直接空冷系统

011年第29期SCIENCE TECHNOLOGY INFORMATIONO电力与能源O科技信息直接空冷系统陈韬(广东省电力设计研究院广东广州510663)《摘要空冷系统在火电设计中是一个非常重要的设计技术,本文对空冷系统进行了简单概述,并阑逑了我院在承担新疆火电项目中所的直接空冷系统技术方案,【关键词】直接空冷系統;技术方颦;主要问题及解决措施1空冷系统概述主要考虑迎面风速的选取对初投资和运行成本的影响。根据汽轮机性能参数和空冷气象报告要求,根据典型年各干球温度段的小时数资空冷系统又称为干式冷却系统它与常规的混式冷却系统(简称料、汽轮机背压与功率关系图表(THA工况进汽量下),在保证满足当循环冷却水间接冷却)通过散热器与空气进行热交换避免循环冷却足汽轮发电机组运行工况三的运行要求,脚汽轮多转速时要满水在湿塔中与空气直接接触而引起的蒸发风吹及排污损失,并且消h;排汽焓为25467kj/g;汽轮机排汽压力不大于34kPa的条件下,对除了蒸发水雾排污水对周围环境的影响。目前国际、国内得到实际应空冷凝汽器系统进行优化计算,以确定合理的迎面风速空冷凝汽器用的电站空冷系统共有三种:直接空冷系统采用混合式凝汽器的间面积风机参数及系统主要部分的合理搭配使年总费用最低。计算中接空冷系统和采用表面式凝汽器的间接空冷系统后两项总称间接空风机选型考虑10m/s横橫切风要求但在性能计算及风机全年功耗计算冷系统。直接空冷系统具有设备少、占地面积小初投资较小、系统相对简单、运行灵活等优点。时仅计及6m/横切风选用不同的迎面风速会得到不同的换热面积。迎面风速提高可以直接空冷系统的工艺流程为汽轮机排出的乏汽由主排汽管道引提高散热器的传热系数散热器面积可以相应减小减少初投资;但与出汽机房“A"列外,垂直上升到一定高度后水平分管,再从水平分管分出支管垂直上升引至空冷凝汽器顶部,蒸汽从上部联箱进入空冷此同时,通风量的增加会带来风机能耗的增加提高系统运行成本。本优化一共选择5个方案进行迎面风速的优化,从21m-2.5ms间,计凝汽器轴流冷却风机使空气流过凝汽器外表面,与空气进行表面换算出5个空冷凝汽器面积和风机系统的主要参数。然后计算出每个方热后冷凝。冷凝水由凝结水管汇集至凝结水箱经凝结水泵升压并精案的一次投资包括空冷散热器轴流风机减速机变频器电机、钢处理后,送至汽轮机热力系统结构平台等,同时进行年净发电量的计算。最终采用年总费用最小的2真接空冷系统技术方案方法综合评定选出最优方案。2.32空冷凝汽器管翅片管的选择2.1系统概述翅片管是空冷系统的关键元件翅片管按形式材质、加工方式及直接空冷系统的工艺流程为:从汽轮机排出的乏汽经由主排汽在冷却元件中的排列而分为很多种类。根据近年来空冷凝汽器开发与管道引出主厂房“A”列外,垂直上升到一定的商度后分出若干根支应用情况,电厂采用的空冷凝汽器有三排管、二排管和单排管形式。管流向空冷凝汽器顶部的配汽联箱。乏汽通过配汽联箱流经空冷凝汽单排管空冷凝汽器采用钢覆铝管钎焊铝翅片结构单排扁平管规器的翅片管束时,与翅片管外部被轴流风机吸入的大量冷空气进行表格为219×19m,壁厚为15mm;翅片规格为200×19mm,壁厚为面热交换将乏汽的热量带走凝结为水。凝结水由凝结水管收集排至025m,翅片间距2.3m。双排管空冷凝汽器采用矩形碳钢翅片嵌套凝结水箱,再由凝结水泵升压经精处理后送至汽轮机热力系统冉循在椭圆碳钢基管结构,通过热浸锌使翅片和某管结合在一起。椭圆管22直接空冷系统主要特点规格为100×20mm,壁厚为1.5mm。翅片规格为119×45mm,厚度为0.35mm。三排管空冷凝汽器采用椭圆型碳钢翅片嵌套在椭圆碳钢基221汽轮机背压变动幅度大。汽轮机排汽直接由空气冷凝其背压管结构通过旋转缠绕使翅片和基管结合在一起。椭圆管规格为72随环境空气气温变化而变化,厂址地区四季气温及昼夜温差变化较20mm,壁厚为l5mm,翅片规格为94x467m,厚度为035mm。冷却大,要求汽轮机有较宽的背压运行范围。元件各有特点,单排管防冻特性优于双排管和三排管,双排管和三排222.真空系统庞大。汽轮机低压缸排出的乏汽经大直径的排汽管管随迎面风速的增加换热性能增加明显。道引出主厂房外,用空气作为冷却介质通过钢制散热器进行表面热交在空冷系统优化过程中,由于受噪音的限制,空冷凝汽器迎面风换冷凝排汽需要很大的冷却面积,导致真空系统容积庞大。速控制在23ms左右,因此空冷凝汽器总散热面积较大提高迎面风223电厂整体占地面积小。由于直接空冷凝汽器采用机械通风古速,可提高空气侧的散热系数,减少空冷凝汽器的总散热面积。地面积小于自然通风冷却塔而且布置在汽机房A列外高架平台上,24直接空冷系统设备选择及布置平台下面仍可布置变压器、出线架构和空冷风机配电间等建构筑物,241空冷凝汽器占地空间得到充分利用,使得电厂整体占地面积相对减小。根据数模计算结果,考虑到抵御大风的能力采用的方案为36个224厂用电敏增加。直接空冷系统所需的空气由大直径的风机提冷却单元推荐每台机空冷凝汽器的配置如下:冷却单元数:36;翅片供,本工程设计的轴流风机数量为72台。为了抵御强横风的不利影总面积:977m;每台凝汽器配汽管道6排;基管横截面尺寸(m响需要配套高功率的电机219×19;基管壁厚(mm):15;翅片外形尺寸(mm):200×19;翅片厚度225防冻措施灵活可靠。直接空冷系统可通过风机的变频调速停(m:025运部分或全部风机来调节空冷凝汽器的进风量或使风机反转吸取热242轴流低噪音风机风来防止系统冻结调节相对灵活,效果好、运行可靠。空冷凝汽器每个基本单元配一台风机,两台机组共配72台风机,23直接空冷系统优化设计空冷风机采用变频调速布置方案。采用变频调速电机,运行控制灵活2.3.1优化计算方法连续可调,可以加大10%转速及反转运行,夏季可增大风速减少高气在空冷系统的设计计算过程中影响最终结果的因素很多,不同温及强横风对汽机运行的影响冬季可反转运行预防空冷器冻结的结果会对整个空冷系统的初投资及运行成本产生不同的影响空冷243空冷凝汽器清洗设备系统优化计算的目的是在满足用户的要求的前提下确定一个最合理电厂处于风沙较大的地区,为了防止落在空冷凝汽器表面的灰尘的方案,使空冷系统运行的年总费用最低。影响散热效果和增加通风阻力减少通风量需设置高效、可靠的全自本次优化是在满足同样的满发背压气温和噪音的条件下对空冷动(横向清洗和纵向清洗均为自动的水力清洗系统定期对空冷凝汽系统作的优化因此各种方案的空冷系统特性曲线相差很小,自然对器进行清洗,清洗系统在机组运行中和停运时都能对空冷凝汽器进行微增功率影响也很小,可以忽略不计。在成本电价已经确定的情况下,冲洗保证冲洗水不形成水线。两台机组的检修大门内有水源接口一科技信息O电力与能源OSCIENCE TECHNOLOGY INFORMATION2011年第29期处。清洗水泵应放置在可移动的手推车上在地面上行走或固定放置于直接空冷系统的热风再循环是指空冷凝汽器散出的热空气,在空冷平台下靠近汽机房A列处。每台机组使用一套清洗装置从水源定条件下被风机吸入而提高了空冷散热器人口的空气温度导致散热接凵到水泵人口之间采用耐压软管,从水泵出口到地面上固定箐道的器表面热交换效果的降低。接口之间釆用高压软管从地面到平台上各列处的高压固定管道应采发生此种情况主要是外界气流或邻机气流在风速变化时的影响用不锈钢管道,ACC平台上的每列凝汽器靠近第一台机组或第二台机国外的直接空冷机组就曾因此发生汽机排汽温度超过跳闸温度而造组主排汽管道侧均应设置高压水接口和阀门。清洗架应有足够的刚成保护跳闸,一般则影响汽机出力而且这种影响常常是瞬时性的,往度,不应在移动过程中产生任何变形。在设计中应详细地列出清洗系往难以掌握或控制。在设计中应特別注意一年四季,尤其是夏季的风统的水质要求、系统配置、设备材料技术规范数量运行调试说明书,向及其分布、风速变化范围频率和时间与空冷器布置挡风墙的设置以及供水水源的接口规格等应说明在机组运行中如何对空冷凝汽器之间的相对关系等这些方面主要是建立在试验基础上的,因此,本工进行安全、方便能彻底的清洗干净的方法。该装置最终由空冷岛供应程在实施阶段也需要进行此方面的试验。设计中初步采用以下措施减商提供技术规范少热风冉循环。244直接空冷系统设备布置321总平面布置上考虑了空冷凝汽器和主厂房与夏季主导风向的从汽轮机两个低压缸底部排出的乏汽通过一根DN5500的管道关系尽量避免夏季高温天气下的炉后来风引到主厂房外,每根管道分为6根DN2400的蒸汽分配管向空冷凝32.2在空冷凝汽器平台的周围均设置挡风墙,超过配汽联箱顶部汽器管束分配排汽。机组的冷却系统为独立的单元冷却系统每台机既防热风循环也减少了噪音组36个A型框架基本冷却单元的空冷凝汽器、分6组并排布置在汽32.3降低空冷凝汽器平台下面进风口的空气流速减少负压区机房A列外,并与主厂房平行。采用顺流空冷凝汽器与逆流空冷凝汽33直接空冷系统噪音器混合配置的方式。所有的空冷凝汽器单元搁置在空冷平台上,平台厂址距周围乡村较远,厂界噪声执行《工业企业厂界噪声标准》标高约为35m。每个空冷凝汽器单元下部安装1台小14mm的轴流GB12348-90中的Ⅲ类标准风机,风机及其驱动装置都悬挂在空冷平台的防振桥上,防振桥上设为了满足电厂周围环保要求降低直接空冷系统风机噪音,采取有减振节的钢弹簧等减振装置。风机与电机通过正齿轮联动机构驱以下措施:动风机均采用调速风机,可以分组运转或独立的改变转速运转,可根33.1轴流风机采用低噪音风机距空冷岛外边缘200m处噪音控制据机组运行负荷及环境空气温度的变化进行最佳调节。逆流凝汽器下在55分贝以下。部与凝结水联箱相接,上部通过管道与抽真空系统相连。在顺流凝汽332减少单台风机通风量及风速,适当增加空冷凝汽器面积。器管束中未凝结的蒸汽及不凝结气体通过凝结水联箱由下部进人逆333在通风量不变的情况下,增加风机叶片数量降低风机转速。流器汽器管束中,蒸汽进一步凝结,而不凝结气体则由抽真空系统抽334采用低噪音的风机叶片。33.5在空冷凝汽器平台下的场地上铺设能够吸收噪音的材料在主由于架构场地布置有主变压器、厂用变压器等并考虑轴流风机厂房A列墙面及窗户上安装隔音材料等设施的布置要求,同时兼顾电气出线时导线对地距离的要求,经综34直接空冷系统渡夏问题合考虑选择了2260m×2288m的柱网方案布置。1台机组平台平面尺直接空冷系统是通过空气来散热的,由于空气比热较小冷却同寸720mx7264m容量的蒸汽需要更大容量的空气。由于空冷凝汽器空气侧传热系数考虑到热空气的回流,在空冷凝汽器平台的周围均设有挡风墙,低导致空冷凝汽器总传热系数小,这就需要翅片总面积较大直接空高度约14m冷系统一味的追求大的空冷凝汽器面积及通风量,在经济上是不可取的因此必须合理的优化空冷系统确定空冷系统的规模这样在夏季3直接空冷系统的主要问题解决措施高气温下运行时空冷机组的出力将会受到影响。在夏季高气温下,可31直接空冷系统防冻采取以下措施提高机组渡夏能力保证机组的出力。防止凝结水在空冷凝汽器内冻结,是保证安全运行的重要条件。34.1轴流风机采用变频调速电机适当加大所配电机容量在夏季直接空冷系统的防冻措施是非常重要的。高气温下,增加风机转速,增大通风皱,提高冷却系统的散热能力311直接空冷凝汽器采用适当的顺逆流比例配置在气候变化及低342在夏季高气温下适当增加汽轮机的进汽量保证机组出力。负荷工况下,能有效的防止蒸汽过冷及凝结水结冰避免空冷凝汽器35真空系统的严密性损坏。直接空冷系统真空系统庞大。真空系统的严密性能否得到保证设计上采用适当加大逆流式凝汽器的面积。由于逆流式凝汽器中接关系到机组的安全经济运行。空冷凝汽器管束在出厂前进行气密性蒸汽由下向上而凝结水是由上向下,这样汽对水有加热作用可以防试验保证在真空条件下在一定时段内管束压力升高;影响真空系统止凝结水过冷和结冰。顺逆流比由空冷岛供应商经过优化后确定。严密性的其他因素还有大直径排汽管道管道的加工安装运行温差3l2轴流风机的驱动采用变频调速电机,通过编程分组控制风机的较大管道的热补偿尤为重要在排汽管道的设计中设置补偿器。在管运行调节空冷凝汽器的进风量在环境气温低于某一定值时逆流冷道安装过程中,排汽管道的焊接空冷凝汽器管束与蒸汽分配管的焊却单元的风机间断反转吸入空冷凝汽器散出的热量,是防冻的有效接都是影响真空系统严密性的重要因索,因此管道的设计、制造、安措施。装运行每个环节都要认真对待,严格按照规定的程序作业同时有空313在布置设计上避免凝结水形成死水区排空要简捷顺畅冷凝汽器供货商对整个空冷岛的性能保证,真空系统的严密性会得到314必要的情况下在部分排汽支管道上设置隔断阀门在寒冷季节保证的气轮机低负荷运行或启动时切断部分散热段减少运行散热段,增加36直接空冷系统风机选型在设计阶段需充分考虑大风出现时,尽量避免风机过早进入喘流关于在空冷醍汽器配汽管上设阀门的问题为了保证空冷凝汽器区使风机能在较低流量也能正常工作确保机组不发生“跳机现象密封不漏气不宜在配汽管上设阀门但对处于寒冷地区的电厂防冻同时在后期运行管理时也需要管理人员根据经验通过风速的变化趋问题应引起足够的重视在部分配汽普道上设隔断阀门可将空冷凝汽势来调整风机转速和降低机组出力来确保机组安全运行C器分区、停运部分冷却段3.2直接空冷系统热风再循环[责任编辑:常鹏飞]上接第386页)电通道而使试品被击坏。因此在试验中为使绝缘杆【参考文献避免不合理的损坏,应保证使用中能承受可能的发生的最大过电压,[1国家电网公司发布国家电网公司电力安全工作规程变电部分不必过高地提高试验电压,特别对33kV和500kV电压级的绝缘杆[2)绝缘杆的制造工艺更应注意G[贲任编辑:曹明明]