板式空冷凝汽器在汽轮机乏汽冷凝系统中的应用

国产200MW空冷机组低压缸喷水系统水源改造以及增设喷头的应用

发表时间：2019-05-16T15:19:30.680Z 来源：《电力设备》2018年第33期 作者： 任伟

[导读] 摘要:神华亿利能源有限责任公司电厂空冷系统设计为三排翅片管，由于散热面积设计不足，夏季高温时，存在低真空时空冷岛散热片热负荷严重增大，影响机组带负荷能力，对低压缸喷水水源进行改造并在喷水管路增设喷头，在汽轮机排气源头减小进入空冷岛热负荷

有效缓解了空冷散热面积设计不足问题。

(神华亿利能源有限责任公司电厂 达拉特旗 014300)

摘要:神华亿利能源有限责任公司电厂空冷系统设计为三排翅片管，由于散热面积设计不足，夏季高温时，存在低真空时空冷岛散热片热负荷严重增大，影响机组带负荷能力，对低压缸喷水水源进行改造并在喷水管路增设喷头，在汽轮机排气源头减小进入空冷岛热负荷有

效缓解了空冷散热面积设计不足问题。本文将对低压缸喷水系统水源改造以及增设喷头的应用进行介绍并且在实际应用中对其效果进行论

证。

关键词:空冷 低压缸 真空

0 引言

三排管200MW直接空冷机组夏季低真空问题以成为影响机组安全、稳定、经济运行的重要问题。通过对神华亿利能源有限责任公司电厂启动过程以及60%以下负荷投入低压缸喷水减温发现，减温效果不明显。除盐水温度常年运行约20°C左右，凝结水温度约60°C左右。除

盐水温度与凝结水温度对比相对较低，既能对低压缸起到降温作用，使机组背压提高，又能起到一级除氧的作用，有效的降低凝结水溶

氧。以及夏季环境温度高时投入喷水减温系统，可以减小空冷系统热负荷。所以降低空冷系统热负荷是提高我们企业效益必须要解决的问

题。通过对上述数据进行分析论证，对低压缸喷水水源进行改造并在喷水管路增设喷头可有效降低空冷岛热负荷，使机组真空提高，并能

降低凝结水溶氧。

1 神华亿利能电厂空冷系统现存在的问题

1.1换热面积偏小

我公司凝汽器采用机械通风直接空冷技术， 由SPX公司设计。每台机组配备20个冷却单元，空冷器管束采用三排管结构，空冷风机全部采用变频控制。

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** 、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。

空冷式换热器介绍 甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司 （兰州石油机械研究所）

空冷式换热器是炼油化工、冶金、电站等行业大量使用的冷却设备。用于冷却各种工业介质。 与其它冷却设备相比： 优点，空冷式换热器使用空气作为冷源，节能、节水效果非常显著； 缺点，占地面积大，一次性投资大。 甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司 （兰州石油机械研究所） 甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司 （兰州石油机械研究所）

空冷器分类：

按冷却介质分为： 干空冷器 湿空冷器 表面蒸发空冷器 按传热元件分为： 列管式换热器 板式空冷器等 甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司 （兰州石油机械研究所）

空冷器应用范围：

干空冷器 可以把介质冷却到高于环境温度200C； 湿空冷器 可以把介质冷却到高于环境温度3~50C； 表面蒸发空冷器 可以把介质冷却到接近环境温度，在特殊情况可以冷却到比环境温度低。可以代替水冷器。

表面蒸发式空冷器是一种将水冷与空冷、传热与传质过程融为一体且兼有两者之长的新型空冷器；它是一种传热效率高、投资省、操作费用低、结构紧凑、节能、节水的高效冷凝冷却设备，在炼油、化工、电力、冶金、制冷、轻工等行业中大量使用。 到目前为止蒸发空冷在全国各大石化企业的酮苯装置、气分装置、烷基化装置、丙烷脱沥青装置、焦化装置、蒸馏装置、催化装置、重整装置、硫磺回收装置、轻烃回收装置等得到了广泛的应用。

表面蒸发空冷器简介 甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司 （兰州石油机械研究所）

组成： 风机、翅片管、喷淋系统、光管管束、水箱 特点： 风机-引风式风机;翅片管-双金属轧片管;喷淋系统-不锈钢、双水泵 光管管束-表面热侵锌、丝堵管箱;水箱-表面玻璃钢防腐

表面蒸发空冷器结构 甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司 （兰州石油机械研究所）

传热机理： 在光管表面形成水膜，靠水膜的 蒸发带走热量。既有空气的温升

和水的温升带走热量，也有水的

气化潜热带走热量。 适用范围： 用于进口温度160-80℃左右的 低温工艺介质的冷凝冷却，可 将介质出口温度冷到接近环境 湿球温度。 可以代替后水冷器和湿空冷器。 表面蒸发空冷器机理 甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司 （兰州石油机械研究所）

Ｖｏ１．３３　ＮＯ．４　Ａｕｇ．２０１４　河北电力技术　ＨＥＢＥＩ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　第３３卷第４期　２０１４年８月　电压互　

图１　ＢＤＪ一３Ａｃ标准三相电能表部分电路原理　然后在检查其它元件时发现运算放大器Ａ７４１集成　电路发热，于是，断开电源将此片取下，放到Ｕ相或　ｗ相上，测试各脚电压均正常，加上额定电压、电流　后功率指示正常，说明此片是好的。测试Ｃ　和Ｇ。、　Ｇ　两只对管的各脚电压均正常，当测试Ｇ　场效应　管脚电压时，发现此管脚电压与其它两相所测的电　压不一样，因此测试此管参数果然漏极电阻发生变　化（变小），此管的漏极电流Ｉ。（即输出电流）的大小　决定于沟道两端电压Ｖ　和沟道电阻ｒ　ａ（即输出电　阻），它们之间的关系为：Ｉ。＝【，Ｄ　／ｒ　ｄ，ｒ　ａ减小，Ｊｏ就　增大，所以导致了ｔｚＡ７４１集成片发热，换同一型号　管子后ｖ相功率指示恢复了正常。但当切断负载　电压、电流后，三相功率仍有显示，按复位键失效，按　其它键出现乱跳字现象，于是进一步观察，发现　Ｍ２７６４ＡＦ１集成片各脚与插座接触不良，其附近的　集成片也有些松动，将它们安牢后，一切故障排除。　撰稿：国网河北省电力公司电力科学研究院　刘润民　节能技术之三＂ｔ－六　空冷凝汽器尖峰冷却节能技术　北方富煤缺水地区发电厂多采用空冷凝汽器，　利用空气直接冷却汽轮机排汽。考虑到投资、冬季　防冻等因素，空冷凝汽器在设计时，一般不会按照　夏季最高温度设计，多依据年平均温度来设计。而　北方地区，冬季、夏季温度差极大，这就造成了机组　在夏季运行时往往真空较低，导致机组热经济性较　差，严重时甚至需要被迫降出力运行，影响机组发　电量。　问题提出：国内外目前解决这一问题主要有２　种方法，一是增加空气冷却器，空冷凝汽器部分乏　汽直接引至强制通风空气冷却器进行冷凝后，回收　至原空冷凝汽器集水井，其实质是增加了空冷凝汽　器的散热面积设计值；二是在空冷风机出口装设由　若干喷头组成的喷雾强化换热装置，喷头喷出的带　压水与风机出口空气接触混合，由于水蒸发过程中　会吸收很大的气化潜热，因此可以有效降低进入散　热器的空气温度，从而提高真空。但该技术对空冷　凝汽器表面的洁净程度要求较高，只有表面充分冲　洗干净才能达到预期效果。　推荐方法：采用吸收式热泵技术，利用空冷机　组回热抽汽作为热泵驱动蒸汽，提取空冷凝汽器部　分乏汽余热至凝结水中，以减少夏季空冷凝汽器的　冷却负荷，从而高效节能的解决空冷凝汽器夏季因　冷却能力不足造成的真空偏低，甚至影响机组出力　的实际问题。　工艺流程：系统分为动力回路、低温余热回路　・　５４　・　和高温水回路３个闭式循环。（１）动力回路：驱动　蒸汽取自汽轮机组低压缸某段抽汽，经其减温器减　温后进入吸收式热泵的热泵发生器，放出热量凝结　成水。根据其凝水设计回收的温度，进入空冷机组　凝结水管路。（２）低温余热回路：空冷凝汽器部分　乏汽引至吸收式热泵，在吸收式热泵蒸发器内放热　后进入空冷凝汽器凝结水箱。（３）高温水回路：原　空冷凝汽器凝结水箱内分流出的部分凝结水经吸　收式热泵的热泵吸收器和冷凝器设备加热后，进入　空冷机组凝结水管路。工艺流程示意见图１。