环境影响评价下的直接空冷系统运行特性研究

1、环境影响下的直接空冷系统运行特性研究摘 要：直接空冷系统运行的性能好坏主要反映 在凝汽器的压力上，凝汽器压力过大会影响直接空冷 系统的运行，而环境的变化会影响到凝汽器的压力， 因此环境因素是影响直接空冷系统运行的关键所在。 本文首先介绍了直接空冷系统的基本知识，研究了环 境气温、环境风速、风向对直接空冷系统运行特性的 影响，发现在凝汽器热负荷固定的情况下，凝汽器的 压力与环境气温和环境风速均成正比例的关系，力求 为直接空冷系统的有效运行提供理论参考。关键词：直接空冷系统；运行；凝汽器 中图分类号： TK26 文献标识码： A 在我国很多的煤炭资源丰富地区缺乏足够的水资 源，因此常规的以循环冷却

2、水冷凝系统的机组无法得 到实际应用，在这样的背景下，诞生了以空气冷凝系 统为核心的机组，按照冷凝方式分为直接冷凝系统和 间接冷凝系统，其中直接空冷系统换热发生在空冷凝 汽器内，且只有一次，换热发生在表面，因此受环境 因素的影响较大。可见在直接空冷系统中空冷凝汽器 是最核心的部分，其性能和运行状态的好坏直接影响 到系统的性能和运行状态1 直接空冷系统运行特性 在空冷系统工作状态下，首先，假设机组的的功 率保持不变，如果排汽压力增加，势必增加排汽量， 同时，排汽冷凝潜热减少。 但冷凝潜热的变化不明显， 因此排汽热负荷会相应增加。即排汽热负荷增加，排 汽压力增加， 反之，排汽热负荷降低， 排汽压力降

3、低。 当环境气温升高时，空冷器进口空气温度会相应升高， 导致凝汽器内冷凝温度升高，凝汽器压力增加。在环 境风速、风向影响下，空冷器迎风面风速会受到影响， 从而影响凝汽器压力。2 环境因素对直接空冷系统运行的影响2.1 环境气温对直接空冷系统运行的影响 以某热电厂的直接空冷系统运行状态为例，研究 环境气温对直接空冷系统运行的影响。图 1、图 2 分 别为在不考虑环境风速、风向等因素的影响时，不同 热负荷下的冷凝温度和凝汽器压力随环境温度变化曲 线，从图 1 中可以看出，冷凝温度随环境温度的升高 而升高，且二者之间呈现正比例的关系；从图 2 中可 看出，在不考虑环境风速、风向等因素的影响时，凝 汽

4、器的压力随环境温度的升高而增加，且机组本身热 负荷越大，凝汽器随环境温度升高而增加的幅度也越 大。从图 2 中还可看出，在固定的热负荷下，当环境 温度升高至30C以上时，凝汽器的压力一般都在 20kPa以上，如此高的背压会影响整个机组的有效运 行，运行效率下降、浪费资源且有安全隐患，因此在 环境温度相对较高的夏季，要使系统安全有效的运行 就必须使机组非满负荷运行，从而通过降低热负荷的 方式来降低凝汽器的压力。2.2 环境风速、风向作用对直接空冷系统运行的 影响环境风速和风向会对空气冷凝器进口的空气流速 产生影响，一般环境风速越大，导致空冷器进口的空 气流速越小，从而空冷器迎面风速也越小。空冷器

5、迎 面风速的大小是影响冷却空气流量大小的最主要因 素，冷却空气流量越大则散热效果越好。基于以上的 考虑，一般在设计空冷系统时，将进风口面向夏季的 主导风向，保证炉后空冷岛方向风速、风频率越小越 好。在研究凝汽器压力在环境风影响下的变化规律 时，要通过数值模拟的方式来得出不同环境风速、风 向下的空冷岛的流场和温度场，计算出空冷器的迎面 风速以及入口温度，从而得出冷凝温度和凝汽器压力 随着迎面风速和空冷器进口空气温度的变化规律，将 相关的数值化成曲线图， 以利于直观地分析这一规律。 图 3 、图 4 分别为在固定热负荷下的冷凝温度与 凝汽器压力随空冷器迎面风速和空冷器进风口空气温 度的变化曲线。从

6、图 4 中可以看出，在同样的空冷器 进口温度下，冷凝温度随着迎面风速的升高而降低， 而同样的迎面风速，空冷器进口温度越高则冷凝温度 越高。从图 5 中可以看出，在空冷器进口温度处于低 温时，凝结器压力变化随迎面风速的变化趋势不明显， 而空冷器进口温度越高，则表现为凝结器的压力随迎 面风速不同变化幅度较大，且迎面风速越小，凝汽器 压力越大，尤其是在环境温度上升到 30C以上时，如 果迎面风速只有1m/s,则凝汽器的压力会大幅增加， 极有可能超过汽轮器末级叶片的背压限制，导致机组 超负荷运行甚至跳闸。从图 3、图 4 中可以看出，空 冷器迎面风速越大，相应的空冷器进口温度越低，可 导致凝结器温度降

7、低， 使机组系统安全、 经济地运行。 一般来说，空冷岛安置在炉后的位置，在环境风 的作用下其工作效率会发生一定的变化， 主要表现为： 对系统而言，空冷器的迎面风速越大越有利于系统的 散热，而如果环境风速越大， 则会影响进风口的风向， 从而导致空冷器的迎面风速变小，导致直接空冷系统 的冷却效果变差。所以说，在直接空冷系统运行时，环境风速越小越好。如图 5 所示，如果环境风速较小 时，空冷岛的迎面风速可升高到 34m /s,在这样的 情况下凝汽器的压力随环境温度升高的幅度较小，可 有效保证机组的正常运行。因此，有必要根据环境风 速风向对空冷岛迎风面风速的影响规律，进行风机变 频调速，以保证直接空冷机组安全经济运行。由于直接空冷系统的冷却介质为外界环境的空 气，因此，环境因素对直接空冷系统的运行将产生直 接的影响，通过以上分析可知，环境温度越高、环境 风速越大，直接空冷系统的运行效果越差，反之环境 温度越低、环境风速越小则会使系统更加经济、安全 地运行。因此在直接空冷系统运行时，需要根据环境 的温度、环境风速和风向来主动采取相应的措施，以 促进直接空冷系统安全、高效的运行。参考文献1 戴振会，孙奉仲， 王宏国 .国内外直接空冷系统 的发展及现状 J. 电站系统工程， 2009.2 雷平和，