火电厂直接空冷系统的特征和动态特性探析
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火电厂直接空冷系统的特征和动态特性探析
摘要：最近几年，直接空冷机组的优势凸显，促使其在煤炭资源丰富但缺水的
地区得到了广泛应用。
但在实际应用过程中，直接空冷系统技术仍存在一系列问题，大直径轴流风机配置的应用，其需要大量的投资，耗电量比较大。
虽然增加
风机风量有助于降低运行背压，促使汽轮机出力，但是消耗电能量也会同样提升。
所以，对我国直接空冷系统运用的实际情况进行分析，掌握其特征与动态特性，
有助于充分发挥直接空冷系统在火电厂中的作用。
关键词：火电厂直接空冷系统；特征；动态特性
0.引言
空冷机组运行系统对于保障机组安全性、经济性以及稳定运行情况具有重要
的作用。
空冷系统比较庞大，其对技术要求水平较高。
所以，加强对火电厂直接
空冷系统特征以及动态特性进行研究非常有必要，促使直接空冷系统正常运作，
充分发挥自身的效能。
1.火电厂直接空冷系统的概念与特征
1.1火电厂直接空冷系统的概念
直接空冷系统也被叫做空气冷凝系统，在空气作用情况下促使汽轮机排汽发
生冷凝。
直接空冷系统应用的原理是促进空气和蒸汽间进行热量交换，而系统运
行过程中主要是机械通风作用下而供给的冷凝空气[1]。
借助排汽体管道将汽轮机
乏汽排出，排汽会将其送到室外空冷凝汽器内部，并在系统风力作用下将排汽凝
结成水排除。
1.2直接空冷机组的特点
对于直接性空冷机组来说，其主要优势是能够节约用水。
通过数据调查，其
结果显现：应用直接空冷技术大约能节约65%以上的水资源。
由于其节水量比较大，被广泛应用于电厂中。
与此同时，直接空冷机组还有助于减少水源地的建设
规模，促使水源地建设成本进一步下降。
直接空冷机组除了能节约用水以外，其
优点还包括以下几个方面。
1.2.1促使厂址选择条件改变
以空冷机组装机容量为基础进行设计计算，空冷电厂整体耗水量为0.3—
0.33m3/（GW.s）。
因此，在进行厂址选择的过程中不需要将水源地限制条件考
虑在内。
一些水资源比较缺乏的地区，反而是空冷电厂常建地址。
采用空冷系统，电厂的地址选择和电厂容量规模均不会受到很大程度的影响。
即便是水资源较长
的煤矿坑口以及用电率较大的地区，也比较适合建立空冷电厂。
1.2.2有助于节省电厂用地规模
其他空冷系统需要建立大型的冷却塔，复杂地下管线以及水泵房等。
而采用
直接空冷系统，其不需要额外建立这些东西。
所以，空冷系统占地面积相对较少，同时空冷凝汽器平台下部还能安装电气变压器，这对主厂房外侧空间进行了充分
利用，有助于提升厂房的空间利用率。
2.火电厂直接空冷系统的具体动态特性
直接空冷凝汽器、抽真空系统、排、配汽管道、喷淋系统等均属于空冷系统
的主要构成部分，下面详细论述各个部分的动态特性。
2.1空冷凝汽器特性
空气冷却成水这一步骤需要空冷凝器完成，是直接空冷系统中最为重要的设备。
主凝结区和分凝结区是空冷凝结器的两个部分，两个区域底部都有相互连通
的凝结水管。
主凝结区属于顺流区，按照自上而下方向流动，顶部和蒸汽分配管
道相互连接。
分凝结区则为逆流区，汽水按照逆流方式运行。
翅片管束是直接空冷凝器比较重要冷却部位，并且会均匀地分布在冷却单位
左右两侧的位置处。
顺流管束的上管箱主要接受汽轮机低压缸中的排汽。
下管箱
用于聚集凝结水以及未凝结蒸汽，之后将其导入到凝结水箱之中。
尚未凝结的气
体则会聚集在逆流管束中，凝结水在下管箱汇集，最终流入到凝结水联箱中。
除
此之外，没有发生凝结的蒸汽则会在凝结水箱的功能下进入管道。
翅片管是冷却
的重要单元，翅片管单元的冷凝性质直接决定制冷的效果。
通常而言，纵宽比较
大的单排管应用，有助于提高气液分离的效果。
并且采用单排管能进一步提升翅
片管中的凝结效果，促使凝结水的流动顺畅性提升，最终降低了冻结的概率。
2.2排、配汽系统特性
排、配汽系统的组成部分包括蒸汽管道、凝结水联箱、分配蒸汽管道。
蒸汽
排汽管会引出汽轮机低压缸中的排汽，同时将这些排汽送到空冷凝汽器平台上去。
蒸汽会进入到具有不同列和各顺流单元相通的蒸汽分配管道中，蒸汽凝结在顺流
冷却单元。
在重力的作用下，凝结水会掉入到凝结水联箱内。
如果蒸汽无法在顺
流区完成凝结，并且难以通过凝结水联箱进入到逆流区，其还能继续在凝结区完成，但上方的抽真空泵不会将没有凝结成形的气体抽走。
2.3凝结水系统特性
2.4抽真空系统特性
直接空冷抽气系统的组成部分包括抽气管道系统以及水环真空泵组。
有些气
体难以凝结，则可以对逆流区冷却系统进行设置，促使其在逆流区管束顶部汇集。
抽气管道、水环式真空泵要与汽轮机排汽装置、凝结水箱进行连接。
当启动机组时，借助抽气系统将设备中存在的空气抽掉，促使系统启动速度加快。
当系统正
常运行时，为了避免整体加快对设备的腐蚀，保证空冷凝汽器处于真空状态。
采
用抽气系统能快速地将蒸汽、尚未内凝结的气体抽出，最终保持系统的真空状态。
2.5 散热器清洗设备和喷淋装置特性
当空冷散热器翅片暴露在外面时，翅片比较容易沾染灰尘，灰尘过多会导致
翅片空气通道堵塞。
堵塞形成极大程度降低空气的流通量，最终影响翅片的散热
性能。
散热性能不佳导致汽轮机背压升高，空冷系统冷却性能极大程度下降，对
发电机组经济性能造成影响。
连接管路、喷嘴、控制系统以及高压水泵是清洗系
统的四个组成部分，通常一个空冷翅片散热面安装一套喷嘴，5—6个喷嘴组成一
套喷嘴。
将他们排成排，当皮带驱动时，喷嘴贴着翅片表面进行移动。
需要定期
对清洗系统进行清洗，虽然经常清洗系统有助于降低背压，但是会提升价格，加
大用水量，总体经济性提高。
夏天温度较高，将风机转动速度调至到最大范围，机组背压仍然维持在较高
的水平。
如果此时不采用有效的方式进行处理，机组跳机的可能性会增加。
而空
冷系统均安有喷淋系统，在夏季高温环境内，风机上方会进行喷淋。
高压水泵借
助特制喷嘴雾化盐水，促使环境温度降低。
2.6 控制系统特性
程序控制、自动保护、过程控制、变频系统以及检测仪表，这些均属于控制
系统的重要组成部分[2]。
这些系统对于直接空冷机组运行而言具有重要的作用。
通常情况下，直接空冷系统具有独立的控制系统，机组背压、是最主要的被控量。
凝结水的温度范围、机组负荷量、环境温度以及抽真空状态下的温度，这些均会
影响背压设定值。
空冷凝汽器冷却能力直接影响汽轮机对背压的要求，当冷却能
力比较好时，机组才能更加安全可靠的运行。
3.结语
综上所述，火力发电是我国电力的主要生产方式。
未来我国同样会很长时间
采用火力发电。
所以，加大对直接空冷系统的研究是非常必要的，促使其在火电
厂中充分地发挥自身的作用，促使火电厂发电量与节水量提升。
参考文献：
[1]李庭瑜.火电厂直接空冷系统的特征和动态特性探析[J].科技创新导报，2016，13（12）：38-40.
[2]徐艳.火电厂直接空冷凝汽器传热与流动性能实验研究[J].2018，65（05）：88—89.。
