关于空冷机组的一些粗浅认识

水量明显增加，而水资源又日益紧张。为解决这一矛盾，采用空冷凝汽技术是一条可选的比较好的技术途径。利因素是可使发电补给水量减少2/3以上，从而可把电厂建在矿上，减少铁路运输费用，对环境的影响也小。但是不利因素是基建投资大，空冷塔体积大，冷却元件耗用金属材料多，安装施工技术要求高;运行费用高，机组背压高，机组效率低，夏季不能满发，年利用小时数有所降低。运行费用和夏季少发电的代价来换取省水和厂址有利的效益。只有当水费高到某种程度采用空冷在经济上才是合算的，这称之为平衡点水费。在具体工程条件下，无论采取何种取水方法，水费均高于平衡点水费时一才能决定采用空冷。6一9 0造价提高/%10一15 0节水率/%一65 0供电煤耗增大/%3 0运行受环境温度的影响大小塔冷却系统。干塔系统又可分为直接空冷和间接空冷两大类。间接空冷又可分为采用混合式凝汽器和采用表面式凝汽器两种。般由排汽管、空气凝汽器、风机和凝结水泵组成(图1)。排气经排汽管2进人空气凝汽器3，空气从凝汽器外侧将蒸汽冷却凝结成水，凝结水则由凝结水泵5经凝结水精处理装置送至给水系统。图1直接空气冷却系统图可以说，空冷机组实际上是以能源换水资源，较适合于富煤少水的西、北部地区，应当在综合考虑能源和水资源后采用。加上把空冷发电技术和干法除灰、渣结合，并辅之以排水回收再利用和雨水回收系统，则西北电力发展的“缺水瓶颈”即可突破。2空冷系统的几种形式及其特点使用空气冷却汽轮机排汽的凝汽系统也叫干空气凝汽器由许多并联的带鳍片状散热片的钢管作为冷却元件，一般按“人”字型布置在汽机房顶或汽机房外侧，通常采用机力通风冷却。由于凝汽器传热温差大，系统比较简单，但排汽管直径非常大，真空系统体积大，范围广，易漏空气，且起动时真空建立困难，找漏不易，冬季凝结水在冷却元件内易结冰。要构成部件有混合式凝汽器、凝结水泵、空冷塔、水轮机、节流阀等(图2)。汽机排汽在混合式凝汽器2中直接与喷射出的冷却水接触冷凝成水。将相当于排汽量的=部分凝结水由凝结水泵4经精处理装置送至给水系统。余下的大部分水以循环水泵3送至空冷塔的冷却元件由空气进行冷却，冷却后的水先通过小水轮机6回收部分能量或经节流阀7再返回国综至混合式凝汽器2，由喷嘴喷人汽机排汽中，形成闭式循环。图2采用混合式凝汽器的间接空冷凝汽系统原理图其特点是不需内径很大的排汽管，布置方便，空冷塔可远离厂房;混合式凝汽器传热端差小;采用高压头循环水泵，干塔冷却元件内水压高于大气压力，不易漏空气;易于启动。但由于增加了小水轮机，系统复杂;循环水泵要具有凝结水泵的性能，效率差，体积大，且需布置在凝汽器下部深处;由于循环水与凝结水混合，水质要求严格。常规的表面式凝汽器代替混合式凝汽器，使系统得以简化，运行较为方便(图3)0一分习3图3采用表面式凝汽器的间接空冷系统世界上应用该系统的最大单机容量机组有美国怀俄达克(厂的330 厂有冬季严寒低温下运行的经验，以及1988年一1992年陆续投运的南非马丁巴(厂的6便指出，南非是全球火电厂综合节水发电的典范。W，W。经过20年的努力，后得到推广。目前应用该系统的最大机组容量为200匈牙利加加林市20 苏联拉兹丹( 厂的4后迅速发展。目前应用该系统的最大容量为南非肯达尔(厂的6厂从投运以来，从未发生过由于机械或土建问题引起的强迫停运。但在初期发生过由于风向的影响而使汽机背压升高过快机组跳闸的情况。这是由于锅炉房侧来风，在冷却器区产生涡流使冷却效果下降，导致汽机背压上升速度超过允许值。后经对汽机房及冷却器区的挡风墙改造，取得明显效果。用低矮通风筒加多台辅助抽风及送风机的合建辅助通风塔。干冷和湿冷的负荷分配为1:4，用于1300 而达到合理利用水资源，降低造价和消除湿式冷却塔出口雾雨的目的。该系统的特点是，表面式凝汽器温度端差大，投资较多;普通的循环水泵，循环水的水质要求低于凝结水，但仍要使用除盐水，可掺人防冻液以免冻坏冷却元件，冷却元件用镀锌钢管加鳍片组成。后在许多发电厂成功应用。号机组首次引进了匈牙利200 混合式凝汽器自然通风间接空冷系统，分别于1987,1988年投运，2 X 220 、以、 0门/气00，印面式凝汽器自然通风间接空冷系统，分别于1993,1994年投运。2- #6机4 X 200 尚未安装小水轮机(待进口)，暂用节流阀运行。丰镇电厂空冷机组水化学工况按“分段”原则进行，即冷却水回路与除氧器之间为中性氧化水工况，除氧器之后至锅炉前为中性低氧工况，炉内则采用添加不挥发性碱化剂的碱性还原水工况。当风速大于4 m /s，对冷却效果发生影响;风速5一7 m /使空冷塔效率下降10%一25%，丰镇电厂与北大进行风洞模拟实验，初步得出了改善大风影响的具体工程措施。配给电厂的水量为1 170 h，不能满足纯湿冷却时耗水量1 723m3/少率为32 %。经分析比较，采用干湿并列联合冷却方案。即常规的水冷凝汽器部分，每台300 干冷系统按100 样比较下来，联合冷却的投资(水源加冷却部分)，比之全空冷，一台湿冷一台空冷及全湿冷都低一些。且既可满足全厂耗水要求，又有过夏满发的能力。 300 同二厂200 7机组，拟采用直接空冷，并将成为国内采用脱硫、废水回收再利用等技术的示范性工程。电公司原副总经理陆延昌提出，在最近5国将研发600 ，典型2 X 30000 00 耗水量/m3循环水补充水2除灰用水3炉补给水4冷却、空调、取样5生活用水小计折合为 68105 x 300 m3 m3x,，976循环水量66 880 m3/h%浓缩倍率3仅按正常工况考虑部分回收，部分用第3项排水只考虑厂区职工用水厂区除灰用水厂外除灰用水输煤系统冲洗、抑尘净化站、化水设备不可预见及漏渗透145用第3项排水50 0 50计2 485 801 1 -,G 80年代大型机组的设计耗水量(见表1)b. 689 口综之80年代200 水率为43%;年运行小时数6 000 用干冷后，最大节水量将为表2中前两项之和，相对于表2中相对比较先进耗水指标，可求出其最大节水率为62%。300 以表2的数据为依据，采用常规湿冷时:每小时每台300 42 m3/x 104 05.2 x 104 /a(以6 000 采用干冷，则相应数据将变为:每小时每台300 20 m3/x 104 92.3 x 104 a(以6 000 h计)凉一期4 m3/耗水不超过2400 x 104 a;二期再建4 x 300 x 600 其中一半容量为常规湿冷，一半采用干冷，则一期允许的4 000 x 104 期全部机组的耗水之需。表4)表4空冷机组经济效益年多耗满发条件厂别二一，一，标煤 /10ma/10水量年发电量/10kW 323季运行数据(见表5)表5冬、1928216443530犯13474境温度/出力/沁凝汽器端差户/循环水冷水温度/仅就已投运的200供在考虑300 表3)表3三电厂的空冷机组主要技术指标厂别年均真空度/%年均冷却水温t, 1年均供电煤耗/g-(均耗水(500h)人;(h)大二太二丰镇89/79/年少发电量逐年增多，下，风速在4 m /年运行实践表明，在23时即开始减负荷，而不能满发时间逐年增加。具主要原因有二:其一是空冷汽轮机的满发背压选定偏低(大二厂为17. 7 使该机组满发背压变幅范围较小，适应不了当地夏季气温变化22围的要求(若选 = 26 其二是空冷塔在夏季的通风抽力减小，必须在塔结构上下功夫。原因一是真空系统严密性不够，漏人空气使凝结气体分压力升高，导致端差增大;二是混合式凝汽器中的喷射角偏小，喷射水膜较厚，喷射面积小，水汽热交换不充分，而表面式凝汽器中的管束布置未能按空冷式凝汽器的特点充分考虑，致使设计值与运行实际值偏差较大。是铝制散热器管，除因空气温度冷热交变作用而损坏外，更多是因受国综述冻而泄漏;还有排空气、放水两者管径不匹配，放水管过大(00)，排气管过小(50)造成排水过快，补气不及发生水击，被迫停机而导致管件受冻;再有就是投运初期适逢冬季，由于运行经验不足导致管件大面积受冻而泄漏。冷塔内无起吊设施，空冷散热器外表面积污后缺少脏污清理系统，空冷系统阀门内漏严重，无法保证正常运行等。改进的考虑有设置两道百叶窗，增强进风调节功能，尤其在寒冷地区值得采用;协调空冷塔内排气放水二者的匹配;选用或引进高质量水冷系统阀门;在塔内设置回转式半自动冲洗装置，既可作为消除脏污;清洁表面之用，又可兼作夏季增强传热效果多带负荷的尖峰冷却装置。在低压缸加平衡重量消除，为了改善机组振动特性，曾将低压缸由不落地式轴承改为落地式。另外，干冷系统的汽轮机背压较高，所以选用较短的末级叶片，排汽负荷率一般在25一45m“较大范围内调整变化。末级叶片长度和叶型优化，既要满足夏季满发背压的要求，又要兼顾历时较长的寒冷季节较低的阻塞背压，并使全年加权平均汽机热效率最高。汽轮机冷端参数一般要与冷却系统规模和匹配锅炉容量一起进行优化选择。缓解缺水地区火电机组建设的这一重要制约，赶上先进国家的综合指标，有许多工作需在相互协调的原则基础上逐步解决。因为常规水冷塔的排汽损失及风吹损失在电厂补水总量中占的份额最大，故采用空冷技术节水的潜力最大，成效最为明显。我们要以积极的态度研究空冷技术，在目前还暂无300 造、安装、运行、维护的成熟经验的局面下，我们的准备工作应尽早启动。包括领导、管理、安装、运行，调试等各层面均应做必要的考察，调研、培训，尽量熟悉其特点，认真吸取已有200 合甘肃省的特定气候条件(夏季炎热、冬季寒冷、多风沙甚至时有沙尘暴、局部大风等)，做好必要的技术准备，以便在省公司系统决定采用空冷机组时，能拟订出比较合理完善的设计、制造、安装、调试技术要求，并编制较为完善的运行检修规程，使之投运后发挥预期的功能，收到预想的效果。组热耗大，厂用电较多，安装工艺要求高，循环水质要求高，运行中防腐保养及维护工作量也较大，因此在方案的技术经济比较中应综合考虑诸要素。工程中应用临界水费的概念。临界水费定义为采用干冷系统和湿冷系统相比较，每节约1 括投资的年固定分摊费及运行费)。只有当供水费大于临界水费时，采用干冷系统在经济上才是合理的。当然在缺水地区，还应适当考虑节水的社会效益。比如对甘肃省拟议建设的张掖电厂，建议电力设计院在初可研及可研时将干冷作为方案之一进行经济技术比较，以便切实推动干冷机组在省内的应用步伐。价承受能力差，电力企业经营困难，在机组选型及技术方向选择上，宜取技术相对成熟，可靠性高，而价格上又有一定比较优势者较为稳妥。若能把握得当，空冷机组投运的时间能和我省乃至西北地区合理透明的电价形成机制及电价体系基本建立的时机相吻合