直接空冷技术

汽轮机直接空冷应用在我国火力发电厂一般采用湿冷系统对机组进行冷却，但随着经济的发展，水资源的紧缺，此种传统的方法受到了限制，近年来随着直接空冷技术的日趋成熟，以及直接空冷技术在大容量机组中运行的实践经验，有着广阔的发展前景，特别对于富煤缺水地区，它的应用更能显示出优越性，它的应用将是未来的发展趋势。

1.空冷技术简介空冷技术是指采用空气来直接或间接地冷却汽轮机排气的一种技术。

当今由于大容量火力发电厂的正常运行需要充足的冷却水源，同时由于湿冷机组耗水量巨大，产生的废热排到江河、湖泊里造成生态平衡的破坏，而在缺水地区兴建大容量火力发电厂，就需要采用新的冷却方式来排除废热。

火力发电厂的排汽冷却技术主要分为两大类：水冷却和空气冷却（简称空冷）。

发电厂采用翅片管式的空冷散热器，直接或者间接用环境空气来冷凝汽轮机的排汽，称为发电厂空冷。

采用空冷技术的冷却系统称为空冷系统。

采用空冷系统的汽轮发电机组称为空冷机组。

采用空冷系统的发电厂称为空冷电厂。

发电厂空冷系统也称为干冷系统。

它相对于常规发电厂湿冷系统而言的。

常规发电厂的湿式冷却塔是把塔内的循环水以“淋雨”方式与空气直接接触进行热交换的。

其整个过程处于“湿”的状态，其冷却系统称为湿冷系统。

空冷发电厂的空冷塔，其循环水与空气是通过散热器间接进行热交换的，整个冷却过程处于“干”的状态，所以空冷塔又称干式冷却塔。

根据汽轮机排汽凝结方式的不同，发电厂的空冷系统可以分为直接空冷系统和间接空冷系统两大类。

2.直接空冷系统设备结构组成直接空冷系统，又称空气冷凝系统，汽轮机的排汽直接用空气来冷凝，冷却空气通常用机械通风或自然通风方式供应。

空冷凝汽器是由两或三排外表面镀锌的椭圆形钢管外套矩形钢翅片，或由单排扁平形钢管，外焊硅铝合金蛇形翅片的若干个管束组成。

这些管束亦称空冷散热器。

直接空冷系统的流程汽轮机排汽通过排汽管道送到室外的空冷凝汽器内，机械通风鼓风式轴流冷却风机使空气横向吹向空冷散热器外表面，将排汽冷凝成水，凝结水再经泵送回汽轮机的回热系统。

2×1000MW超大型直接空冷发电技术情况概述GEA能源技术有限公司议题一、火电站直接空冷发电技术及GEA公司简介二、目前世界范围内超大型直接空冷发电技术的应用现状三、GEA的2×1000MW超大型直接空冷岛概念设计典型示例四、2×1000MW超大型直接空冷岛相对于2×600MW等级大型空冷岛所具有的主要差异和所面临的主要技术难点五、结论和建议直接空冷发电技术火电站直接空冷凝汽系统工作原理为:将在蒸汽轮机低压缸内做工后的乏汽从汽轮机尾部引入大口径蒸汽管道,输送至汽轮机房A列外的空冷平台上,进而经由配汽管送至数量众多的翅片管换热管束内;空气流在大直径轴流风机的驱动下,穿过翅片管束的翅片间隙,从而将翅片管束内的蒸汽冷凝为凝结水,使其在重力作用下回流至凝结水箱,进入下一个做工循环。

业界标准:GEA单压双级式直接空冷凝汽系统使用空冷凝汽器的直接空冷发电技术GEA上世纪的专利设计--单压双级式空冷凝汽系统,如今已成为业界标准在真空状态下运行¿设计承压1,5 bar以上¿设计温度120 °CGEA直接空冷技术和产品的优势-60年的经验和600套业绩德国GEA公司是空冷发电技术的发明者,自1939年以来,已从事这一领域的业务60多年,一直处于技术领先地位,在全世界拥有超过600台套的成功业绩。

目前,GEA集团已发展为德国最大的工程技术集团之一,为上市企业,在全球拥有几万雇员,业务领域涵盖冷却换热、食品加工机械、生物材料、工业过程控制以及化工设备等众多领域,根据最新的年度财务数据,年营业收入达45亿欧元。

目前世界范围内超大型直接空冷发电技术应用概况一、目前世界上最大的发电用直接空冷岛为南非马廷巴6×665MW直接空冷发电厂,始建于1981年,1991年全部竣工发电,GEA公司设计和供货;二、目前在世界范围内,GEA设计和承建的单台容量最大的发电用直接空冷岛位于澳大利亚的Kogen Creek1×750MW电站,由GEA公司以EPC方式总包建设,将于2007年投运;三、目前世界范围内,GEA设计和承建的排汽管道直径最大的发电用直接空冷岛,位于西班牙的Amorebieta电站(Φ8米和意大利的Altomonte电站(Φ7米;四、目前中国大陆地区已采用的规模最大的发电用直接空冷岛为4×600MW连建,在内蒙大唐托克托III、IV期工程和陕西国华锦界I、II期工程采用,其中前者已全部投运发电;五、目前中国大陆地区所采用的发电用直接空冷岛,单台容量最大为600MW等级,自2002年以来,已有超过40台套投产或在建。

直接空冷系统防冻技术措施为了防止空冷系统冬季运行时过冷或冻结，避免翅片管束内结冰，甚至大面积冻结损坏设备，特制定此空冷系统冬季防冻技术措施。

1.机组启动过程防冻1.1机组启、停尽量选择白天气温高时进行，冬季启动尽量安排在白天11：00以后启动，但在17：00前机组负荷必须带至空冷岛最小防冻流量对应的负荷以上。

1.2锅炉点火前，将机组主蒸汽、再热蒸汽系统疏水、辅汽联箱疏水、轴封母管疏水至排汽装置门关闭。

1.3将10、20、50、60排空冷系统的抽空气门、蒸汽分配门关闭。

1.5在空冷系统投运前两小时投入空冷凝汽器进汽蝶阀、凝结水及抽空气管道伴热带和齿轮箱电加热，确保阀门开关灵活。

空冷系统停运前一小时投入空冷凝汽器进汽隔离阀伴热带，待停机后4h停运伴热带。

1.4当机组启动抽真空时，为防止散热片里形成气塞，在真空系统的排汽压力未达到预抽真空值前，应杜绝一切蒸汽进入排汽装置。

1.5锅炉点火后，主蒸汽采用开炉侧的空气门、PCV阀及炉侧疏水系统的方法进行升温、升压，锅炉在升温升压同时控制炉膛出口烟温<5 40℃，防止再热器损坏。

当主蒸汽流量达到空冷凝汽器的最小防冻流量时（且当冬季环境温度在-5度以内时，锅炉主汽压力达1.5MPa，温度200℃时，或当冬季环境温度在-5度到-10℃时，锅炉主汽压力达2.0MPa，温度200℃时，方可投入旁路系统运行），汽机逐渐开大高、低旁（高旁开度大于60%，低旁尽量保持全开，低旁出口温度控制在80℃左右），保证空冷凝汽器最小防冻进汽量的供给。

空冷凝汽器30、40排开始进汽，检查三级减温水投入正常，关闭炉侧的空气门、PCV 阀，同时开启机组主蒸汽、再热蒸汽系统疏水、轴封母管疏水。

1.6锅炉点火后，锅炉应在保证安全的前提下，尽快增加燃烧率以满足空冷系统的要求，保证空冷凝汽器不发生冻结。

1.7随着主控制器PID输出的不断增加，运行人员注意检查逆、顺流风机应根据ACC自动控制曲线的顺序依次启动。

直接空冷和间接空冷的优缺点最明显的是直接空冷可以节水很多，占地面积小，，只要建空冷岛，且可以选择的地方也多，岛下很多地方还可以再利用，缺点是换热效果差，启动初期，抽真空较难抽。

间接空冷的优点是因为有水，所以换热效果比直接空冷好，受季节的影响也比直接空冷的少，缺点是要耗费一定的水，需要建冷却塔，投资大，厂用电率高，因为要设置循环泵，系统比较复杂。

直接空冷和间接空冷虽然是当今电厂的首选，节能比较突出，但一次投资过于庞大，使有些电厂望而生畏，有些散热设备的投资甚至和锅炉差不多，这也使散热器在电厂中和锅炉，汽机，发电机一并成为现代电厂的四大主机设备。

发电厂空冷系统分为直接空冷系统和间接空冷系统，间接空冷系统指混合式凝汽器的间接空冷系统（海勒式间接空冷系统）和具有表面式凝汽器间接空冷系统（哈蒙式间接空冷系统）及其它。

(a)直接空冷系统——系利用机械通风使汽轮机排汽直接在翅片管式空冷凝汽器中凝结，一般由大管径排汽管道、空冷凝汽器、轴流冷却风机和凝结水泵等组成；(b)带表面式凝汽器的间接空冷系统——亦称哈蒙系统，由表面式凝汽器、空冷散热器、循环水泵以及充氮保护系统、循环水补充水系统、散热器清洗等系统与空冷塔构成。

该系统与常规的湿冷系统基本相仿，不同之处是用空冷塔代替湿冷塔，用密闭式循环冷却水系统代替敞开式循环冷却水系统，循环水采用除盐水。

一、机械通风直接空冷系统（ACC）该系统亦称为ACC系统，它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，其工艺流程为汽轮机排汽通过粗大的排气管道至室外的空冷凝汽器内，轴流冷却风机使空气流过冷却器外表面，将排汽冷凝成水，凝结水再经泵送回锅炉。

机械通风直接空冷系统如下图。

图略其优点有：⑴不需要冷却水等中间介质，初始温差大。

⑵设备少，系统简单，占地面积少，系统的调节较灵活。

其缺点有：⑴真空系统庞大在系统出现泄漏不易查找漏点，易造成除氧器、凝结水溶氧超标。

⑵采取强制通风，厂用电量增加。

2024年电站空冷市场发展现状概述电站空冷是一种重要的热管理技术，用于冷却电力发电厂的热能产生。

空冷系统通过将空气作为冷却介质，从而替代传统的水冷系统。

电站空冷技术具有高效、节能、环保等特点，因此在全球范围内受到广泛关注和应用。

本文将深入研究电站空冷市场的发展现状。

电站空冷技术的类型电站空冷技术主要分为两种类型：直接空冷和间接空冷。

直接空冷直接空冷技术是将烟气直接排放到大气中，通过自然对流或强制对流来实现冷却。

它采用冷却塔或冷却风扇来增强空气流动，以确保烟气能够充分散热。

直接空冷技术具有简单、成本低、操作维护方便等优点，广泛应用于中小型电站。

间接空冷间接空冷技术是通过热交换器将烟气与冷却介质隔离，实现热能的传递。

常见的冷却介质包括水、空气和气体等。

间接空冷技术具有降低湿冷却系统中水的消耗、提高发电效率等优点，被广泛应用于大型发电厂。

2024年电站空冷市场发展现状电站空冷市场在过去几年里取得了显著的发展，并且有着广阔的前景。

市场规模根据市场研究报告，预计到2025年，全球电站空冷市场规模将达到XX亿美元，年均复合增长率约为X%。

亚太地区将成为最大的电站空冷市场，而中国和印度等新兴经济体在该地区的增长将主导市场增长。

增长驱动因素电站空冷市场的快速增长是由以下因素推动的：1.不断增长的能源需求：随着全球人口和工业的增长，对电力的需求不断增加，使得电站空冷技术得到更广泛的应用。

2.环保要求的提高：传统的水冷系统对水资源的消耗较大，而电站空冷技术能够显著减少水资源的利用，从而受到环保政策的支持。

3.高效发电需求：电站空冷技术可以提高发电效率，减少能源浪费，符合发电行业对于高效能的追求。

4.技术的不断进步：电站空冷技术在过去几年里得到了较大的发展，使得其性能和经济性得到了显著提高，更易于推广和应用。

市场竞争压力电站空冷市场存在着一定的竞争压力，主要来自以下几个方面：1.技术竞争：不同的电站空冷技术对比，性能和经济性等方面存在差异，不同厂商的产品技术水平差异也较大。

1）直接空冷系统特点目前国内、外已经运行的600MW级的直接空冷机组较多，其运行特点可归纳如下：a）汽轮机背压变动幅度大。

汽轮机排汽直接由空气冷凝，其背压随环境空气温度变化而变化，本电厂所处地区一年四季温差较大，要求汽轮机要有较宽的背压运行范围。

b）真空系统庞大。

汽轮机低压缸排汽通过大直径的管道引出，用空气作为冷却介质通过钢制散热器进行表面换热，冷凝排汽需要较大的冷却面积，导致真空系统容积庞大。

c）电厂整体占地面积小。

由于直接空冷凝汽器一般采用机械通风，而且布置在汽机房A列外高架平台上，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，占地空间得到充分利用，使得电厂整体占地面积相对减少。

d）厂用电耗较高。

直接空冷系统所需空气由大直径的风机提供，2台1000MW机组整个空冷系统需要大直径轴流风机数量在160台左右，其能耗高于常规湿冷系统。

e）防冻措施灵活可靠。

直接空冷系统可通过改变风机转速、停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风来防止系统冻结，调节相对灵活，效果好而且可靠。

f）给水泵采用汽动，为了达到电厂的耗水指标，汽泵的冷却需采用间接空冷，2台机组需要建设1座间接空冷塔。

2）间接空冷系统特点与直接空冷比较，间接空冷系统有以下特点：a）汽轮机背压变动幅度较小。

汽轮机排汽在凝汽器和空冷塔内通过水作为中间介质进行冷却，对环境温度变化的带来的影响产生了一定的抑制作用。

b）真空系统小。

汽轮机设有凝汽器，和湿冷机组相近，真空系统很小。

c）电厂整体占地面积大。

间接空冷塔为自然通风冷却，散热器全部布置在空冷塔内，塔的直径较大，占地面积较多，但是脱硫设施和烟囱可以布置在空冷塔内使得间接空冷系统占地相对减少，但总体占地还是大于直接空冷系统。

d）厂用电耗较低。

间接空冷塔为自然通风，与直接空冷系统比较虽然增加了循环水泵的电耗，但是与直接空冷系统风机的耗电比较，间接空冷系统总体电耗还是减少了。

目录一.直接空冷系统基础知识二.空冷散热器的基本结构三.直接空冷系统的设备四.接空冷系统的运行调节及自动控制五.直接空冷系统的冬季防冻问题六.空冷散热器的热风再循环现象七.空冷散热器的清洗系统一．直接空冷系统基础知识1．汽轮机排汽的冷却方式凝汽设备是凝汽式汽轮机的一个重要组成部分。

由热力循环来讲，凝汽设备实质是一个冷源。

汽轮机排汽的热量是通过凝汽设备而最终传递给环境空气，形成凝结水，返回锅炉，促使新蒸汽源源不断地流进汽轮机，而排汽源源不断地排入凝汽设备，形成热力循环。

因此凝汽设备其工作的好坏直接影响整个机组运行的经济性和安全性。

凝汽设备的作用有两个：（1）在汽轮机排汽口建立并维持一定的真空。

（2）回收洁净的凝结水作为锅炉给水的一部分。

根据凝汽设备工作介质的不同，而将汽轮机的凝汽系统分成两大类：第一类：二次循环水冷却系统既湿冷。

第二类：空气冷却系统。

由于空气冷却系统采用工艺流程的不同，而又将空气冷却系统分成三种：（1）直接空气冷却系统简称ACC系统。

（2）采用混合式凝汽器的间接冷却方式简称海勒（HL）系统。

（3）采用表面式凝汽器的间接冷却方式。

2．直接空冷系统的冷却原理直接空气冷却系统（以下简称直接空冷系统）的冷却介质是环境空气。

汽轮机排汽所携带的热量经过空冷散热器的金属表面，通过与环境空气的对流传热直接传递给环境空气，散发到环境中。

由传热基本方程：Q=UA Tm（其中Q为热交换量，U为传热系数，Tm为传热平均温差）得知：在热交换面积、传热平均温差一定的情况下，影响热交换量的因素为传热系数，而传热系数与散热器的结构形式、材质、表面清洁程度、工作介质的流速有关。

3．空气冷却方式和水冷却方式的比较空气冷却方式和水冷却方式由于采用的工作介质不同，而形成的相应冷却系统不相同，采用的设备也不相同。

二者相比较具有如下的优缺点：A：空气冷却优于水冷却：空气冷却的优点：（1）空气可以免费取得，不需要各种辅助设备。

直接空冷技术在火电厂的应用王战锋(神东电力公司店塔电厂，陕西神木719300)应用科技脯要】目前我国火力发电厂多采用水冷教术，面对越来越紧迫的水资源缺乏问题，火力发电行业的发辰受到极大挑战，而直接空冷技术相比普通湿冷塔教术可以节水大约2／3，故倍受青昧。

本文结合神华阳光电厂2x135M W CF B直接空冷发电机组就直接空冷系统的工作原理、牦点、妇成硬主要存在问题做一简单阐述。

联键词】直接空冷；工作原理；特点；组成；存在问题1直接空冷的工作原理直接空冷的工作原理是将汽轮机排汽缸的乏汽通过管道引至空冷凝汽器中被空气冷却，而成为凝结水。

其中与湿冷相比，冷却介质由循环水变为空气。

散热器由若干组镀锌椭圆钢管外套矩形钢翅片的翅管组成，空冷凝汽器典型结构如图(1)。

汽轮胡排汽缸排出的乏汽经过管道引至空冷器的乏汽分配联箱，然后由乏汽分配联箱再分配到各个顺流区的翅管中，冷空气由轴流冈柳从空冷塔底部吸E来，在翅管外部流过来冷却管内的乏汽，‘热空气从空冷塔顶部排向环境，从而使乏汽凝结成凝结水，然后由凝结水管道回收至凝结水箱，没有完全凝结的乏汽继续流经逆流区翅管继续冷却回收。

在机组启动时轴流风机转速为额定负荷运行的20％左右，随着负荷的增加转速也逐渐增大，直到额定负荷，一般轴流风机的负荷调节范围为额定负荷的0％一”0％。

i]‘k：’广li蚓if，^^．、、／图①空冷獭器曲型结构2直接空冷系统特点直接空冷系统有如下特点：1)系统相对简单：2)真空系统体积庞大，密封性要求高；3)一般采用轴流风机调节冷却风量，调节方式灵活；4)汽轮机运行背压范围较大，必须能承受高背压工况，效率较低：5)采用棚械通风方式导致厂用电率高，风机运行产生噪音；6)受环境温度变化的影响较大；7)针对冬季防冻问题有较为灵活的调节手段i8)运行方式简单，控制灵活可靠，调峰能力强；9)直接空冷凝汽器—般都布置在汽机房房顶，或布置在汽机房坝4面的高架平台上，平台下通常布置电气或其它设备，整体占地面积减小。

发电厂直接空冷技术简介一、火力发电厂机组冷却方式分类1.1、湿式冷却方式。

湿式冷却方式分直流冷却和冷却塔2种。

湿式直流冷却一般是从江、河、湖、海等自然水体中罗致必定量的水作为冷却水，冷却工艺离心机汲取废热使水温升高，再排入江、河、湖、海。

当不具备直流冷却条件时，则需要用冷却塔来冷却。

冷却塔的作用是将挟带废热的冷却水在塔内与空气进行热交换，使废热传输给空气并散入大气。

1.2、干式冷却方式。

在缺水地区，增补因在冷却过程中损失的水非常难题，采用空气冷却的方式能很好地办理这一问题。

空气冷却过程中，空气与水(或排汽)的热交换，是通过由金属管组成的散热器表面传热，将管内的水(或排汽)的热量传输给散热器外活动的空气。

当前，用于发电厂的空冷系统主要有3种，即直接空冷系统、带表面式凝汽器的间接空冷系统(哈蒙式空冷系统)和带喷射式(混淆式)凝汽器的间接空冷系统(海勒式空冷系统)。

直接空冷便是利用空气直接冷凝从汽轮机的排气，空气与排气通过散热器进行热互换。

海勒式间接空冷系统主要由喷射式凝汽器和装有福哥型散热器的空冷塔形成，系统中的高纯度中性水进入凝汽器直接与凝汽器排汽混归并将加热后的冷凝水绝大部门送至空冷散热器，颠末换热后的冷却水再送至喷射式凝汽器进行下一个循环。

少少一部分中性水经由精处置惩罚后送回锅炉与汽机的水循环系统。

哈蒙式间接空冷系统又称带表面式凝汽器的间接空冷系统，在该系统中冷却水与汽锅给水是离开，如此就保证了锅炉给水水质。

哈蒙式空冷系统由表面式凝汽器与空冷塔构成，系统与通用的湿冷系统无比相似[1，2]。

据统计目前世界上空冷系统的装机容量中，直接空冷系统约占43%，表面式凝汽器间接空冷系统约占24%，混合式凝汽器间接空冷系统约占33%。

二、直接空冷系统的工作原理汽轮机排汽在空冷凝汽器中被空气冷却而凝结成水，排汽与空气之间的热交流是在表面式空冷凝汽器内完成。

在直接空冷换热历程中，应用散热器翅片管外侧流过的冷空气，将凝汽器中从处于真空状况下的汽轮机排挤的热介质饱和蒸汽冷凝，末了冷凝后的固结水经处理后送回锅炉。