(fēng)機轉速。流器汽器管束中,蒸汽進(jìn)一步凝結,而不凝結氣體則由抽真空系統抽334采用低噪音的風(fēng)機葉片。33.5在空冷凝汽器平臺下的場(chǎng)地上鋪設能夠吸收噪音的材料在主由于架構場(chǎng)地布置有主變壓器、廠(chǎng)用變壓器等并考慮軸流風(fēng)機廠(chǎng)房A列墻面及窗戶(hù)上安裝隔音材料等設施的布置要求,同時(shí)兼顧電氣出線(xiàn)時(shí)導線(xiàn)對地距離的要求,經(jīng)綜34直接空冷系統渡夏問(wèn)題合考慮選擇了2260m×2288m的柱網(wǎng)方案布置。1臺機組平臺平面尺直接空冷系統是通過(guò)空氣來(lái)散熱的,由于空氣比熱較小冷卻同寸720mx7264m容量的蒸汽需要更大容量的空氣。由于空冷凝汽器空氣側傳熱系數考慮到熱空氣的回流,在空冷凝汽器平臺的周?chē)O有擋風(fēng)墻,低導致空冷凝汽器總傳熱系數小,這就需要翅片總面積較大直接空高度約14m冷系統一味的追求大的空冷凝汽器面積及通風(fēng)量,在經(jīng)濟上是不可取的因此必須合理的優(yōu)化空冷系統確定空冷系統的規模這樣在夏季3直接空冷系統的主要問(wèn)題解決措施高氣溫下運行時(shí)空冷機組的出力將會(huì )受到影響。在夏季高氣溫下,可31直接空冷系統防凍采取以下措施提高機組渡夏能力保證機組的出力。防止凝結水在空冷凝汽器內凍結,是保證安全運行的重要條件。34.1軸流風(fēng)機采用變頻調速電機適當加大所配電機容量在夏季直接空冷系統的防凍措施是非常重要的。高氣溫下,增加風(fēng)機轉速,增大通風(fēng)皺,提高冷卻系統的散熱能力311直接空冷凝汽器采用適當的順逆流比例配置在氣候變化及低342在夏季高氣溫下適當增加汽輪機的進(jìn)汽量保證機組出力。負荷工況下,能有效的防止蒸汽過(guò)冷及凝結水結冰避免空冷凝汽器35真空系統的嚴密性損壞。直接空冷系統真空系統龐大。真空系統的嚴密性能否得到保證設計上采用適當加大逆流式凝汽器的面積。由于逆流式凝汽器中接關(guān)系到機組的安全經(jīng)濟運行?？绽淠鞴苁诔鰪S(chǎng)前進(jìn)行氣密性蒸汽由下向上而凝結水是由上向下,這樣汽對水有加熱作用可以防試驗保證在真空條件下在一定時(shí)段內管束壓力升高;影響真空系統止凝結水過(guò)冷和結冰。順逆流比由空冷島供應商經(jīng)過(guò)優(yōu)化后確定。嚴密性的其他因素還有大直徑排汽管道管道的加工安裝運行溫差3l2軸流風(fēng)機的驅動(dòng)采用變頻調速電機,通過(guò)編程分組控制風(fēng)機的較大管道的熱補償尤為重要在排汽管道的設計中設置補償器。在管運行調節空冷凝汽器的進(jìn)風(fēng)量在環(huán)境氣溫低于某一定值時(shí)逆流冷道安裝過(guò)程中,排汽管道的焊接空冷凝汽器管束與蒸汽分配管的焊卻單元的風(fēng)機間斷反轉吸入空冷凝汽器散出的熱量,是防凍的有效接都是影響真空系統嚴密性的重要因索,因此管道的設計、制造、安措施。裝運行每個(gè)環(huán)節都要認真對待,嚴格按照規定的程序作業(yè)同時(shí)有空313在布置設計上避免凝結水形成死水區排空要簡(jiǎn)捷順暢冷凝汽器供貨商對整個(gè)空冷島的性能保證,真空系統的嚴密性會(huì )得到314必要的情況下在部分排汽支管道上設置隔斷閥門(mén)在寒冷季節保證的氣輪機低負荷運行或啟動(dòng)時(shí)切斷部分散熱段減少運行散熱段,增加36直接空冷系統風(fēng)機選型在設計階段需充分考慮大風(fēng)出現時(shí),盡量避免風(fēng)機過(guò)早進(jìn)入喘流關(guān)于在空冷醍汽器配汽管上設閥門(mén)的問(wèn)題為了保證空冷凝汽器區使風(fēng)機能在較低流量也能正常工作確保機組不發(fā)生“跳機現象密封不漏氣不宜在配汽管上設閥門(mén)但對處于寒冷地區的電廠(chǎng)防凍同時(shí)在后期運行管理時(shí)也需要管理人員根據經(jīng)驗通過(guò)風(fēng)速的變化趨問(wèn)題應引起足夠的重視在部分配汽普道上設隔斷閥門(mén)可將空冷凝汽勢來(lái)調整風(fēng)機轉速和降低機組出力來(lái)確保機組安全運行C器分區、停運部分冷卻段3.2直接空冷系統熱風(fēng)再循環(huán)[責任編輯:常鵬飛]上接第386頁(yè))電通道而使試品被擊壞。因此在試驗中為使絕緣桿【參考文獻避免不合理的損壞,應保證使用中能承受可能的發(fā)生的最大過(guò)電壓,[1國家電網(wǎng)公司發(fā)布國家電網(wǎng)公司電力安全工作規程變電部分不必過(guò)高地提高試驗電壓,特別對33kV和500kV電壓級的絕緣桿[2)絕緣桿的制造工藝更應注意G[賁任編輯:曹明明]