浅谈火力发电厂间接空冷系统控制技术

浅谈火力发电厂冷端系统设计优化浪潮通用软件有限公司通用技术集团工程设计有限公司摘要：我国目前的电力能源生产仍然以火力发电为主，在能量的转换过程中伴随着巨大的能耗。

火力发电厂的冷端系统设计主要是针对发电所用的汽轮机而言的，汽轮机在电能生产过程中作为能量转换装置的核心设备，是产电能耗的重要部分，为了达到火力发电厂能耗降低并优化其成本结构的目的，对火力发电厂的冷端系统设计进行合理的优化是很有必要的。

本文分析了火力发电厂冷端设备的性能特点，以及影响其运行的主要因素，进而提出了相关的设计优化措施。

关键词：火力发电；汽轮机；冷端系统；设计优化火力发电厂的整个系统中，汽轮机冷端系统是起到重要辅助功能的组成部分，能够在汽轮机工作完成后对其产生的余量乏气进行冷却处理，在很大程度上与火力发电厂的安全、稳定运行密切相关，并影响了系统的经济成本。

现阶段，国内众多的火力发电厂项目在冷端系统的设计中还存在一些明显的问题有待解决，它直接影响了火电厂汽轮机的运行效率，同时也与火力发电厂的初投资相关，从能源节约的角度考虑，冷端系统的优化设计需要广大设计工作者引起重视。

1 火电厂冷端系统的现状和问题1.1 冷端系统设计的现状汽轮机的低压缸末级组、冷却用设备共同组成了火力发电厂的冷端系统，其中冷却用设备包括有凝汽器、冷却塔以及循环水泵，另外还包括循环水的供水系统和空气处理系统。

从冷却介质的不同来看，可以把冷端系统分成两个部分，分别配备换热设备和其他子系统所需设备。

通常，冷端系统所使用的设备对于系统经济性的影响一方面在于汽轮机进气处理的内功，另一方面则是其他能耗设备的用电对于电厂的影响。

一般火力发电厂为电热联产，目前火力发电厂的冷端系统采用的为间接空冷系统，每一台汽轮机会配备单台冷却塔一一对应，对空气冷却器的散热器的类型会进行则由处理，通常冷端空冷设计被压为10KPa/28KPa，留有一定的富余量，保证设计在实际施工中能够满足要求，冷却塔的进出水温度会进行具体的计算结合环境温度和机组热量来进行确定。

关于防止间接空冷冬季防冻技术探讨摘要：随着间接空冷系统在我国北方大型火力燃煤发电厂的广泛应用，间接空冷机组在北方冬季应用中普遍存在散热器冻结问题，直接给发电企业带来了严重经济损失，为使该问题得到解决，注重北方发电厂间接空冷系统冬季防冻的分析，有利于提升北方采用间接空冷系统的发电厂整体安全稳定生产，提高空冷机组冬季供电的稳定性。

本文论述了间接空冷机组防冻预暖系统的运行措施，对间接空冷机组在北方冬季的安全、可靠运行具有较强的参考价值。

关键词：间接空冷系统；循环水；防冻1.间接空冷系统的概况1.1系统简介循环水进入表面式凝汽器的水侧通过表面换热，冷却凝汽器汽侧的汽轮机排汽，受热后的循环水由循环泵送至空冷塔，通过空冷散热器与空气进行表面换热，循环水被空气却后再返回凝汽器去冷却汽轮机排汽，构成了密闭循环。

在空冷塔内设有高位膨胀水箱以保持系统内的压力稳定。

在空冷塔底部设有储水箱以存放低负荷或停机时散热器内的冷却水。

但同时哈蒙式见接空冷系统由于采用了表面式凝汽器，所以端差较高，使冷却面积相对加大，初期投资增高，另外冬季运行防冻性能稍差，循环水在冬季低温情况下会发生冻结而损坏散热器的情况。

1.2间接空冷冬天防冻技术必要性分析由于间接空冷系统庞大的散热面积，管束众多且许多外露无保温设施，百叶窗及管束上的温度监视手段有限，不可能监视每个百叶窗的不同地方及管束上的各处温度，因此间接空冷系统冬季防冻是采用间接空冷系统的发电厂冬季运行安全性的首要问题。

2.影响间接空冷冬季安全运行的因数分析2.1热负荷的大小由于供热机组，冬季是供暖季，机组抽汽量大，凝汽器热负荷减小，造成循环水换取的热量少，进而循环水温度低。

2.2散热面积散热面积大，热量的散发过快，造成循环水的温度下降快。

适时合理的控制散热面积（即投退扇段）。

2.3循环水的流速循环水流速越快，在散热面积及百叶窗开度不变的情况下，热量损失越大。

可以通过改变流速的方法，减缓流速，减小热量，保持循环水温度。

火电厂空冷系统优化和综合技术经济分析一、引言火电厂是我国主要的能源发电方式之一，但在发电的过程中会产生大量的热量，如何有效地利用这些热量是提高火电厂能效的关键之一。

空冷系统是火电厂中的重要部分，用于散热，使得发电设备能够正常运行。

本文将从空冷系统的优化和综合技术经济分析的角度出发，探讨如何提高火电厂的能效。

二、空冷系统的优化1. 空冷系统的原理空冷系统是利用自然风冷原理，通过散热器将热交换器中的余热传递给大气，从而实现对发电设备的冷却。

在空冷系统中，主要包括散热器、风机、冷却塔等设备，其工作原理比较简单，但是在实际运行中存在一些问题，需要进行优化改进。

2. 空冷系统的优化方案（1）提高散热器的换热效率通过改进散热器的结构设计，增加散热面积和改善风道布置等措施，可以提高散热器的换热效率，减少能源消耗，提高系统的整体效率。

（2）改进风机的性能风机是空冷系统中的关键设备，其性能对整个系统的运行效果有着重要影响。

提高风机的效率和降低能耗是空冷系统优化的关键，可以采用先进的风机技术和控制手段，实现风机的节能运行。

（3）优化冷却塔的运行冷却塔是空冷系统中的另一个重要设备，通过水膜蒸发和风扇散热来冷却循环水。

优化冷却塔的运行，提高其冷却效果，减少水的消耗和系统的维护成本。

3. 空冷系统的优化效果通过空冷系统的优化，可以明显提高火电厂的整体能效，减少能源消耗，降低运行成本，提高稳定性和可靠性。

空冷系统的优化还可以减少对环境的影响，降低二氧化碳和其他污染物的排放，符合可持续发展的要求。

三、空冷系统综合技术经济分析1. 技术分析空冷系统的综合技术包括散热器技术、风机技术、冷却塔技术等，需要结合热力学、流体力学、材料学等多学科知识，进行系统优化设计和运行管理。

在技术分析中，需要考虑系统的整体匹配和协调，确保各个部件的性能和效率。

2. 经济分析空冷系统的优化需要投入一定的资金和人力成本，因此需要进行经济分析，评估系统的投资回报和运行成本。

600MW机组间接空冷系统冬季防冻控制研究５３第１２卷（２０１０年第６期）电力安全技术〔摘要〕空冷机组因散热器冻结造成的设备损坏和停机事故每年给发电企业带来严重的经济损失，因而空冷机组散热器的冻结问题已成为影响空冷机组安全运行最重要的问题之一。

对国内首例６００ＭＷ机组间接空冷系统进行了介绍，并对表面式凝汽器间接空冷系统的冬季运行方式和防冻控制措施进行了论述。

〔关键词〕间接空冷系统；散热器；防冻我国华北地区煤炭蕴藏丰富，但面临非常严峻的水资源问题，传统的湿冷火力发电机组已不能适应该地区节水和可持续发展的要求。

空冷火力发电机组以其节水和环保优势已成为北方地区电厂建设的主流，但近几年投运的空冷机组，频繁发生散热器的冻结事故，给安全生产带来极大的隐患。

如何解决散热器的冬季冻结问题已成为面临的重要问题。

某电厂采用的６００ＭＷ空冷机组，其空冷系统采用自然通风冷却塔的间接空冷系统，是国内首例６００ＭＷ间接空冷机组。

该电厂空冷系统在冬季运行和防冻方面采取了各种有效手段，积累了丰富的经验，为机组的安全运行提供了保障。

１间接空冷系统简介间接空冷系统是指：循环水进入表面式凝汽器的水侧，通过表面换热冷却凝汽器汽侧的汽轮机排汽，受热后的循环水通过空冷散热器与空气进行表面换热，循环水被空气冷却后由循环水泵送至凝汽器去冷却汽轮机排汽，由此构成了闭式循环。

该系统包括循环冷却水系统，由此空冷散热器补水稳压系统，空冷散热器充水、排水系统和空冷散热器清洗系统等。

图１为间接空冷系统流程示意图。

图１间接空冷系统示意１．１凝汽器及循环冷却水系统凝汽器采用某汽轮机厂制造的双壳体、双背李春山（大唐阳城发电有限责任公司，山西晋城０４８１０２）６００ＭＷ机组间接空冷系统冬季防冻控制研究压、双进双出、单流程Ｎ－４００００－４型不锈钢管凝汽器，采用单元制的密闭循环水供水系统，循环水为除盐水。

１台机组配置３台３５％容量的循环水泵，每台机组循环水流量为６４０００ｍ３／ｈ。

直接空冷和间接空冷机组的控制策略摘要：目前国内大型火力发电厂的排汽冷却系统大部分采用空冷系统进行冷却。

空冷可以大幅度降低电厂耗水量，在节水方面有显著的效果，因而空冷机组得到了越夹越多的应用。

而空冷又分为直接空冷和间接空冷两种方式。

本文以2×30OMW机组为例介绍了直接空冷系统及其控制;以2×2OOMW机组为例介绍了间接空冷系统及其控制。

关键词：空冷凝汽器风机变频防冻Abstract: At present, the domestic large thermal power plant mainly applies air cooling system which can greatly reduce the water consumption of the plant, presenting favorable in water saving, so it has been usde increasingly. And the air cooling system includes direct air cooling and indirect air cooling. Illustrated by the 2×30OMW unit, the paper introduces the direct air cooling system and its control means; illustrated by the 2×2OOMW unit, the indirect air cooling system is introduced, as well as its control means.Key words: air cooling; condenser; fan frequency conversion; freeze protection 概述空冷系统主要指发电厂汽轮机的排汽，即做完功的蒸汽，排入一定的装置被空气或水为介质进行冷却为凝结水的系统。

发电厂间接空冷系统防冻措施分析发布时间：2022-10-10T09:09:26.138Z 来源：《中国电业与能源》2022年6月11期作者：李振鹏[导读] 在我国西北地区“富煤缺水”的资源分布情况下，间接空冷系统在西北地区火电厂得到大力推广和发展，然而间接空冷系统在冬季极端低温天气情况下运行或投退过程中面临较严峻的防冻形势，李振鹏山西京能发电有限公司，山西，临县，033200）摘要：在我国西北地区“富煤缺水”的资源分布情况下，间接空冷系统在西北地区火电厂得到大力推广和发展，然而间接空冷系统在冬季极端低温天气情况下运行或投退过程中面临较严峻的防冻形势，以下从间接空冷系统设计、配置、安装、运行、管理等方面考虑，提出空冷系统冬季防冻的措施和建议。

关键词：间接空冷系统；海勒式间接空冷系统；哈蒙式间接空冷系统；防冻 Power plant indirect air cooled system frostproof measure analysis Li Zhen PengShanxi jingneng lvlin power,Linxian, 033200 Abstract: “Rich has not lacked the water” in our country northwest area in the resources distributed situation, the indirect air cooled system obtains the vigorously promotion and the development in northwest local thermoelectric power station, however the indirect air cooled system moves in the winter extreme low temperature weather situation or throws draws back in the process faced with the stern frostproof situation, the following from indirect aspects and so on air cooled system design, disposition, installment, movement, management considered, proposes the air cooled system winter frostproof measure and the suggestion. Key word: Indirect air cooled system; Heyler type indirect air cooled system; Harmon type indirect air cooled system; Frostproof1空冷系统介绍目前我国应用与火力发电厂的空冷系统分为直接空冷系统、带表面凝汽器的间接空冷系统（简称哈蒙式间接空冷系统）和带混合式凝汽器的间接空冷系统（简称海勒式间接空冷系统）。

浅谈火力发电厂间接空冷系统控制技术摘要：在火力电厂中，锅炉将水加热成为高压高温的蒸汽，然后推动汽轮机工作促使发电机发电。

将汽轮机做工之后的废汽排入到冷凝器中，和冷却水进行热交换之后凝结成水，再利用给水泵进入到锅炉中循环使用。

而间接空冷系统的主要作用就是将废热冷却水在间冷塔中和空气进行热交换，以此来将废热传输至空气中。

本文主要分析了火力发电厂间接冷却系统的工作原理，然后对其各种工况进行了详细的说明。

关键词：火力发电厂；间接空冷系统；控制技术0.引言本文主要就是以某一个火力发电厂的间接空冷系统为例来进行分析，该火力发电厂主要就是采用表凝式间接空冷系统。

启动给水泵小汽机和主机气轮机排气都是会进入到主机表面式凝汽器，而在表面式凝汽器中循环冷却水也是能够进行完热交换，之后再经由循环水泵将循环冷却水送到间接空冷系统中，然后借助于间接空冷系统进行统一的冷却，而循环水泵则是应该布置在空冷塔附近。

在空冷塔进风口处的圆周上三角垂直布置空冷散热器，每一个冷却三角进风口处都有布置能够调开度的百叶窗。

1.火力发电厂循环水泵系统分析本工程在1号机组和2号机组这两者之间设置一座间接空冷塔，循环水泵的位置在塔热水入口侧。

两台机组共用一个循环水泵房，其位置就在冷却塔的附近。

每一台机组都配备三台循环水泵，循环水泵主要就是利用定速电机来进行工作[1]。

两台机组间冷系统主要就是通过单元制的模式进行运行，每一台机组在任何的情况下都是必须得投入最少两台循环水泵，这主要就是因为本项目的循环水泵是使用定速电机。

单台泵在实际的运行过程中系统总水阻比较低，泵运行点和设计点也是偏离较大，进而循环水泵电机则是存在着较大的过载风险。

如果在冬季的时候单台循环水泵运行，那当运行泵出现故障的时候将会使得管束出现冰冻的情况，如下图1：当两台机组在夏季并且不同负荷情况下运行的时候，空冷塔内的热空气气流将会产生相互作用，这样也就会使得高负荷机组的空冷散热器冷却能力下降。

600MW机组间接空冷系统的防冻与优化摘要：空冷降温方式是电厂采取的机组排汽冷却的主要方式，具有明显的优势和性能。

冬季运行时，如果操作不当很容易引起空冷机组的冻结，造成设备的损坏。

本文结合600MW机组进行空冷机组防冻分析，探讨了冬季易发生冻结的原因，并提出了相关的防冻措施，以期为相关的操作运行提供参考。

关键词：间接空冷防冻优化1概述电厂机组的空冷主要分为两种，即直接空气冷却系统和间接空气冷却系统，而间接空气冷却系统又可以分为表面式空气冷却系统和混合式空气冷却系统两种。

目前，空冷系统在国内电厂中的应用较为广泛，具有显著的优势。

间接空冷系统的运行过程如下，汽轮机的排汽进入表面凝汽器的凝汽侧，与进入冷却侧的循环冷却水进行换热。

换热后，排汽凝结成液体水进入锅炉给水循环系统，经过一系列处理后进入锅炉，而换热器冷却侧的循环冷却水吸热后进入空冷塔与空气进行换热，换热后进行循环冷却系统，继续与汽轮机的排汽进行热交换。

间接空冷系统主要包括循环冷却水系统、空冷散热器补水稳压系统、空冷散热器补水、排水系统和空冷散热器清洗系统等。

据相关的统计报告，电厂中的间接空冷系统在冬季应用过程中容易出现冻结，影响装置的正常运行。

间接空冷系统一般采取翅片铝管作为散热器，由于管壁薄，冬季运行时常常冻裂。

2间接空冷系统冻结的原因及防冻必要性2.1 间接空冷系统冻结原因间接空冷系统最容易冻结的设备是散热器，冻结主要原因如下：(1)散热管内的液体流速较低根据流体力学的相关知识，可以得知，管内液体的流动速度在中心区域较大，而靠近管内壁的速度较小。

如果散热管内的液体整体速度较低时，管内壁的速度更低，如果速度低到一定的程度，其换热模式将由对流传热变为热传导，而热传导的传热速度远远低于对流换热，导致管内壁处的温度降低，导致液体在此处冻结。

冻结后的液体形成流动阻力，进一步使得冻结恶化。

据相关的统计，如果循环冷却水在管内的流动状态呈现层流，且外界环境温度小于零时，管内的液体极易发生冻结。