电站空冷系统设计参数的确定

1、1 山西省电力勘测设计院 张新海 中国电机工程学会火电分会空冷专委会第四届学术年会论文，2007.4.杭州 2 l随着近几年多台空冷机组的投产，暴露出一些随着近几年多台空冷机组的投产，暴露出一些 问题，也取得了一些经验，人们对空冷系统有问题，也取得了一些经验，人们对空冷系统有 了更深入的熟悉和掌握、甚至有了许多创新，了更深入的熟悉和掌握、甚至有了许多创新， 技术研究和讨论已不仅仅停留在泛泛的、宏观技术研究和讨论已不仅仅停留在泛泛的、宏观 上的讨论，而是越来越深入、越来越精细、越上的讨论，而是越来越深入、越来越精细、越 来越具体。来越具体。 l本文对关键的设计参数进行分析、归纳总结，本文对关键的

2、设计参数进行分析、归纳总结， 提出建议，希望达成共识。提出建议，希望达成共识。 l本文对目前空冷界的某些提法进行分析研究，本文对目前空冷界的某些提法进行分析研究， 提出不同观点，与大家共同讨论。提出不同观点，与大家共同讨论。 3 l典型年典型年是指气温典型年，风资料不存在典型年。是指气温典型年，风资料不存在典型年。 典型年是一个能代表某一项目在今后运行中的典型年是一个能代表某一项目在今后运行中的 气温平均年份，是一个气象中的气温平均年份，是一个气象中的“平年平年”的概的概 念，既不是冷年，也不是热年。念，既不是冷年，也不是热年。 l根据统计典型年的意义和作用，建议增加了夏根据统计典型年的意义和

3、作用，建议增加了夏 季三个月平均气温的二级比较，即典型年不仅季三个月平均气温的二级比较，即典型年不仅 从年平均气温上是一个平均年，而且在夏季也从年平均气温上是一个平均年，而且在夏季也 是平均年。是平均年。 4 v有些文献和火力发电厂水工设计规范最新版的条 文说明中是采用多年年平均气温最作为比较基准，并 说明某年的年平均气温与该比较基准相等的年份为典 型年。根据空冷系统统计典型年的目的，需要考虑的 是今后实际运行中的气温情况，所以不宜采用历史上 多年的年平均气温作为比较基准，因为随着全球气候 的变暖，最近10年的多年年平均气温比历史上多年年 平均气温要高，而且具有普遍性，如山西某工程，多 年年平

4、均气温为12.5，而最近十年年平均气温为 13.5。又如山西某工程，多年年平均气温为6.5， 而最近十年年平均气温为8.0，又如内蒙某工程，多 年年平均气温为7.2，而最近十年年平均气温为 8.2，厂址处相关分析后最近十年年平均气温为11。 同时，在实际工程中经常会出现多个年份的年平均值 与十年年平均值比较相近，很难有一个唯一相等的年 份，往往难以选取，结果是同一个工程，会选出不同 的典型年。 5 l因此，为便于统一和具有可操作性：因此，为便于统一和具有可操作性： l建议首先需要统计建议首先需要统计最近最近1010年年的逐年年平均气温、的逐年年平均气温、 夏季三个月夏季三个月平均气温以及平均气

5、温以及1010年平均的年平均气年平均的年平均气 温、夏季三个月平均气温（而不是当地历史上温、夏季三个月平均气温（而不是当地历史上 多年的年平均气温），然后将逐年的年平均气多年的年平均气温），然后将逐年的年平均气 温与温与1010年平均的年平均气温比较，比较接近的年平均的年平均气温比较，比较接近的 年份为年份为备选典型年备选典型年。 l然后再进行然后再进行二级比较二级比较，即将各备选典型年逐年，即将各备选典型年逐年 夏季三个月平均气温与夏季三个月平均气温与1010年平均的夏季三个月年平均的夏季三个月 平均气温比较，比较接近的并为正偏差的年份平均气温比较，比较接近的并为正偏差的年份 确定为典型年。

6、确定为典型年。 l如果进行了二级比较后还有两个及以上备选典如果进行了二级比较后还有两个及以上备选典 型年，可选择型年，可选择近近5 5年内年内的年份作为典型年。的年份作为典型年。 6 l有时，在前期工程中确实无相近工程或气象站 资料参考、难以工作时，可以采用正态分布函 数确定小时气温来进行前期初步工作，此时可 采用多年平均气温和极端最热气温来得出模拟 典型年的资料，此时采用5 及以上气温方 法统计的设计气温可按TMCR工况确定空冷系 统规模。气温小时数可按下列公式计算，温度 区间取1。 7 l设计气温设计气温的确定问题是一个提法较多，争论较多的问的确定问题是一个提法较多，争论较多的问 题。以前

7、，空冷设计气温的确定方法主要来源于国外。题。以前，空冷设计气温的确定方法主要来源于国外。 国外空冷设计人员根据空冷系统的特点和实际运行的国外空冷设计人员根据空冷系统的特点和实际运行的 经验，结合汽轮机经验，结合汽轮机THA工况的特性，采用了几种经验工况的特性，采用了几种经验 方法来确定设计气温。后来，我国设计人员也对设计方法来确定设计气温。后来，我国设计人员也对设计 气温进行多种形式的探讨，也提出了几种经验方法。气温进行多种形式的探讨，也提出了几种经验方法。 针对各种方法在上世纪针对各种方法在上世纪90年代也进行过做统一规定的年代也进行过做统一规定的 尝试。但限于当时国内仅有尝试。但限于当时国

8、内仅有8台间接空冷机组，空冷的台间接空冷机组，空冷的 普及率还很低，意见还不统一，所以在普及率还很低，意见还不统一，所以在DL5000-94 火力发电厂设计技术规程火力发电厂设计技术规程的的1999年版中虽经尝试年版中虽经尝试 仍未列入规程。仍未列入规程。 8 l设计气温归结起来目前有以下几种确定方法：设计气温归结起来目前有以下几种确定方法： l1)1)60006000小时法小时法；即：从典型年；即：从典型年87608760小时由高到低排序小时由高到低排序 表中，从低温到高温累计到表中，从低温到高温累计到60006000小时，此时对应的气小时，此时对应的气 温作为设计气温。温作为设计气温。 l

9、2)2)55以上气温加权平均法以上气温加权平均法；即：从典型年；即：从典型年87608760小时小时 由高到低排序表中，只统计从由高到低排序表中，只统计从55到最高气温的加权到最高气温的加权 平均值，该平均值作为设计气温。平均值，该平均值作为设计气温。 l3)3)年平均气温法年平均气温法（不是全年的算术平均值，而是正、（不是全年的算术平均值，而是正、 负气温频率平衡法）；即：利用典型年负气温频率平衡法）；即：利用典型年87608760小时由高小时由高 到低排序表，绘制累计小时或累计频率（横坐标）到低排序表，绘制累计小时或累计频率（横坐标） 气温（纵坐标）曲线，计算气温（纵坐标）曲线，计算00以

10、下气温与横坐标之间以下气温与横坐标之间 的低气温区面积，然后试算从最高气温开始平行横坐的低气温区面积，然后试算从最高气温开始平行横坐 标画水平线截取到某一气温所形成的高气温面积，使标画水平线截取到某一气温所形成的高气温面积，使 高气温面积与低气温面积相等，则截取点的气温作为高气温面积与低气温面积相等，则截取点的气温作为 设计气温。该方法是匈牙利设计气温。该方法是匈牙利EGIEGI公司首先提出和通常使公司首先提出和通常使 用的。用的。 9 v值得注意的是：有些出版物或教科书上标出的这种方值得注意的是：有些出版物或教科书上标出的这种方 法具体操作步骤可能是错误的。如有些书上，将高温法具体操作步骤可

11、能是错误的。如有些书上，将高温 段的面积写成或图示成从拟选设计气温处画平行纵坐段的面积写成或图示成从拟选设计气温处画平行纵坐 标的线与横坐标轴线之间的面积，这种方法会导致设标的线与横坐标轴线之间的面积，这种方法会导致设 计气温很高。又如有些教科书上将计气温很高。又如有些教科书上将0以上的面积取值以上的面积取值 是从是从0开始往高温方向取值的，而不是从最高温度向开始往高温方向取值的，而不是从最高温度向 低温方向取值的，这种方法导致得出的错误的设计气低温方向取值的，这种方法导致得出的错误的设计气 温。可以设想，如果采用这种方法，越寒冷的地方，温。可以设想，如果采用这种方法，越寒冷的地方， 0以下气

12、温与横坐标之间的低气温面积会越大，为了以下气温与横坐标之间的低气温面积会越大，为了 得到相同的得到相同的0以上从以上从0开始的气温与横坐标之间的开始的气温与横坐标之间的 面积也就会越大，设计气温就越高；反之，越热的地面积也就会越大，设计气温就越高；反之，越热的地 方，如南非方，如南非matimba电厂，极端最低气温电厂，极端最低气温2，0 以下气温与横坐标之间的面积会很小，导致设计气温以下气温与横坐标之间的面积会很小，导致设计气温 可能会很小。这种方法最终会得出：越冷的地方，设可能会很小。这种方法最终会得出：越冷的地方，设 计气温越高；越热的地方，设计气温越低。计气温越高；越热的地方，设计气温

13、越低。 v最新版的最新版的火力发电厂水工设计规范火力发电厂水工设计规范条文说明中的条文说明中的 解释当属于这里列举的后两种概念。解释当属于这里列举的后两种概念。 10 l4) 30%频率法频率法；即：从最高气温累计到；即：从最高气温累计到30%频频 率时的气温，作为设计气温。与率时的气温，作为设计气温。与6000小时法相小时法相 比，仅差比，仅差132小时，也可以说是小时，也可以说是6132小时法。小时法。 l5) 与阻塞背压相适应的气温值与阻塞背压相适应的气温值及以上所有气温及以上所有气温 的加权平均法，仅在前几年的文章中有这种提的加权平均法，仅在前几年的文章中有这种提 法，未见工程实践。法

14、，未见工程实践。 l6) 年净发电量最大法年净发电量最大法；即：某个气温下的小时；即：某个气温下的小时 数乘以其机组出力减去风机功耗等，累计净出数乘以其机组出力减去风机功耗等，累计净出 力最大，该气温为设计气温。仅在前几年的文力最大，该气温为设计气温。仅在前几年的文 章中有这种提法，未见工程实践。章中有这种提法，未见工程实践。 l7) 年算术平均气温年算术平均气温；作为设计气温，该方法仅；作为设计气温，该方法仅 在某些教科书中用于与其它方法比较，不能作在某些教科书中用于与其它方法比较，不能作 为工程应用方法，也没有工程实践。为工程应用方法，也没有工程实践。 v最新版的最新版的火力发电厂水工设计

15、规范火力发电厂水工设计规范条文说明中的解释也将其条文说明中的解释也将其 列为一种确定设计气温的方法，这是不合适的。列为一种确定设计气温的方法，这是不合适的。 11 l8 8）近两年又有专家提出一种方法近两年又有专家提出一种方法，即：，即：55 气温加权平均法；即从典型年气温加权平均法；即从典型年87608760小时由高到小时由高到 低排序表中，从低排序表中，从55到最高气温加权平均，到最高气温加权平均， 将将55以下气温小时数，按以下气温小时数，按55气温也将其气温也将其 计入加权平均值中，得出的全年加权平均值作计入加权平均值中，得出的全年加权平均值作 为设计气温。这也是近期我国的空冷创新的一

16、为设计气温。这也是近期我国的空冷创新的一 点。点。 v这种方法的提出是针对第二种方法的，其理由这种方法的提出是针对第二种方法的，其理由 可能是：为什么只考虑可能是：为什么只考虑55以上的小时数，以上的小时数， 而不考虑而不考虑55以下的小时数？以下的小时数？55以下的小以下的小 时数机组也要运行，正如湿冷机组一样，冬季时数机组也要运行，正如湿冷机组一样，冬季 的冷却水温也要加权平均到全年的冷却水温中。的冷却水温也要加权平均到全年的冷却水温中。 12 v经分析认为：提出这种问题，也同样会有：6000小时法为什 么不考虑其余的2760小时？正负气温频率平衡法为什么不考 虑中间气温段？其实，空冷设计

17、气温的确定是采用的经过多 年积累的经验方法，与湿冷的概念还是有区别的，虽然表面 上看似没有统计某一温度段的气温，但是，一个项目，当典 型年确定后，全年的气温、小时数是相互关联的，如：全年 8760小时中，5以下小时数多了，超过5以上的小时 数自然少了，采用5以上气温统计和考虑全年气温统计 是一样会随工程的变化而变化的，并不是只有采用了全年的 气温才能得出设计气温。其次，第2种方法选取5作为最 低气温计算点是有道理的，一般空冷系统在某一低气温点运 行时达到最低运行背压点，再低于此气温，气温越低、负荷 越低，为了防冻的要求，背压不是降低，而是要提高才行， 所以不同地区有时统计的结果相近，这正是空冷

18、系统的特点。 根据这种实际运行情况，为简化计算，是已经考虑了低温的 条件后不再计入低温段气温才采用的+5低温界点的经验方 法。当然，并不是一种方法适合所有的地区。有些工程的地 区气候寒冷，应该是设计气温较低才合适，否则，采用高气 温低背压计算的空冷散热面积过大，不利于防冻，为此，可 采用不同的统计方法 来解决。 13 v当然：如果要非把当然：如果要非把55以下气温也计入到全年加权平以下气温也计入到全年加权平 均气温中，那么，应采用实际运行的低气温段内实际均气温中，那么，应采用实际运行的低气温段内实际 背压值所对应的大于背压值所对应的大于00以上气温值才对（即以上气温值才对（即第一象限第一象限

19、的气温背压曲线的气温背压曲线），这样计算很烦琐。在最新版的），这样计算很烦琐。在最新版的 火力发电厂水工设计规范火力发电厂水工设计规范中说明应中说明应采用采用THATHA进行优进行优 化化的，同时条文说明中的解释也说明低温界点的取法的，同时条文说明中的解释也说明低温界点的取法 目前看法尚不一致，其建议暂按目前看法尚不一致，其建议暂按55计，这也说明这计，这也说明这 种方法还是不成熟的。如果也要像第种方法还是不成熟的。如果也要像第2 2种方法一样，将种方法一样，将 低温段的气温按某个低温界点计入，则该低温界点应低温段的气温按某个低温界点计入，则该低温界点应 比比55高才合理。鉴于目前有些设计单位

20、采用高才合理。鉴于目前有些设计单位采用TMCRTMCR工工 况的参数进行优化的情况，为了比对并得出相同的设况的参数进行优化的情况，为了比对并得出相同的设 计背压，我们通过多个工程的计算，计背压，我们通过多个工程的计算，如果把如果把88作为作为 低温界点、低温界点、88以下按以下按88考虑，得出的设计气温可以考虑，得出的设计气温可以 作为作为TMCRTMCR工况下的设计气温，但不能作为工况下的设计气温，但不能作为THATHA工况的设工况的设 计气温计气温。这样，可以为采用。这样，可以为采用TMCRTMCR工况优化的设计单位工况优化的设计单位 提供一个试用的方法。提供一个试用的方法。 14 l总之

21、，鉴于目前有多种计算方法，且得出的结果总之，鉴于目前有多种计算方法，且得出的结果 不一样，有些相差较大，只能结合汽机特性（要不一样，有些相差较大，只能结合汽机特性（要 考虑满发背压与满发气温的关系）和空冷在冬季考虑满发背压与满发气温的关系）和空冷在冬季 运行中往往高于其计算的背压等实际因素，在现运行中往往高于其计算的背压等实际因素，在现 阶段应采用一些比较成熟的、经实践验证的方法阶段应采用一些比较成熟的、经实践验证的方法 来确定设计气温。第来确定设计气温。第1 1、2 2、3 3、4 4种方法确定的设种方法确定的设 计气温在中气温段相差不大，其中计气温在中气温段相差不大，其中第第1 1、2 2

22、种种方法方法 比较简单，是最常用的方法。这两种方法确定的比较简单，是最常用的方法。这两种方法确定的 设计气温均是针对采用设计气温均是针对采用THATHA工况优化确定设计背压工况优化确定设计背压 的。第的。第8 8种方法，如果将低温界点暂定种方法，如果将低温界点暂定88，此，此 时采用时采用TMCRTMCR工况优化，可以试用，但不推荐。工况优化，可以试用，但不推荐。 l小结：常用的方法是有区域性的，炎热地区和极小结：常用的方法是有区域性的，炎热地区和极 其寒冷地区不宜采用第其寒冷地区不宜采用第3 3种方法；年算术平均气温种方法；年算术平均气温 超过超过9 9 的宜采用第的宜采用第2 2种方法，低

23、于种方法，低于6 6 的宜采用的宜采用 第第1 1种方法，在种方法，在6 699之间的可优先采用第之间的可优先采用第3 3种方种方 法。法。 15 l首先，空冷系统中不能采用首先，空冷系统中不能采用10%频率的概念频率的概念，其次，小时数的选取，其次，小时数的选取 上，是否采用湿冷的折算后的上，是否采用湿冷的折算后的“200小时小时”也颇有争议。事实上，湿也颇有争议。事实上，湿 冷系统中湿球温度每天之内也是发生变化的，有高于平均值的，有冷系统中湿球温度每天之内也是发生变化的，有高于平均值的，有 低于平均值的，影响有多少个小时不满发，并无考证和统计结果，低于平均值的，影响有多少个小时不满发，并无

24、考证和统计结果， 同时，由于采用的是湿球温度，与干球温度相比，其变化并不象干同时，由于采用的是湿球温度，与干球温度相比，其变化并不象干 球温度那样敏感，而空冷系统使用的干球温度变化较大，特别是空球温度那样敏感，而空冷系统使用的干球温度变化较大，特别是空 冷系统受到外界风的影响较大，若不利大风出现在不满发气温小时冷系统受到外界风的影响较大，若不利大风出现在不满发气温小时 数内的，汽轮机发电负荷将更低；若不利大风出现在满发气温内的，数内的，汽轮机发电负荷将更低；若不利大风出现在满发气温内的， 也可能会有不满发情况的出现，其结果是加大了全年的不满发小时也可能会有不满发情况的出现，其结果是加大了全年的

25、不满发小时 数。若出现的为较大的风，则会出现较大的降低负荷的情况，严重数。若出现的为较大的风，则会出现较大的降低负荷的情况，严重 时会造成停机。因此，时会造成停机。因此，即使采用与湿冷一样的小时数，也肯定达不即使采用与湿冷一样的小时数，也肯定达不 到湿冷机组的效果到湿冷机组的效果，考虑空冷机组出力受外界气象条件的影响较大，考虑空冷机组出力受外界气象条件的影响较大， 为了能够达到或与湿冷机组基本持平，同时满足人们对湿冷机组的为了能够达到或与湿冷机组基本持平，同时满足人们对湿冷机组的 习惯概念，除了其它的设计措施外，习惯概念，除了其它的设计措施外，建议在外界风风速设计条件下，建议在外界风风速设计条

26、件下， 直接空冷系统的不满发小时暂按直接空冷系统的不满发小时暂按100150小时左右考虑，间接空冷小时左右考虑，间接空冷 系统不满发小时暂按系统不满发小时暂按150200小时考虑，据此确定计算的小时考虑，据此确定计算的“满发气满发气 温温”。否则，应根据优化计算结合汽机特性、机炉匹配的原则，在。否则，应根据优化计算结合汽机特性、机炉匹配的原则，在 最优的方案中，反算满发气温，这样可能会出现五花八门的结果，最优的方案中，反算满发气温，这样可能会出现五花八门的结果， 有些工程从计算上可能会全年满发，有些工程可能会有较多的不满有些工程从计算上可能会全年满发，有些工程可能会有较多的不满 发小时数，目前

27、还不太容易让人接受。发小时数，目前还不太容易让人接受。 16 l采用空冷系统时，对采用的初始温差值（采用空冷系统时，对采用的初始温差值（ITD值）应根据当值）应根据当 地气象条件与汽轮机特性因素进行优化，以确定汽轮机额地气象条件与汽轮机特性因素进行优化，以确定汽轮机额 定背压和装设适量的散热器。根据电厂机组的特定条件，定背压和装设适量的散热器。根据电厂机组的特定条件， 采用采用THA流量下的变工况特性（补水率为流量下的变工况特性（补水率为0%）进行优化计）进行优化计 算。或者采用算。或者采用TMCR流量下的变工况特性（补水率为流量下的变工况特性（补水率为0%） 进行优化计算。进行优化计算。 l

28、优化计算中方案不宜少于优化计算中方案不宜少于5个（即个（即5种不同的种不同的ITD值），采用值），采用 年费用最小法进行。对优化计算结果经综合分析后，选取年费用最小法进行。对优化计算结果经综合分析后，选取 合理的优化方案，在优化方案数据表中，查出对应设计气合理的优化方案，在优化方案数据表中，查出对应设计气 温的背压值取整后作为汽轮机的设计背压。查出对应计算温的背压值取整后作为汽轮机的设计背压。查出对应计算 “满发气温满发气温”的背压值取整后作为汽轮机的满发背压。满的背压值取整后作为汽轮机的满发背压。满 发背压应与汽机厂推荐的末级叶片变工况性能相协调，满发背压应与汽机厂推荐的末级叶片变工况性能相

29、协调，满 发背压应与机炉容量匹配相协调。满发背压还应结合已有发背压应与机炉容量匹配相协调。满发背压还应结合已有 空冷电站运行经验合理选择。空冷电站运行经验合理选择。 17 l上述的优化过程大家都很熟悉，但在优化过程上述的优化过程大家都很熟悉，但在优化过程 中，冬季最低运行背压应考虑防冻、过冷度以中，冬季最低运行背压应考虑防冻、过冷度以 及实际运行情况、空冷机组热耗曲线特点统筹及实际运行情况、空冷机组热耗曲线特点统筹 考虑，对于低温段的背压考虑建议如下：考虑，对于低温段的背压考虑建议如下： l对于直接空冷系统，如采用单排管时，在对于直接空冷系统，如采用单排管时，在+5 以下气温时宜按平均最低运行

30、背压以下气温时宜按平均最低运行背压910kPa 取值；如采用双排管、三排管时，在取值；如采用双排管、三排管时，在+5以下以下 气温时宜按平均最低运行背压气温时宜按平均最低运行背压1012kPa取值。取值。 对于供热机组，根据具体供热工况合理确定最对于供热机组，根据具体供热工况合理确定最 低运行背压，但不宜低于低运行背压，但不宜低于8kPa。对于间接空。对于间接空 冷系统，在冷系统，在+5以下气温时宜按平均最低运行以下气温时宜按平均最低运行 背压背压78kPa取值。取值。 v举例：有些厂冬季运行，控制过冷度达不大于 6 ；有些厂冬季就是按设计背压运行的。 18 v需特别指出设计背压的取值是在最终

31、优化方案中查出需特别指出设计背压的取值是在最终优化方案中查出 对应设计气温的背压，根据定义，对应设计气温的背压，根据定义，ITD值是空冷凝汽值是空冷凝汽 器（或空冷塔）入口汽温（或水温）与设计气温的差器（或空冷塔）入口汽温（或水温）与设计气温的差 值值，所以设计背压应是设计气温加，所以设计背压应是设计气温加ITD值还要加上从值还要加上从 低压缸到空冷凝汽器之间的排汽管道压降（间冷为凝低压缸到空冷凝汽器之间的排汽管道压降（间冷为凝 汽器端差），才是实际的设计背压。如果忽略了后一汽器端差），才是实际的设计背压。如果忽略了后一 项，在设计背压特别是设计背压较低时管道的压降较项，在设计背压特别是设计背

32、压较低时管道的压降较 大，导致设计背压误差较大。在热力计算中的大，导致设计背压误差较大。在热力计算中的ITD值值 也应该是该含义，国外标准中的定义也是如此，而不也应该是该含义，国外标准中的定义也是如此，而不 应该是低压缸排汽温度与设计气温的差值，否则，实应该是低压缸排汽温度与设计气温的差值，否则，实 际的际的ITD值比这个值比这个ITD值要小，散热能力不够。在最新值要小，散热能力不够。在最新 版的版的火力发电厂水工设计规范火力发电厂水工设计规范中对中对ITDITD值没有明确值没有明确 定义，但含义却是排汽背压下的汽温与设计气温的差定义，但含义却是排汽背压下的汽温与设计气温的差 值，这是不准确的

33、。另外，该规范中还建议了三种设值，这是不准确的。另外，该规范中还建议了三种设 计气温下的设计背压取值，按其计气温下的设计背压取值，按其ITDITD的含义通过计算，的含义通过计算， ITDITD值在值在38.638.63939之间，如果按此建议，也就是说，之间，如果按此建议，也就是说， 今后不必进行今后不必进行ITD值的优化，只要确定了设计气温，值的优化，只要确定了设计气温， 就确定了设计背压，从减轻设计人员工作量上同意。就确定了设计背压，从减轻设计人员工作量上同意。 19 v但这种建议可能是不恰当的。因为它无论工程具体条件如但这种建议可能是不恰当的。因为它无论工程具体条件如 何，规定了几乎一个

34、何，规定了几乎一个ITD值。比如寒冷地区气温虽低、煤价值。比如寒冷地区气温虽低、煤价 却很便宜，为什么不可以有高的设计背压？而对于较热地却很便宜，为什么不可以有高的设计背压？而对于较热地 区，煤价较高，又为什么不可以有较低的设计背压？等等，区，煤价较高，又为什么不可以有较低的设计背压？等等， 这些都是需要根据实际工程进行优化的。设计背压的确定这些都是需要根据实际工程进行优化的。设计背压的确定 不是唯一与气温有关，相反，在一些严寒地区，由于冬季不是唯一与气温有关，相反，在一些严寒地区，由于冬季 防冻的需要，往往低温、低负荷运行时，背压要提高来运防冻的需要，往往低温、低负荷运行时，背压要提高来运

35、行，冬季气温越多，提高的背压权值越大，全年加权平均行，冬季气温越多，提高的背压权值越大，全年加权平均 背压（即设计背压）越难达到较低的水平，要达到较低的背压（即设计背压）越难达到较低的水平，要达到较低的 设计背压，面积一定要加大，才可以降低管束中低背压时设计背压，面积一定要加大，才可以降低管束中低背压时 的蒸气阻力；而较高气温地区，由于防冻问题淡化，如果的蒸气阻力；而较高气温地区，由于防冻问题淡化，如果 需要或愿意，反而更容易做到较低的设计背压，无非是加需要或愿意，反而更容易做到较低的设计背压，无非是加 大空冷系统的投资而已。所以大空冷系统的投资而已。所以ITD值不应是定值，更不是设值不应是定

36、值，更不是设 计气温低设计背压就一定要低，应结合工程具体条件、特计气温低设计背压就一定要低，应结合工程具体条件、特 别是冬季运行的背压问题经优化确定。否则，就会出现越别是冬季运行的背压问题经优化确定。否则，就会出现越 寒冷的地区，空冷面积越大的现象。寒冷的地区，空冷面积越大的现象。 v除非当新建工程与以往工程有相似性和可比性除非当新建工程与以往工程有相似性和可比性 ，可以不必，可以不必 进行优化进行优化ITD值。值。 20 l直接空冷系统：外界风设计风速系指蒸汽分配管顶直接空冷系统：外界风设计风速系指蒸汽分配管顶1m高处高处 的风速并据此计算对风机静压的影响程度；在的风速并据此计算对风机静压的

37、影响程度；在2005.10苏州苏州 召开的空冷会上，各位专家纷纷提出了外界风设计标准的召开的空冷会上，各位专家纷纷提出了外界风设计标准的 问题，因为问题，因为VGBR131me标准中规定的是标准中规定的是3m/s，针对中国的，针对中国的 实际情况，并不完全适合，那么，针对具体工程如何确定实际情况，并不完全适合，那么，针对具体工程如何确定 当时并未讨论。通过多个工程的经验，建议：空冷系统外当时并未讨论。通过多个工程的经验，建议：空冷系统外 界风风速的设计标准应根据厂址处气象统计资料选择，结界风风速的设计标准应根据厂址处气象统计资料选择，结 合上述的不满发小时数，合上述的不满发小时数，一般可根据气

38、温一般可根据气温25且且10分钟分钟 的平均风速每年平均不超过的平均风速每年平均不超过50次的对应风速选取次的对应风速选取。超越次。超越次 数太多，对今后的机组满发不利，超越次数太少，风机附数太多，对今后的机组满发不利，超越次数太少，风机附 加静压值太大，风机选型困难、风机的配套电动机过大，加静压值太大，风机选型困难、风机的配套电动机过大， 经测算，按此确定的设计风速，在目前实际工程中具有可经测算，按此确定的设计风速，在目前实际工程中具有可 操作性。操作性。 l间接空冷系统：外界风设计风速系冷却塔外间接空冷系统：外界风设计风速系冷却塔外10m高处的风高处的风 速，并通过经验公式换算到塔顶处风速

39、来确定影响程度。速，并通过经验公式换算到塔顶处风速来确定影响程度。 21 l在直冷前期工程或间接空冷系统中，当仅有在直冷前期工程或间接空冷系统中，当仅有 10m高处高处10分钟平均风速时，可采用下列经验分钟平均风速时，可采用下列经验 公式计算设计高度的设计风速：公式计算设计高度的设计风速： VH=V10（H/10）0.2 l根据设计高度的设计风速根据设计高度的设计风速VH，可按下列经验，可按下列经验 公式确定直接空冷风机的附加静压值：公式确定直接空冷风机的附加静压值： P=0.5VH2 l根据设计高度的设计风速根据设计高度的设计风速VH，可按下列经验，可按下列经验 公式确定塔外垂直布置散热器的

40、间接空冷系统公式确定塔外垂直布置散热器的间接空冷系统 循环水的附加温升：循环水的附加温升： TITD0.005VH1.73 22 l管束的迎面风速取值也是争论较为激烈的一个话题，国内实际工管束的迎面风速取值也是争论较为激烈的一个话题，国内实际工 程中直接空冷采用的迎面风速根据管型不同在程中直接空冷采用的迎面风速根据管型不同在1.83m/s3m/s之间，之间， 在国外，迎面风速针对不同管型有其一般的经济迎面风速范围：在国外，迎面风速针对不同管型有其一般的经济迎面风速范围： 单排管采用单排管采用1.82.2m/s；双排管采用；双排管采用2.53m/s，三排管采用，三排管采用 2.83.3m/s。特

41、殊噪音要求的除外，在国内，早期由于风机功耗。特殊噪音要求的除外，在国内，早期由于风机功耗 折价的因素，一些工程的迎面风速较低，导致冷却面积过大；而折价的因素，一些工程的迎面风速较低，导致冷却面积过大；而 近一、二年又有些观点提出，提高迎面风速，可增大上部蒸汽分近一、二年又有些观点提出，提高迎面风速，可增大上部蒸汽分 配管处的出口空气流速，因此可增强抵御外界风影响的能力。笔配管处的出口空气流速，因此可增强抵御外界风影响的能力。笔 者持有不同观点，认为从者持有不同观点，认为从23m/s管束迎面风速考虑，上部出口处管束迎面风速考虑，上部出口处 可近似按可近似按46m/s流速计算，则，最高流速与最低流

42、速之间的动压流速计算，则，最高流速与最低流速之间的动压 差仅为差仅为10Pa左右，对外界大风的抬升力微乎其微，左右，对外界大风的抬升力微乎其微，而外界大风来而外界大风来 临时造成风机的风量急剧减少、由于冷空气源严重不足才是造成临时造成风机的风量急剧减少、由于冷空气源严重不足才是造成 汽机背压升高的主要原因，汽机背压升高的主要原因，从经验来看，机组越大、风机排数越从经验来看，机组越大、风机排数越 多，影响程度越大。否则，是否可以说三排管历来设计迎面风速多，影响程度越大。否则，是否可以说三排管历来设计迎面风速 就高，抗外界风能力就好？就高，抗外界风能力就好？ 23 l所以，笔者分析：提出增加设计迎

43、面风速的观点可能所以，笔者分析：提出增加设计迎面风速的观点可能 来自于国内的某些来自于国内的某些数模计算数模计算，有些数模计算中的模型，有些数模计算中的模型 是保持散热面积不变时进行的，此时提高迎面风速可是保持散热面积不变时进行的，此时提高迎面风速可 降低汽机的背压，这是确定散热面积后提高风机风量降低汽机的背压，这是确定散热面积后提高风机风量 人人皆知的结果。它与从开始设计时就采用较高的迎人人皆知的结果。它与从开始设计时就采用较高的迎 面风速有着本质上的区别。比如，同样对于面风速有着本质上的区别。比如，同样对于30气温气温 汽机背压为汽机背压为30kPa的项目，选择的项目，选择2m/s迎面风速

44、和选择迎面风速和选择 2.5m/s迎面风速可以得出两个不同散热面积的方案，迎面风速可以得出两个不同散热面积的方案， 此时对应的均是同样设计条件的下气温和背压，如果此时对应的均是同样设计条件的下气温和背压，如果 在每个方案中均保持散热面积不变，增大风机通风量，在每个方案中均保持散热面积不变，增大风机通风量， 也就是提高了迎面风速，不用做试验也能知道当然能也就是提高了迎面风速，不用做试验也能知道当然能 降低汽机背压，这也是我们为什么使用降低汽机背压，这也是我们为什么使用110%变频调速变频调速 的理由之一。但是，并没有有力证据证明采用的理由之一。但是，并没有有力证据证明采用2.5m/s 的设计方案

45、就比采用的设计方案就比采用2m/s的设计方案更能抗外界大风。的设计方案更能抗外界大风。 24 l还有，有些文章中不分管束形式，统一建议了一个迎还有，有些文章中不分管束形式，统一建议了一个迎 面风速不小于面风速不小于2.3m/s（举例）的标准，为了限制面积、（举例）的标准，为了限制面积、 节省投资是可以理解的，但如果是为了增强抗外界大节省投资是可以理解的，但如果是为了增强抗外界大 风能力或者对所有管型的规定，这可能是不恰当的。风能力或者对所有管型的规定，这可能是不恰当的。 首先看下面直接空冷系统中常采用的三种管型的传热首先看下面直接空冷系统中常采用的三种管型的传热 系数曲线和空气侧阻力曲线（根据

46、众多实际工程中采系数曲线和空气侧阻力曲线（根据众多实际工程中采 用的数值整理而得）。用的数值整理而得）。 25 l图中纵坐标分别为传热系数或和阻力值，横坐标为管图中纵坐标分别为传热系数或和阻力值，横坐标为管 束迎面风速，束迎面风速，K1、P1为单排管；为单排管；K2、P2为双排管；为双排管；K3、 P3为三排管。从图中可清楚地看出各种管型的差异，单为三排管。从图中可清楚地看出各种管型的差异，单 排管的排管的K值比较平缓，从值比较平缓，从2.0m/s到到2.5m/sK值提高不足值提高不足 5%，而，而P值增加值增加28%；三排管具有较高的；三排管具有较高的K值和较低的值和较低的 P值，双排管也有

47、较高的值，双排管也有较高的K值，但值，但P也较高，由此可知：也较高，由此可知： 为什么有时一个具体工程中为什么有时一个具体工程中迎面风速迎面风速相差很大、导致散相差很大、导致散 热面积相差很大的原因。热面积相差很大的原因。 26 l结论，根据上述所述，结合我国对噪音的实际考虑、结论，根据上述所述，结合我国对噪音的实际考虑、 配套设备的选择、人们的对散热面积的认知度以及造配套设备的选择、人们的对散热面积的认知度以及造 价等因素，不同的管型应采用不同的迎面风速。建议：价等因素，不同的管型应采用不同的迎面风速。建议： 直接空冷系统：单排管采用直接空冷系统：单排管采用1.82.3m/s； 双排管采用双

48、排管采用2.02.5m/s； 三排管采用三排管采用2.53.0m/s。 间接空冷系统：鉴于塔体的技术经济考虑，宜采用间接空冷系统：鉴于塔体的技术经济考虑，宜采用 1.61.9m/s。 l在换热面积不变的前提下，提高管束的迎风风速，也在换热面积不变的前提下，提高管束的迎风风速，也 即提高通风量，对提高空冷系统的换热效率是有作用即提高通风量，对提高空冷系统的换热效率是有作用 的。的。 l但如果考虑换热面积的改变，即每个方案总是满足相但如果考虑换热面积的改变，即每个方案总是满足相 同的工程条件，来选择小迎面风速、大散热面积，或同的工程条件，来选择小迎面风速、大散热面积，或 者大迎面风速、小散热面积，数模试验的结果表明：者大迎面风速、小散热面积，数模试验的结果表明： 提高管束迎面风速，起不到增强抵抗外界风能力的作提高管束迎面风速，起不到增强抵抗外界风能力的作 用。用。 27 l由于散热器在使用过程中，会产生污垢、热岛效应以及设由于散热器在使用过程中，会产生污垢、热岛效应以及设 计、制造、安装等误差，特别是各冷却单元的散热不均匀计、制造、安装等误差，特别是各冷却单元的散热不均匀 度以及一个单元中的不均匀度，所以必须考虑一定的散热度以及一