浅谈电厂空冷机组系统
张巧平+唐敏
【摘 要】 电厂采用空冷系统可以大幅度降低电厂耗水量，在节水方面有显著的效果，因而空冷机组得到了越夹越多的应用。
【关键词】 直接空冷系统；间接空冷系统
Talking about the power plant air cooling unit system
Zhang Qiao-ping,Tang Min
(Shaanxi reached China Power Engineering Co., Ltd Xi'an Shanxi 710032)
【Abstract】 Plants using air-cooling system can greatly reduce power plant water consumption, a significant effect on water conservation, and thus get more air cooling unit more applications folder.
【Key words】 Direct Air Cooling System;Indirect air cooling system
1. 概述
（1）空冷系统是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引起的蒸发、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。由于空冷系统采用了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所构成的密闭系统，所以没有湿冷系统中循环冷却水的各种损失，使电厂的全厂总耗水量降低80%左右。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。
（2）电厂空冷系统分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。
2. 空冷系统
2.1 直接空冷系统。
（1）直接空冷系统是汽机的排汽直接用空气冷却，汽轮机的排汽排至室外的空冷凝汽器中，并由蒸汽分配管道间空冷冷凝器分配蒸汽，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。直接空冷系统主要包括以下部分:空冷凝汽器，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。
（2）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%～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。
（3）冷凝所需要的冷空气由轴流冷却风机从大气中吸入，并吹间换热器翅片。风机采用变频控制，系统可通过控制启停风机台数和对风机转速进行调整来控制进风量，能灵活的适应机组变工况运行，并且起到很好的防冻作用。
（4）抽真空系统由3×1O0%水环真空泵组成。泵连接逆流管束的顶部和主排汽管道。在启动的时候，不凝气体在抽真空系统中被压缩，并排到大气中。在部分排汽支路管道上设置蒸汽隔离阀，当冬季汽轮机低负荷运行或启动时，切断某几个散热端的阀门，将热量集中在剩余的散热端中，增加热负荷达到防冻目的。为防止灰尘附着凝汽器翅片影响系统散热效果，设立冲洗系统，冲洗系统由冲洗水泵以及管道阀门组成。
（5）为减少系统容积，大型机组的空冷凝汽器一般布置在紧靠汽机房A列柱外的平台上。为适应机组变工况运行相维护，空冷凝汽器被分为几组，每组由相同冷却单元组成，每个冷却单元由“人”型的冷却器排架构成，每个冷却单元下面设一台轴流风机。
（6）直接空冷系统为一次冷却，主要优点有:不需中间换热介质，换热温差大，冷凝效果好;冬季防冻措施比较灵活可靠; 占地少;节省投资。不足之处是:汽轮机背压变幅大;真空系统庞大;风机群噪声大;厂用电高。 直接空冷机组原则性汽水系统见图1。
（7）2×300MW直接空冷机组设两套空冷凝汽器，每台机组空冷凝汽器共有6排冷凝器，每排冷凝器包括4个顺流管束和1个逆流管束以及5个单元空气供应系统(包括变频风机)。共计24个顺流管束、6个逆流管束和30台风机。
2.2 间接空冷系统。
间接空冷系统又分为带混合式凝汽器(海勒式)和带表面式凝汽器(哈蒙式)的两种系统。
2.2.1 混合式间接空冷系统(海勒式)。
（1）混合式间接空冷系统工艺流程是汽轮机排汽排至安装在汽机房内的混合式凝汽器内与冷却水直接接触冷却，混合的冷凝水一小部分经精处理后送至再热系统，其余的经循环水泵升压后回至室外的空冷塔散热器，与空气对流换热冷却后通过水轮机或节流阀调压后回至混合式凝汽器循环使用。
（2）混合式凝汽器的间接空冷系统主要由喷射式凝汽器与空冷塔构成。系统中的冷却水是高纯度的中性水，空冷塔散热器外侧装有百叶窗，百叶窗的开度可调，可控制通风量，从而控制冷却性能。当环境温度较低时，关闭百叶窗，防止散热器冻坏。
（3）系统特点:两次换热，凝结水与循环水混合冷却，运行分正压和微正压两部分，需设大规模的凝结水精处理设备，增设了水轮机和调节阀这样的大型设备，循环水泵必须紧靠凝汽器布置，为防止水泵汽蚀需设大型泵坑，需设大型冷却塔。因此，优点是以微正压的低压水系统运行，较易掌握，年平均背压低。缺点是设备多、基建投资高、自动控制系统复杂、全铝制散热器的防冻性能差。
（4）混合式间接空冷机组原则性汽水系统见图2。
2.2.2 表面式间接空冷系统(哈蒙式)。
（1）表面式间接空冷系统与常规湿冷系统基本相同，不同的是空冷塔代替湿冷塔。工艺流程为汽轮机排汽排至安装在汽机房内的表面式凝汽器内，经与循环水换热后，由凝结水泵升压回至再热系统，换热后的循环水回至安装在室外空冷塔内的表面凝汽器内，与空气换热后经循环水泵升压，送回至汽机房内的〖LL〗表面式凝汽器循环使用。
（2）该系统由表面式凝汽器与空冷塔构成。与常规的湿冷系统基本相仿，不同之处是用表面式对流换热的空冷塔代替混合式蒸发冷却换热的湿冷塔，通常用不锈钢管凝汽器代替铜管凝汽器，用碱性除盐水代替循环水，用密闭式循环冷却水系统代替开敞式循环冷却水系统。 该系统采用自然通风方式冷却，将散热器装在自然通风冷却塔中。
（3）系统优点是节约厂用电，设备少，循环水与凝结水分为两个系统，两水质可按各自的要求分别处理，系统简单、设备少，缺点是两次换热，热效率相对较低，空冷塔占地面积大，基建投资高。
（4）表面式间接空冷机组原则性汽水系统见图3。
3. 结束语
随着电厂直接空冷技术的发展，电厂直接空冷技术在我国北方地区的应用越来越多，也积累了丰富的运行经验，特别是严寒季节的防冻问题也得到了很好的解决。随着空冷设备的国产化，空冷技术在我国的应用将越来越广泛。
［文章编号］1619-2737（2014）06-26-362
【摘 要】 电厂采用空冷系统可以大幅度降低电厂耗水量，在节水方面有显著的效果，因而空冷机组得到了越夹越多的应用。
【关键词】 直接空冷系统；间接空冷系统
Talking about the power plant air cooling unit system
Zhang Qiao-ping,Tang Min
(Shaanxi reached China Power Engineering Co., Ltd Xi'an Shanxi 710032)
【Abstract】 Plants using air-cooling system can greatly reduce power plant water consumption, a significant effect on water conservation, and thus get more air cooling unit more applications folder.
【Key words】 Direct Air Cooling System;Indirect air cooling system
1. 概述
（1）空冷系统是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引起的蒸发、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。由于空冷系统采用了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所构成的密闭系统，所以没有湿冷系统中循环冷却水的各种损失，使电厂的全厂总耗水量降低80%左右。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。
（2）电厂空冷系统分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。
2. 空冷系统
2.1 直接空冷系统。
（1）直接空冷系统是汽机的排汽直接用空气冷却，汽轮机的排汽排至室外的空冷凝汽器中，并由蒸汽分配管道间空冷冷凝器分配蒸汽，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。直接空冷系统主要包括以下部分:空冷凝汽器，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。
（2）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%～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。
（3）冷凝所需要的冷空气由轴流冷却风机从大气中吸入，并吹间换热器翅片。风机采用变频控制，系统可通过控制启停风机台数和对风机转速进行调整来控制进风量，能灵活的适应机组变工况运行，并且起到很好的防冻作用。
（4）抽真空系统由3×1O0%水环真空泵组成。泵连接逆流管束的顶部和主排汽管道。在启动的时候，不凝气体在抽真空系统中被压缩，并排到大气中。在部分排汽支路管道上设置蒸汽隔离阀，当冬季汽轮机低负荷运行或启动时，切断某几个散热端的阀门，将热量集中在剩余的散热端中，增加热负荷达到防冻目的。为防止灰尘附着凝汽器翅片影响系统散热效果，设立冲洗系统，冲洗系统由冲洗水泵以及管道阀门组成。
（5）为减少系统容积，大型机组的空冷凝汽器一般布置在紧靠汽机房A列柱外的平台上。为适应机组变工况运行相维护，空冷凝汽器被分为几组，每组由相同冷却单元组成，每个冷却单元由“人”型的冷却器排架构成，每个冷却单元下面设一台轴流风机。
（6）直接空冷系统为一次冷却，主要优点有:不需中间换热介质，换热温差大，冷凝效果好;冬季防冻措施比较灵活可靠; 占地少;节省投资。不足之处是:汽轮机背压变幅大;真空系统庞大;风机群噪声大;厂用电高。 直接空冷机组原则性汽水系统见图1。
（7）2×300MW直接空冷机组设两套空冷凝汽器，每台机组空冷凝汽器共有6排冷凝器，每排冷凝器包括4个顺流管束和1个逆流管束以及5个单元空气供应系统(包括变频风机)。共计24个顺流管束、6个逆流管束和30台风机。
2.2 间接空冷系统。
间接空冷系统又分为带混合式凝汽器(海勒式)和带表面式凝汽器(哈蒙式)的两种系统。
2.2.1 混合式间接空冷系统(海勒式)。
（1）混合式间接空冷系统工艺流程是汽轮机排汽排至安装在汽机房内的混合式凝汽器内与冷却水直接接触冷却，混合的冷凝水一小部分经精处理后送至再热系统，其余的经循环水泵升压后回至室外的空冷塔散热器，与空气对流换热冷却后通过水轮机或节流阀调压后回至混合式凝汽器循环使用。
（2）混合式凝汽器的间接空冷系统主要由喷射式凝汽器与空冷塔构成。系统中的冷却水是高纯度的中性水，空冷塔散热器外侧装有百叶窗，百叶窗的开度可调，可控制通风量，从而控制冷却性能。当环境温度较低时，关闭百叶窗，防止散热器冻坏。
（3）系统特点:两次换热，凝结水与循环水混合冷却，运行分正压和微正压两部分，需设大规模的凝结水精处理设备，增设了水轮机和调节阀这样的大型设备，循环水泵必须紧靠凝汽器布置，为防止水泵汽蚀需设大型泵坑，需设大型冷却塔。因此，优点是以微正压的低压水系统运行，较易掌握，年平均背压低。缺点是设备多、基建投资高、自动控制系统复杂、全铝制散热器的防冻性能差。
（4）混合式间接空冷机组原则性汽水系统见图2。
2.2.2 表面式间接空冷系统(哈蒙式)。
（1）表面式间接空冷系统与常规湿冷系统基本相同，不同的是空冷塔代替湿冷塔。工艺流程为汽轮机排汽排至安装在汽机房内的表面式凝汽器内，经与循环水换热后，由凝结水泵升压回至再热系统，换热后的循环水回至安装在室外空冷塔内的表面凝汽器内，与空气换热后经循环水泵升压，送回至汽机房内的〖LL〗表面式凝汽器循环使用。
（2）该系统由表面式凝汽器与空冷塔构成。与常规的湿冷系统基本相仿，不同之处是用表面式对流换热的空冷塔代替混合式蒸发冷却换热的湿冷塔，通常用不锈钢管凝汽器代替铜管凝汽器，用碱性除盐水代替循环水，用密闭式循环冷却水系统代替开敞式循环冷却水系统。 该系统采用自然通风方式冷却，将散热器装在自然通风冷却塔中。
（3）系统优点是节约厂用电，设备少，循环水与凝结水分为两个系统，两水质可按各自的要求分别处理，系统简单、设备少，缺点是两次换热，热效率相对较低，空冷塔占地面积大，基建投资高。
（4）表面式间接空冷机组原则性汽水系统见图3。
3. 结束语
随着电厂直接空冷技术的发展，电厂直接空冷技术在我国北方地区的应用越来越多，也积累了丰富的运行经验，特别是严寒季节的防冻问题也得到了很好的解决。随着空冷设备的国产化，空冷技术在我国的应用将越来越广泛。
［文章编号］1619-2737（2014）06-26-362
