火电厂空冷技术.doc

《火电厂空冷技术》论文

我国火电厂直接空冷系统简介及应用现状

学 院 山西大学工程学院
专 业 热能与动力工程
班 级 动本0718班
学 号 0742021816
姓 名 高武鹏
指导教师 张国庆

我国火电厂直接空冷系统简介及应用现状

摘要：我国华北、西北、东北地区普遍寒冷缺水，电站建设往往受制于水源。作为一项在富煤缺水地区很有前途的生产方式，空冷技术已经显示出巨大的发展潜力。空气冷却分为间接冷却和直接空冷两种，与间接空气冷却相比，直接空冷机组更适于寒冷的地区运行，其最大特点是防冻性能好、节水、占地面积小、投资低、更环保。
关键词：火电厂 直接空冷系统 简介 应用现状
正文
1．我国火电厂直接空冷系统
1．1直接空冷系统的特点
无论是直接空冷，还是间接空冷电厂，经过几十年的运行实践，证明均是可行的。但不排除空冷系统在运行中，存在种种原因引发的问题，如严寒、酷暑、大风、系统设计不够合理、运行管理不当等。
这些问题有的已得到解决，从国内已投运的200MW空冷机组运行实践证明了这一点。
从运行电站空冷系统比较，直接空冷系统具有主要特点
(1)背压高；
(2)由于强制通风的风机，使电耗大；
(3)强制通风的风机产生噪声大；
(4)钢平台占地，要比钢筋混凝土塔为小；
(5)效益要比间接冷却系统大30％左右，散热面积要比间冷少30％左右；
(6)造价相比经济。
2．直接空冷系统的组成和范围
2．1直接空冷系统的热力系统
直接空冷系统，即汽轮机排汽直接进入空冷凝汽器，其冷凝水由凝结水泵排入汽轮机组的回热系统。
2．2直接空冷系统的组成和范围
自汽轮机低压缸排汽口至凝结水泵入口范围内的设备和管道，主要包括：
(1)汽轮机低压缸排汽管道；
(2)空冷凝汽器管束；
(3)凝结水系统；
(4)抽气系统；
5)疏水系统；
(6)通风系统；
(7)直接空冷支撑结构；
(8)自控系统；
(9)清洗装置。
3．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换是在表面式空冷凝汽器内完成。在直接空冷换热过程中，利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态下的汽轮机排出的热介质饱和蒸汽冷凝，最后冷凝后的凝结水经处理后送回锅炉。图1为直接空冷系统工作流程图

4．我国直接空冷系统有待研究的几个问题
直接空冷系统在国内处于起步阶段，在设计和运行上均缺乏更多经验，电厂业主关注的不仅是空冷系统设计优化的经济性，更关心的是空冷系统的安全性，所谓安全性主要包括两个方面：一是夏季高温能否保证设计考核点的满发，二是在冬季低温条件下能否有效防冻。为此，在直接空冷系统设计和运行过程中有必要研究和总结以下几方面的课题：
4．1大风影响
直接空冷系统受不同风向和不同风速影响比较敏感，特别是风速超过3．0m／s以上时，对空冷系统散热效果就有一定影响，特别是当风速达到6．0/s以上时，不同的风向会对空冷系统形成热回流，甚至降低风机效率。为了使大风的影响降低到最低限度，设计上必须研究夏季高温时段，某一风速出现最大频率的风向，在设计布置时应避开，甚至适当拉大与A列的距离。在运行期间通过气象观测收集有关数据，根据电厂发电负荷的变化进行总结，工程实施前进行必要的物模或数模试验，以指导设计和今后运行采集的数据进行对比总结。
4．2热风再回流
电厂运行时，冷空气通过散热器排出的热气上升，呈现羽流状况。当大风从炉后吹向平台散热器，风速度超出8m／s，羽流状况要被破坏而出现热风再回流。热气上升气流被炉后来风压下至钢平台以下，这样的热风又被风机吸入，形式热风再循环。甚至最边一行风机出现反向转动。在工程上是增设挡风墙来克服热风再循环，挡风墙高度要通过设计而确定。
4．3平台高度
支撑结构平台高度与电厂总体规划、空冷系统自身的要求综合考虑。平台高度的确定原则是使平台下部有足够的空间，以利空气能顺利地流向风机。平台越高，对进风越有利，但增加工程造价。如何合理确定平台高度，目前没有完善的理论公式，各家只有习惯的经验设算，解决此问题的途径是根据多家经验，通过不同条件的模型计算和现场运行期间的测试，研究总结出一个较理想的计算方法。
4．4防冻保护
直接空冷系统的防冻是影响电厂安全运行的一个重要问题，从国外设计和运行经验有许多措施来保证防冻是有效的。
a．设计上采用合理的顺流与逆流面积比，即K／D结构。对严寒地区“K／D”取小值，对炎热地区取大值。
b.加设挡风墙，预防大风的袭击。
c．采用能逆转风机，以形成内部热风循环。
d．正确计算汽机排汽压力与环境气温的关系，以确定风机合理运行方式。
e．先停顺流单元风机，后停逆流单元风机
f.严格控制凝结水的过冷度。
g．严格控制逆流管束出口温度，及时调节逆流风机的运行时数。以上是设计和运行两方面对防冻保护的一些措施，如何应用合理得当，仍要在设计和现场根据不同的工程条件进行必要的研究和总结。
5．我国直接空冷系统的使用现状
我国20世纪60年代开始了直接空冷系统研究工作。哈尔滨工业大学、哈尔滨空调机厂、西北电力设计院等进行了大量的试验工作。近几年投产运行的直接空冷机组有很多，例如大同平旺电厂2×200 MW直接空冷机组、榆社电厂2×300 MW直接空冷机组、长治彰山电厂2×300 MW直接空冷机组、大同第二发电厂的我国首台600 MW直接空冷机组及2007年7月试运行的邯郸龙山电厂2×600 MW直接空冷机组等。目前在我国的华北、西北地区，人均淡水拥有量仅为全国平均水平的1/4，而煤炭资源却非常丰富，主要分布在山西、陕北、宁夏南部、甘肃的东部和南部、新疆的哈密和北疆地区，煤质好、储量丰富，同时接壤的哈萨克斯坦、外蒙都有廉价丰富的煤炭资源，这为发展火力发电产业确定了良好的外部资源。在北方地区，常年气温较低，年平均气温在15℃左右，特别在西北地区，常年平均气温不到10℃，并且许多地区属常年多风地区，空气流动性强，又属干旱地
区，空气相对湿度小，空气的洁净程度也高，这为空冷机组的冷却系统优化.提高循环效率提供了良好的外界环境条件。另外，在北方地区由于气候寒冷的原因，冬季的家庭和工厂生产办公都需要采暖，且采暖期长达150～200 d之久，需要用大量的热负荷，一些城市为了采暖建了许多燃煤锅炉房，该锅炉换热效率低.粉尘、烟尘污染大，给城市环境造成极大的污染，而采用集中热电联产供暖方式，则可极大的解决上述供热低效问题和环境污染问题，且供热稳定性好，同时也提高了电厂的循环效率，特别对空冷机组而言，可以弥补由于空冷形式机组热效率降低而造成电厂总体成本的上升，在达到了节水目的同时，减少了能源的消耗。
6．结语
我国是一个水资源缺乏的国家，淡水资源尤其匮乏，直接空冷技术在节约用水、降低耗水量、降低能耗等方面发挥着不可替代的优势，它将是我国经济持续发展的必行之路。我国目前总装机容量已达3亿kW,其中火电机组约占3/4,火电机组中100～210MW的机组台数居多,100MW以下容量的机组台数也为数不少。有相当一批50MW及以下的发电机是50～60年代投运的,已超期服役多年,应该淘汰了;有一部分100～210MW汽轮发电机,例如100MW氢冷、125MW双水内冷和200MW氢冷发电机是60～70年代投运的,也接近退役年限。如果以上这些发电机可以更换的话,则有几千万千瓦的容量,数量是可观的。今后如果空冷技术不断改进提高,能应用到300MW级机组上,那么今后可采用300MW级的空冷发电机来替代目前的双水内冷式水氢冷的300MW以下汽轮发电机,因此,可以说空冷发电机在我国电力系统中是大有市场的。
参考文献：
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(Miliaras,ES.TheAir-coolingPowerPlants[M].Beijing:ChinaMachinePress,
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(DING Er-mou.The Air-cooling Technology of Air-cooling Power Plants
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[3]谢林.直接空冷技术的发展和应用[J].电力学报,2006(2):68-71.