空冷凝汽式汽轮机发展概况

空冷凝汽式汽轮机

发展概况

空冷凝汽式汽轮机是应用空气强烈吹风作为冷却系统的冷却介质（称空冷介质）。该系列空冷汽轮机均是在成熟可靠的湿冷汽轮机基础上，根据空冷机组特性（背压高、背压变化大等）设计而成。该系列汽轮机特别适用于富煤缺水地区的电站。电站轮机空冷凝器的系统目前电站所使用的空冷凝汽系统主要有以下几种：

1.直接空冷的系统

2.表凝式间接的空冷

3.混凝式间接的空冷直接空冷系统简介

直接空冷系统，又称空气冷凝系统。直接空冷是指汽轮机的排汽直接用空气来冷凝，空气与蒸汽间进行热交换。所需冷却空气，通常由机械通风方式供应。直接空冷的凝汽设备称为空气凝汽器，它是由外表面镀锌的椭圆形钢管外套矩形钢翅片的若干个管束组成的，这些管束亦称为散热器。

直接空冷系统的流程图如图1所示。汽轮机排汽通过粗大的排汽管道送到室外的空冷凝汽器内，轴流冷却风机使空气流过散热器外表面，将排汽冷凝成水，凝结水再经泵送回汽轮机的回热系统。

直接空冷系统的主要特点

(1)背压高；

(2)由于强制通风的风机，使电耗大；(3)强制通风的风机产生噪声大；

(4)钢平台占地，要比钢筋混凝土塔为小；

(5)效益要比间接冷却系统大30％左右，散热面积要比间冷少30％左右；

(6)造价相比经济。

世界空冷汽轮机的发展历程

世界上第一台1500KW直接空冷机组，于1938年在德国一个坑口电站投运，已有60多年的历史，几个典型空冷机组是：1958年意大利空冷电站2X36MW机组投运、1968年西班牙160MW电站空冷机组投运、1978年美国怀俄明州Wodok电站365MW空冷机组投运、1987年南非Matimba电站6X665MW直接空冷机组投运。当今采用表面式冷凝器间接空冷系统的最大单机容量为南非肯达尔电站6X686MW；采用混合式凝汽器间接空冷系统的最大单机容量为300MW级，目前在伊朗投运的325MW(哈尔滨空调股份有限公司供货)运行良好。全世界空冷机组的装机容量中，直接空冷机组的装机容量占60％，间接空冷机组约占40％。概述空冷系统的若干问题

一.大风影响

直接空冷系统受不同风向和不同风速影响比较敏感，特别是风速超过3．0m／s以上时，对空冷系统散热效果就有一定影响，特别是当风速达到6．0/s以上时，不同的风向会对空冷系统形成热回流，甚至降低风机效率。

为了使大风的影响降低到最低限度，设计上必须研究夏季高温时段，某一风速出现最大频率的风向，在设计布置时应避开。在运行期间通过气象观测收集有关数据，根据电厂发电负荷的变化进行总结，工程实施前进行必要的物模或数模试验，以指导设计和今后运行采集的数据进行对比总结。

二.热风再回流

运行时，冷空气通过散热器排出的热气上升，呈现羽流状况。当大风从炉后吹向平台散热器，风速度超出8m／s，羽流状况要被破坏而出现热风再回流。

克服热风再循环措施：1.设置挡风墙2.挡风墙在现有基础上向下延伸3.通过气象资料的分析4.设置小型气象站

5.提高空冷散热器面的迎风高度6.锅炉旁设置风力发电机三.平台高度

支撑结构平台高度与电厂总体规划、空冷系统自身的要求综合考虑。平台高度的确定原则是使平台下部有足够的空间，以利空气能顺利地流向风机。平台越高，对进风越有利，但增加工程造价，因此，要合理确定平台高度。

四.防冻保护

措施：

a．设计上采用合理的顺流与逆流面积比，即K／D结构。对严寒地区“K／D”取小值，对炎热地区取大值。

b.

加设挡风墙，预防大风的袭击。

c．采用能逆转风机，以形成内部热风循环。

d．正确计算汽机排汽压力与环境气温的关系，以确定风机合理运行方式。

e．先停顺流单元风机，后停逆流单元风机。

f.

严格控制凝结水的过冷度。

g．严格控制逆流管束出口温度，及时调节逆流风机的运行时数。五.凝结水含氧量偏高的问题

机组在运行中凝结水含氧量偏高，平均在120～130mg/L。

建议将除盐水补水改到机组排汽装置或蒸汽分配管，利用喷雾的形式进行补水。此方案计划在机组大修时进行，可望解决凝结水含氧量偏高的问题六.凝结水精处理系统问题

根据空冷机组中水汽系统容积大、接触表面大的特点，尽管冷却水没有污染凝结水，但庞大的系统也很难保持绝对的真空，因空气漏入使CO2增加。对于直接空冷机组，汽轮机做功后的蒸汽经大型管道及散热片被强制冷却为凝结水，凝汽器冷却表面积非常大，有更多的机会接触漏入的空气，造成水中CO2含量较高，使得铁的腐蚀产物含量高，因此必须对凝结水进行精处理。目前发电厂凝结水精处理的方式是根据空冷机组水汽系统特点进行选择的。空冷发电机的优点

(1)本体和辅助系统结构简单。

(2)运行可靠。

(3)安装工程量相对较少,可节省人力和时间。

(4)检修工作量小，省时、省料、省人力、省检修费用。提高了利用小时数和利用率,提高了经济效益。

(5)运行中启停方便。

(6)减少对环境的影响。空冷发电机的缺点

(1)效率比氢冷和水冷发电机相对较低,因为空气的导热、传热性能比氢和水要差。一般来说,比同容量的氢冷发电机低0.1％～0.2％。

(2)运行时噪声可能较大,需要采取有效措施降低噪声。空冷技术在我国的应运

我国是一个以煤炭资源为住的能源大国，其中燃煤发电量约占全部电源的70%，而且在近期也不会改变这种电力能源以煤电为主的比例。我国还是一个严重缺水的国家，水资源的短缺已经成为制约社会经济发展的主要因素。电力行业建设采用大型空冷机组是非常经济而有效的一项措施。随着我国西部大开发、西电东送北通道的开通，我国北部地区的晋、陕、宁、蒙四省区的电力工业得到迅猛发展，而建设大型火力发电厂需要充足的冷却水源。这些地区的优势是煤炭资源丰富，而劣势是水资源匮乏，利用丰富的煤炭资源和有限的水资源发展火电工业，就需要采用新的冷却方式来排除废热，直接空冷系统因其技术逐渐成熟，节水效果显著，可调效果好，因此在我国山西、内蒙古等产煤区所新建单机容量为300MW以上机组的电厂均采用空冷技术。直接空冷技术的发展趋势

1.直接空冷机组朝着高参数，大容量方向发展2.由于空冷凝汽器制造技术不断发展，解决了直接空冷技术在应运上的诸多难题，使其优点更为突出，为其在大容量机组上的应运铺平了道路。直接空冷机组的参数和容量也在不断增大，由原来的超高压，亚临界向超临界，超超临界发展