空冷系统简介

汽轮机直接空冷系统概述直接空冷系统亦称为ACC(Air Cooled Condencer)系统，它是指汽轮机的排汽引入室外空冷凝汽器内直接用空气来将排汽凝结。

其工艺流程为汽轮机排汽通过大直径的排气管道引至室外的空冷凝汽器内，布置在空冷凝汽器下方的轴流冷却风机驱动空气流过冷却器外表面，将排汽冷凝为凝结水，凝结水再经凝结水泵送回汽轮机的回热系统。

直接空冷机组原则性汽水系统1—锅炉；2—过热器；3—汽轮机；4—空冷凝汽器；5—凝结水泵；6—凝结水精处理装置；8—低压加热器；9—除氧器；10—给水泵；11—高压加热器；12—汽轮机排汽管道；13—轴流冷却风机；14—立式电动机；15—凝结水箱；17—发电机直接空冷系统的空冷岛部分直接空冷系统的特点直接空冷系统是将汽轮机排出的乏汽，由管道引入称之为空冷凝汽器的钢制散热器中，由环境空气直接将其冷却为凝结水，减少了常规二次换热所需要的中间冷却介质，换热温差大，效果好。

该系统的主要特点还有：1、自然界大风的影响比较严重。

在夏季，自然气温普遍较高，如在这一时段再受到自然大风的影响，必然对机组的运行产生影响。

各电厂在夏季高温段遇到外界大风时，均有不同程度的降负荷现象，特别是山西漳山电厂、大一电厂、大二电厂在夏季高温时段皆因受到大风的影响，出现过机组跳闸现象。

自然大风影响是一个世界性难题，对直接空冷机组影响是很大的。

但是，自然大风的影响又是很难人为克服的。

因此，大一电厂在厂房顶部安装了测风装置采集数据，准备在进行相关数据分析的基础上，做出空冷机组应对自然大风的预案，尽量将因大风影响造成的损失降至最低。

榆社电厂、漳山电厂也准备采取同样的措施。

这种方法是否行之有效，还有待进一步探讨。

2、机组的真空系统严密性是一个普遍存在的问题。

特别是有一个奇怪的现象，就是有些电厂在机组刚投运时，空冷系统的严密性较好，但通过运行一年半载后，出现了反常现象。

由于空冷机组的真空容积庞大，汽轮机泄漏、安装焊接等原因，都会在很大程度上影响真空系统的严密性，致使机组背压提高，增大了煤耗，降低了机组带负荷的能力。

国内外直接空冷系统的发展及现状近年来，国内外发电厂空冷技术得到飞速发展，成果显著。

为了加强对空冷技术的了解与利用，文章主要从空冷系统概述、国内外直接空冷系统的发展状况、直接空冷系统的现状、电站空冷技术的前景及展望四方面对国内外直接空冷系统的发展及现状进行论述，以供参考。

标签：直接空冷系统；定义；发展；现状前言近年来，随着经济的发展，国内直接空冷电站发展空前迅速，空冷技术受到广大的关注。

距今为止，电厂空冷技术的提出已有60余年的历史，在这期间，空冷技术逐渐发展壮大，技术由不成熟到成熟，应用地区由小到大，其发展前景越来越广阔。

并且在今后，空冷技术将会得到更广阔的发展空间。

1 空冷系统概述1.1 空冷系统定义所谓的空冷系统，又称干冷系统，是指汽轮机的冷却系统以空气为冷却介质。

整个系统具有密闭循环、节水效果明显等特点，是一种较理想的节水技术。

1.2 空冷系统种类目前，国内外空冷系统主要有3种，分别是：直接空冷系统；间接空冷系统分为两种，其中一种是带有表面式凝汽器，又称哈蒙系统；另一种是带喷射式（混合式）凝汽器，又称海勒系统。

1.3 空冷系统作用火力发电产的建设须具备燃料和水两大丰富资源的条件，但是一些地区虽然燃料丰富，却极其缺水，如伊朗、沙特、南非、我国的“三北”地区等。

这极大地制约了火力发电，然而空冷系统的出现，就有效的解决了“富煤贫水”的问题。

2 国内外直接空冷系统的发展状况空冷系统有3种，本文主要对直接空冷系统进行论述。

直接空冷系统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，是目前3种空冷系统应用最广泛的一种。

它具有结构比较简单，所需空冷元件比较少，投资较低等特点，能够有效的解决富煤贫水地区的发电问题。

2.1 国外直接空冷系统的发展状况直接空冷技术的发展历史已有60年，最早在20世纪30年代就已经在国外提出，后来逐渐引进到国内。

期间，直接空冷技术的发展大致经历了三个阶段，分别是：起步发展、扩大发展以及突飞猛进发展。

1.•直接空冷是干空冷系统概述式冷却（空冷）系统的一种方式，区别于间接空冷。

汽轮机排汽经过排汽管道直接送入散热器（空冷凝汽器）冷却后凝结成水，散热器的热量由管外流过的空气带走，这种系统叫直接空冷系统。

众所周知，我区以丰富的煤炭资源、广阔的土地资源，邻近北京及京、津、唐电网等诸多优势，被国家列为能源、电力生产基地。

但是由于我区水资源相对匮乏，以及国家要求建设内蒙古绿色生态防线的要求，走可持续发展的道路，节约用水、提高水资源利用率已成为新世纪内蒙电力工业发展的重大课题。

最近几年，国家审批的电场项目反复强调优先批准空冷机组，现在我区在建和准备建设的工程项目几乎全部为直接空冷机组，(国家政策导向)所以大力推广、应运空冷直接空冷技术迫在眉睫，也是大势所趋。

直接空冷机组特点：1．节水：全厂性耗水量可节约65%以上，即由1m3/GWh降到0。

3~0。

35 2．建厂条件：从已建成厂来看，不受限制，纬度高、低，气候干燥、湿润，厂址选择自由度大。

3．环抱性能：无冷却塔汽水蒸发，电厂周围无飘滴，废水排放可以达到0排放的要求。

4．维护费用：一空冷机组的维护费用低一些，为其30%。

单排管优点哈蒙公司生产的单排管散热器性能先进，防冻性好，由特殊工艺将蛇型铝翅片与钢管表面渗透致密结合，使散热性能大大提高，且比热镀锌钢翅片抗腐蚀性能好，结构强度高，用高压水冲洗，压差小，清洗效果好，不会对散热器产生损坏。

另外从环保考虑，由于不采用锌材料，不对土壤或周围环境产生污染。

国外应用发展情况电站使用直接空冷技术已有60多年的历史，期间经历了容量由小到大、技术逐渐成熟、应用地区逐步扩大的过程。

1938年，世界上第一台直接空冷机组安装于德国一个坑口电站，1.5W；1958年，意大利的Citta di Roma 电站2×36MW机组投运；1968年，西班牙Utrillas 燃煤电站160MW空冷机组投运；到目前为止，直接空冷机组超过800多台。

空冷岛工作原理
空冷岛是一种利用自然空气冷却系统的工作原理，可以有效降低发电厂的热量排放和水资源消耗。

其基本工作原理如下：
1. 空气冷却器：空冷岛通过一系列的空气冷却器将冷却介质（通常为水）暴露在空气中。

这些冷却器通常由许多平行的金属板或圆柱体组成，以增加散热面积。

空气经过冷却器流过，并与热介质之间进行热量交换，将热量带走。

2. 风扇或风机：空冷岛通常会使用一台或多台风扇或风机，将外部空气吸入并经过冷却器，以提供冷却介质的散热。

风扇或风机通常由电力驱动，根据需要调整风量和速度。

3. 空气传导和换热：通过通风系统，冷风以适当的速度和流动方向传导到冷却器的表面。

在与冷却介质接触时，冷风带走热量，使冷却介质的温度降低。

4. 循环水系统：发电厂通常使用循环水系统来冷却机组和设备。

在空冷岛中，循环水输送到冷却器，并与通过热交换过程获得的冷风接触。

通过热交换，水可以吸收和带走冷却介质中的热量，使其冷却。

通过以上的工作原理，空冷岛能够实现发电厂的热量排放和水消耗的有效降低。

相比传统的冷却塔系统，空冷岛不需要大量的水资源，进而减少了对地下水或河流的取水量，减轻了对水资源的压力。

此外，空冷岛还能提高发电厂的整体热效率，降
低燃料消耗，减少环境污染。

因此，空冷岛在现代电力工业中得到了广泛应用。

1空冷系统简介空冷技术方案介绍在火力发电厂中采用的空冷系统形式有：直接空冷系统、混凝式间接空冷系统、表凝式间接空冷系统。

直接空冷系统是将汽轮机排汽由管道送入称之为空冷凝汽器的钢制散热器中，直接由空气冷却。

混凝式空冷系统由于有水轮机和喷射式凝汽器等系统设备，设备多系统复杂，使得整套系统实行自动控制较难；而表凝式间接空冷系统与常规的湿冷系统比较接近，也是通过两次换热，以循环冷却水作为中间冷却介质，循环冷却水由水泵加压后，进入凝汽器冷却汽轮机排汽，热水进入自然通风冷却塔由空气冷却。

表凝式间接空冷系统与湿冷系统不同之处是在冷却塔内（外）布置着钢（铝）制散热器，热水与空气不接触，进行表面对流散热。

1.1.1 直接空冷系统直接空冷系统主要由排汽装置、大排汽管道（包括大直径膨胀节、大口径蝶阀等）、钢制空冷凝汽器、风机组（包括轴流风机、电动机、减速机、变频器等）、凝结水系统、抽真空系统（包括水环式真空泵）、清洗系统等设备构成。

空冷凝汽器布置在汽机房A列外的高架空冷平台上。

直接空冷系统是将汽轮机排出的乏汽，通过排汽管道引入钢制空冷凝汽器中，由环境空气直接将其冷却为凝结水，多采用机械通风方式。

其特点是：设备较少，系统简单，调节灵活，占地少，防冻性能好，冷却效率高；直接空冷受环境风的影响较大，运行费用较高，煤耗较大，风机群产生一定噪声污染，厂用电较高。

1.1.2 表凝式间接空冷系统表凝式间接空冷系统是指汽轮机排汽以水为中间介质，将排汽与空气之间的热交换分两次进行：一次为蒸汽与冷却水之间在表面式凝汽器中换热；一次为冷却水和空气在空冷塔里换热。

该系统主要由表面式凝汽器与空冷塔构成，采用自然通风方式。

表凝式间接空冷与直接空冷相比，其特点是：冬季运行背压较低，所以煤耗较低；由于采用了表面式凝汽器，循环冷却水和凝结水分成两个独立系统，其水质可按各自的水质标准和要求进行处理，使水处理系统简单、便于操作；表凝式间接空冷塔基本无噪声，满足环保要求；空冷塔占地大，冬季运行防冻性能较差。

、概述空冷系统主要指汽轮机的排汽通过一定的装置被空气冷却为凝结水的系统，它与常规湿式冷却方式(简称湿冷系统)的主要区别是避免了循环冷却水在湿塔中直接与空气接触所带来的蒸发、风吹损失以及开式循环的排污损失，消除了蒸发热、水雾及排污水等对环境造成的污染。

由于空冷方式用空气直接冷却汽轮机排汽或用空气冷却循环水再间接冷却汽轮机排汽构成了密闭的系统，所以在理论上它没有循环冷却水的上述各种损失，从而使电厂的全厂总耗水量降低80%左右。

用于电厂机组末端冷却的空冷系统主要有直接空冷系统和间接空冷系统，间接空冷系统又分为带表面式凝汽器和带混合式凝汽器的两种系统。

三种空冷方式在国际上都得到广泛的应用，技术均成熟可靠，在国际上三种空冷方式单机容量均已达到600MW。

我国目前己有60OMW直冷机组投运，两种间冷方式在国内运行机组均为200MW。

采用空冷机组大大减少了电厂耗水，为水源的落实和项目的成立提供了便利条件。

特别对缺水地区，有着重要的意义。

内蒙古地区煤资源丰富，近几年投产的机组，基本都采用了空冷系统，而且大部分为直接空冷系统。

二、空冷系统2.1直接空冷系统电厂直接空冷系统是汽机的排汽直接用空气冷却，汽机排出的饱和蒸汽经排汽管道排至安置在室外的空冷凝汽器中，冷凝后的凝结水，经凝结水泵升压后送至汽机回热系统，最后送至锅炉。

电厂直接空冷系统主要包括以下系统:空冷凝汽器(ACC，Aircooledcondenser)，空气供给系统、汽轮机排汽管道系统、抽真空系统、空冷凝汽器清洗系统、空冷凝汽器平台及土建支撑。

蒸汽从汽轮机出来，经过蒸汽管道流向空冷凝汽器，由蒸汽分配管道间空冷冷凝器分配蒸汽。

目前直接空冷凝汽器大多采用矩形翅片椭圆管芯管的双排、三排管和大口径蛇形翅片的单排管。

空冷凝汽器由顺流管束一和逆流管束两部分组成。

顺流管柬是冷凝蒸汽的主要部分，可冷凝75%一80%的蒸汽，在顺流管束中，蒸汽和凝结水是同方向移动的。

设置逆流管束主要是为了能够比较顺畅地将系统内的空气和不凝结气体排出，避免运行中在空冷凝汽器内的某些部位形成死区、冬季形成冻结的情况，在逆流管束中，气体和凝结水是反方向移动的。

一、高效闭式空冷循环水系统简介循环冷却水系统在冶金、石化、电力、化工、建材等行业都有应用。

上世纪九十年代以来，我国炼铁高炉开始应用闭式空冷循环水系统，对防腐、减轻结垢，从而提高换热装置和设备的运行效率与使用寿命均有明显效果。

这个系统采用了板式换热器。

高炉回来的热软水（55℃）被板式换热器冷却后，经升压再送高炉使用；而冷却水通过板式换热器后温度升高，送冷却塔降温，降温后经加压再送板式换热器作冷却介质使用。

软水循环量与冷却水循环量之比，一般为1:1。

为了进一步提高换热装置和设备的运行效率与使用寿命，进一步节能节水，我公司依托本公司的专利产品——节能型水膜式空冷器，组织各相关专业的专家和技术人员，精心设计了“高效闭式空冷循环水系统”。

如图一所示：图一：高效闭式空冷循环水系统本系统采用节能型水膜式空冷器替代原板式换热器和冷却塔，运行效率高，冷却水循环量可减少4/5，其运行电量亦可减少4/5。

同时，在该系统中采用了常温除氧设备和脱气装置，可进一步减小腐蚀，且可确保系统的稳定安全运行。

下文将着重介绍该系统核心设备——节能型水膜式空冷器。

二、节能型水膜式空冷器简介节能型水膜式空冷器是一种将水冷与空冷、传热与传质过程融为一体的新型高效节能冷却设备。

它的工作特点是在倾斜放置的螺旋或方槽管管束的上方向下喷淋冷却水，在管外表面形成薄水膜。

空气在风机的作用下从管束下面向上掠过管束，管外表面水膜得到迅速的蒸发，从而强化了管外传热，达到了冷却管内软水的目的。

三、节能型水膜式空冷器的性能特点节能型水膜式空冷器的结构和流程如下图二所示：图二节能型水膜式空冷器节能型水膜式空冷器的主要特点是通过管外水膜的蒸发来强化传热，其工作过程是利用循环水泵将循环水水箱中的循环冷却水输送到位于管束上方的喷水系统，由喷水系统将冷却水向下喷淋到管束表面，使管束外表面形成薄水膜；与此同时，用轴流风机将空气从百叶窗吸入，使空气从管束下面向上横掠倾斜放置的管束。

电站空冷系统1．1 空冷系统的单机容量目前国内外电站空冷是二大类：一是间接空气冷却系统，二是直接空气冷却系统。

其中间接空气冷却系统又分为混合式空气冷却系统和表面式空气冷却系统。

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％。

1．2 直接空冷系统的特点无论是直接空冷，还是间接空冷电厂，经过几十年的运行实践，证明均是可*的。

但不排除空冷系统在运行中，存在种种原因引发的问题，如严寒、酷暑、大风、系统设计不够合理、运行管理不当等。

这些问题有的已得到解决，从国内已投运的200MW空冷机组运行实践证明了这一点。

从运行电站空冷系统比较，直接空冷系统具有主要特点：(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。

2．直接空冷系统的组成和范围2．1 直接空冷系统的热力系统直接空冷系统，即汽轮机排汽直接进入空冷凝汽器，其冷凝水由凝结水泵排入汽轮机组的回热系统。

2．2 直接空冷系统的组成和范围自汽轮机低压缸排汽口至凝结水泵入口范围内的设备和管道，主要包括：(1)汽轮机低压缸排汽管道；(2)空冷凝汽器管束；(3)凝结水系统；(4)抽气系统；(5)疏水系统；(6)通风系统；(7)直接空冷支撑结构；(8)自控系统；(9)清洗装置。

空冷系统组成及运行控制措施气化中心工艺工程师辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司 123000直接空冷凝汽器（air cooled condender system,以下简写ACC）是指汽轮机的排气直接进入ACC，通过蒸汽与空气的热交换来冷凝汽轮机的排汽，以维持汽轮机的低背压。

近年来，ACC被作为辅助系统广泛应用于石化行业。

1 ACC组成及控制要素ACC一般由空冷凝气单元（管束及风机），抽真空系统，凝水系统，仪电控系统及附属连接件等组成。

图1 空冷系统简图1.1空冷凝气单元空冷凝气单元主要包括管束和风机。

汽轮机排汽通过排汽管线直接进入空冷器管束，与由底部风机送的空气进行换热后的凝结水进入热井再送往下一工段。

操作风机时应注意汽轮机的排汽压力、空冷器凝结水温度及不凝气温度的变化。

在正常运行时以上参数与风机转速成反比，即风机转速越高，强制送风越多，蒸汽冷凝越快，排气压力越低，此时汽轮机效率越高。

而环境温度较低、排气压力高时，还应参照凝结水的温度，若凝结水温度过低则不应使用增加风机转速的方法来降低排汽压力，误操作风机将造成冻堵现象。

应及时查明排气压力高的原因，再进行调整。

排气压力高的原因一般有两种情况，一是风机转速低，换热量小，同时体现凝结水温度高；二是空冷管束部分可能存在漏气，外部空气漏入，导致排气压力高。

1.2抽真空系统及凝结水系统抽真空系统以维持汽轮机运行状态下的真空，及时抽出排汽中的不凝结气体（如空气），以防止不凝气在空冷器内积聚，占据管束换热面积，使排汽冷凝能力下降，汽轮机排汽压力升高、效率降低。

系统从逆流换热管束顶部的抽气口中将ACC中的不凝结其他与少量蒸汽一起抽出，再经抽气器两级冷却最终排入大气。

凝结水系统由热井和凝结水泵组成，ACC中凝结下来的凝结水靠重力自流送入热井，在由凝结水泵加压外送。

在运行过程中应注意空冷器凝结水的温度，过高将造成水泵的汽蚀，另外水温过高会降低水泵的使用寿命。

1.3管道系统管道系统作为设备间连接传送介质物料的重要组成部分。