空冷尖峰冷却所需历史数据

２０１４　ＮＯ．０１（上）　工业技术　

发式空气冷却器解决直接空冷系统夏季高负荷研究　

黄兴晨　（哈尔滨空调股份有限公司，黑龙江哈尔滨１５００７８）　

摘要：本文分析现有电站直接空冷系统夏季高负荷的原因，并提出了几种解决方案，其中针对蒸发式空冷器做出了详　细介绍。概述了蒸发冷却技术的工作原理，并详细介绍了直冷系统中并联蒸发式空冷器的工艺流程，及蒸发式空冷器在　直冷系统中起到的关键作用，同时也提出了采用这种复合式空冷系统还需要进一步解决的问题。　关键词：直接空冷系统；蒸发式空冷凝汽器；夏季高负荷；不满发　中图分类号：ＴＫ２．２３　文献标识码：Ａ　

自２０世纪９Ｏ年代初开始，国内大　型蒸汽发电机组汽轮机应用直接空冷凝汽　器系统，并在北方地区取得了很好的运行　效果。鉴于日益突　的能源矛盾及节约能　源政策的紧迫要求，加之企业本身面对市　场竞争和运行费用降低的成本要求，如何　为发电机组配置最优的凝汽冷却系统，提　高机组运行效率以及机组运行的安全可靠　性，从而降低机组能耗，越来越受到电站　企业和电力科技工作者的重视。　本文对采用蒸发式空气冷却器来解　决直接空冷系统夏季高负荷，发电站不能　满发问题进行初步探讨。　一、直接空冷系统夏季负荷过高的　分析　电站冷却系统主要指汽轮机排汽端　凝汽冷却系统，它将汽轮机排出的已做完　功后的乏汽冷凝成冷凝水，回流到凝结水　箱后再通过水泵送回锅炉燃烧继续循环。　凝汽冷却系统作为发电机组热力循环过程　中重要环节，对于整个热力发电厂的安全　经济运行具有决定性的影响。　由于直接空冷凝汽器属于表面热交换　器，对当地气候条件的波动十分敏感，经　常会受到周围环境中风速、风向、温度的　影响，特别是在炎热的夏季，当外界环境　温度达到３５％以上时，散热器入口空气温　度就会变高，换热温差减小，空冷凝汽器　散热效果变差，导致机组背压高；另若横　向风速超过５ｍ／ｓ或者风向改变后，空冷　岛周围的空气流场也会发生相应变化，也　会在空冷凝汽器周围产生热风回流现象，　导致散热器入口热量无法散出，凝汽器散　热效率大幅降低，机组背压发生波动，从　而直接影响机组正常工作，引起机组出力　受阻，被迫降负荷，机组夏季尖峰时刻真　空度急剧下降情况时有发生，机组无法稳　定运行。因此如何解决直接空冷机组安全　度夏，就成为发电厂提高发电机组运行效　率以及保证机组安全运行的重要问题。　二、解决方案　１对于新建电厂空冷岛的度夏问题，　其在空冷岛设计初期，就考虑度夏的各种　方案，归纳总结如下：　（１）增加空冷岛散热面积　设计方在设计初期根据项目所在地　区的气候，考虑空冷岛的散热面积设计裕　量，通常在５％～１０％左右，裕量小不能　解决度夏问题，裕量大电厂初期投资大，　减少能耗的目的。　而且使用率不高，冬季防冻困难容易发生　冻结。　（２）增加喷雾系统　此方案主要靠冷却水雾化后降低环　境温度来实现增强换热的效果，投资小，　安装方便，操作简单。　（３）增加水冷器或冷却塔　此方案换热效果好，但占地面积大，　电厂初期投资大，而且耗水量过大，不符　合节能节水要求。　目前，电厂采取的主要方式是适当　增加空冷岛散热面积与增加喷雾系统相结　合。第（３）种方案由于存在一定弊端，　在实际工程中应用较少。　２蒸发式空气冷凝器技术分析　（１）蒸发式空气冷却器的技术特点　蒸发空冷器是一种将水冷与空气冷　却、传质传热过程融为一体的高效冷凝冷　却设备。其工作原理，是用泵将下部贮水　池中的循环水输送到位于水平放置的光管　（或翅片管）管束上方的喷淋分配器，由　分配器的喷嘴将冷却水向下喷淋道热管表　面，使管外表面湿润并形成连续的水膜。　同时用风机将空气从设备的下部空气吸人　窗吸入，自下而上掠过管束。　蒸发空冷器适用于入口温度低于　８０℃的介质的冷凝冷却，同时利用冷却水　的潜热和显热，冷却后介质出口温度，可　接近于环境湿球温度。　以上得知，蒸发式空气冷却器比较　适合作为直接空冷的尖峰冷却器使用。　（２）工艺流程　在直接空冷系统中将蒸发式空冷器　与空冷岛并联使用这种形式可称为复合式　空冷系统。　此种联接方式可充分发挥蒸发空冷　器降温能力强的特点，而且在不启用蒸发　空冷器时，可通过三个阀门将蒸发空冷系　统隔离出来，方便维修检查，降低能耗。　（３）蒸发式空冷器在空冷系统中的　作用　①保证夏季高温安全满发，缩短或　消除不满发小时数　蒸发式空冷凝汽器可以在夏季尖峰　时刻稳定运行，以微量的水量来降低凝汽　器背压及背压变化差，大大提高汽轮机运　行的可靠性和稳定性，实现提高峰荷出力，　②气温高于１６摄氏度时，保持设计　背压，降低煤耗　并联蒸发式空冷系统后，使整个空　冷系统的换热能力增强，降低空冷岛的负　荷，使汽轮机的背压降低，提高汽轮机的　效率，降低煤耗。　③增大整个空冷系统的安全系数，　降低意外情况发生时的损失　在非高温时段满负荷运行蒸发空冷　器，可使空冷岛的风机轮流检修，避免空　冷岛发生故障时影响发电机组正常运行。　３采用本系统时还需进一步解决的的　问题　采用这种复合式空冷系统，我们还　要分析该空冷系统可能存在的问题，充分　考虑应对措施，从而最大限度地减小其对　空冷系统的影响。以保证电站安全运行。　如何更经济的采用本循环系统，还　要有以下几方面要注意的问题：　（１）在喷水时，如果换热管外表金　属温度较高，水中的钙、镁离子变成钙、　镁盐而结垢影响换热。需要定期除垢，并　且净化水质。　（２）腐蚀问题。蒸发式冷凝凝汽器　外壳由于常年处于水与空气的潮湿环境　下，易于腐蚀，从而严重影响产品寿命。　因此蒸发式冷凝凝汽器换热管热浸锌处理　或不锈钢板质量要严格把好关。　（３）该系统汽轮机的排气压力和空　冷系统的冷却能力及抽真空系统之间关系　复杂，应充分做好电气控制方面的考虑。　（４）除盐水的消耗占蒸发式空冷器　总能耗的５０％～６５％，如何保证蒸发冷却　器的最佳运行状态，应该做进一步的实验　研究。　结语　近年北方地区夏季高温时间延长，　原有直接空冷系统大部分都不能满足夏季　安全运行，不满发小时数逐年增加，使电　站的经济效益降低。在这种情况下，在系　统中增加蒸发空冷器增强整个空冷系统的　换热能力，提高电站运行的经济性，是解　决直接空冷系统现有问题的上佳选择。　参考文献　【１】张卓澄．大型电站凝汽器『Ｍ１．北京：　机械工业出版社．１９９３：８－９．

电厂余热利用与尖峰冷却改造探析

摘要：当前很多火电厂在进行节能改造的过程中都十分重视余热的利用，为进一步提高电厂的余热利用效果，研究了电厂不同余热利用方案，并以山西某热电厂的节能改造工程为基础，提出了可采用前置凝汽器+热泵(溴化锂吸收式)+尖峰加热器的火电厂乏汽利用方案，这样不仅有效利用空冷乏汽余热，而且在夏季有效降低机组背压，经实际应用验证，达到了预期效果，可为类似工况下的电厂节能改造提供参考。

关键词：电厂；余热利用；尖峰冷却；策略；效果

引言：火电厂锅炉燃烧过程中，由于燃煤条件与运行水平的不同，会导致各种热损失，其中排烟热损失占锅炉全部热损失的一半以上，同时排烟温度每上升30℃，锅炉效率降低1%，机组标煤耗增加3g/kW·h。因此，如何有效利用乏汽热量是目前火力发电厂都关注的一个重要问题。

1、电厂配置及改造方案研究

1.1配置情况

山西某热电有限公司为2 x 300MW直接空冷供热机组，型号CZK250/N300-16.7/538/538，铭牌功率为300MW，设计背压17kPa，夏季满发背压34kPa。直接空冷系统设计面积692091㎡，夏季环境温度33℃时，汽轮机背压34kPa。机组额定采暖抽汽量500t/h，抽汽参数：P=0.4MPa，T=248℃。

1.2改造方案及原因分析

1.2.1前置凝汽器+热泵(溴化锂吸收式)+尖峰加热器方案

该方案如图1所示，凝汽器利用汽机乏汽，热泵利用汽机抽汽和部分乏汽，尖峰加热器利用汽轮机抽汽。

本方案额定供热工况下外网50℃热网回水经前置凝汽器热交换吸收乏汽余热到69℃，此时机组背压需提高至夏季设计背压34kPa；再进热泵内加热至90℃，最后至热网首站，利用机组中缸抽汽加热至115℃。机组配置1台155 MW前置凝汽器+3台38.5MW热泵机组，前置凝汽器、热泵机组和热网首站为串联系统，当其中任何一个系统有故障时，其余系统均可保证供热率≥65%，满足规程供热安全要求。

火力发电厂空冷岛增加喷雾降温系统的分析　

张军战西安吉意创新科技有限公司　陕西西安７１ＯＯ３２　

【摘　要】空冷机组经过几十年的运行实践，在夏季运行中存在种种问题影响系统背压：真空严密性、散热器单元清洁度、自然风　

向气向等。如夏季酷暑气温高、背压高达５　０　Ｋ　Ｐ　ａ，而影响机组带不满负荷。限制１　０—２　０％的额定出力，严重制约机组经济运行及安全　

满发电。由于我国电网缺乏调峰容量，夏季用电负荷大，电网要求空冷机组夏季需带满负荷且年不满发小时数越少越好。　

【关键字】背压　尖峰冷却　

中图分类号：ＴＭ６２１文献标识码：　文章编号：ｌ００９－４０６７（２０１０）０７—６６－０１　

在缺水地区，新投机组的凝汽设备大多采用了直接空冷系统，从目前　

投用的多台３００ＭＷ直接空冷机组的实际运行情况看，其夏季低真空问题已　

成为影响机组安全经济运行的主要问题。从空冷机组的设计看，其考核工　

况，通常以环境温度３３℃左右、背压３２ｋＰａ－－３５ｋＰａ设计。尤其是几年前　

设计的空冷机组，由于当时煤价较低，为减小初投资，通常设计有一定的　

“不满发小时数　。而实际运行中，受主机排汽热负荷偏大、真空系统严密性　

差、风机出力不足等不利因素的影响，机组的背压往往高于其设计特性所对　

应的背压水平５ｋＰａ－－１０ｋＰａ，这样必然增加机组的“不满发小时数”。因此　

在设法控制并解决上述不利因素的同时，从改善空冷系统换热条件出发，通　

过装设喷雾减温系统，可起到有效降地空冷散热器人口温度，提高系统真空　

的作用。　

一、喷雾降温系统简介　

在空冷风机室内装设由若干喷头组成的喷雾强化换热系统，除盐水通　

过喷头以一定的喷射角向其四周喷射细小颗粒的雾状水滴，与风机出口的空　

气接触混合，通过传热、传质，形成气、汽、水　昆合物，水在蒸发的过程中　

会吸收很大的汽化潜热，有效的降低进入散热器的空气温度，而部分未蒸发　

的水雾在通过换热面时还会起到强化换热的效果。　

二、喷雾降温系统的组成　

第1章 发电厂空冷技术

第2.1节 空冷技术概述

随着电力工业的迅速发展，火力发电厂中的大容量高参数汽轮发电机组不断增加。这些机组在燃用大量煤炭的同时，也耗用大量水资源。电力工业的发展速度，建设规模，规划布局本应与国民经济的发展相适应，但由于受到煤和水资源的制约而不能合理安排。在富煤地区，往往由于缺水而不能就地兴建电厂，因此丰富的煤炭资源不能尽早开发与利用，这在宏观经济上无疑是极大的损失。发电厂汽轮机凝汽设备系统采用的空气冷却系统（简称发电厂空冷系统），就是为解决在“富煤缺水”地区或干旱地区建设火力发电厂而逐步发展起来的。

发电厂空冷技术从提出到现在，约有50年的历史，并在国际上有了迅速发展。目前已出现单机容量686MW的空冷机组。在干旱地区，空冷机组发展极为迅速，并出现了多种类型，如直接空冷，间接空冷，干湿联合冷却机组等。发电厂空技术已经成为当前发电厂建设中的一个热门课题。

国内的空冷技术研究工作始于60年代中期，而大容量空冷机组的建设只是近几年的事。山西省第二发电厂的两台200MW空冷机组相继于1987年，1988年投产，两台机组均采用引进的匈牙利海勒式空冷系统，于国产汽轮机发电机组配合使用。投产以来，运行稳定，节水效果显著。据理论计算机实测结果，于同容量湿冷机组相比，空冷机组冷却系统本身可节水97%以上，全长性节水约65%。一般，1m3/s的水可建设1000MW湿冷机组，而建设1000MW空冷机组只需0.35m3/s的水。因此相同数量的水可建设的空冷机组规模比湿冷机组的规模达三倍，这充分显示了空冷技术节水的优越性及其推广使用的广口前景。

我国水资源相对贫乏。有关统计数字表明，人均占有水量只及世界人均占有量的1/4，居于贫水国家之列，而且全国水资源的时空分布极不平衡，随着工农业生产的发展，许多城市及地区相继出现生产与生活用水日益紧张的局面，水已成为制约国民经济发展的主要因素之一。特别是我国的“三北”（华北，东北，西北）地区，煤炭资源丰富，但水资源十分贫乏，特别是华北和西北地区，其年平均水产模数尚不足全国平均数的1/3。水资源的贫乏增加了将丰富的煤炭就地转化成为电力的困难，采用空冷机组正式解决上述矛盾的有效途径。