電站空冷系統(tǒng)介紹

電站空冷系統(tǒng)

內(nèi)容目錄1電站空冷技術(shù)的發(fā)展2空冷系統(tǒng)的種類及工作原理3空冷機組的適用范圍4空冷系統(tǒng)的選擇5空冷機組的經(jīng)濟性1.電站空冷技術(shù)的發(fā)展起源：20世紀三十年代起源于德國。國外電站空冷技術(shù)的應(yīng)用：20世紀30年代應(yīng)用于小型機組……50年代海勒教授發(fā)明了噴射式（混合式）間接空冷系統(tǒng)……70年代哈蒙教授提出了表面式間接空冷……80年代末采用空冷技術(shù)的發(fā)電機組容量以達到600MW?？绽浼夹g(shù)在世界上得到了廣泛應(yīng)用。1.電站空冷技術(shù)的發(fā)展國內(nèi)電站空冷技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展歷程：1966年我國開始研究空冷技術(shù)，并進行工業(yè)性試驗－試驗機組25MW，文化大革命中夭折。1984年我國開始建設(shè)第一臺引進型混合式間接空冷機組－大同第二熱電廠5＃、6＃機組。1994年我國第一臺自主設(shè)計、設(shè)備國產(chǎn)化的表面式間接空冷機組－太原第二熱電廠4＃、5＃機組。2000年建設(shè)我國第一臺直接空冷6MW機組－2001年發(fā)電2003年我國第一臺200MW機組直冷機組發(fā)電（大一）。2004年我國第一臺300MW機組直冷機組發(fā)電（漳山）。2005年我國第一臺600MW機組直冷機組發(fā)電（大二）。1.電站空冷技術(shù)的發(fā)展

2010年12月在寧夏華電靈武電廠投產(chǎn)了2×1000MW超超臨界直接空冷機組，是世界上參數(shù)最高、單機容量最大的直接空冷機組。至2010年底我國300MW級以上空冷機組共建成投產(chǎn)150臺左右。無論在數(shù)量上還是在單機容量上我國的空冷機組都走在了世界前列。是世界上擁有空冷機組最多的國家。2002年開始我國的電站空冷技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。

3.電站空冷系統(tǒng)的種類電站空冷系統(tǒng)的種類

→直接空冷系統(tǒng)電站空冷系統(tǒng)→→表凝式冷系統(tǒng)

→間接空冷系統(tǒng)→

→混凝式間冷系統(tǒng)2.電站空冷系統(tǒng)的種類直接空冷系統(tǒng)：機力通風的直接空冷系統(tǒng)…自然通風的直接空冷系統(tǒng)…機力通風和自然通風結(jié)合式直接空冷系統(tǒng)…間接空冷系統(tǒng)：表面式（哈蒙）自然通風間冷系統(tǒng)…垂直和水平表面式（哈蒙）機力通風間冷系統(tǒng)…垂直和水平噴射式或混合式（海勒）自然通風間冷系統(tǒng)…垂直噴射式或混合式（海勒）機力通風間冷系統(tǒng)…2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理2.1直接空冷系統(tǒng)2.1.1直接空冷系統(tǒng)的工作原理電站空冷系統(tǒng)的工作原理2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理2.1.2直冷主要特點2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理2.1.3直冷組成

2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理2.1.4直接空冷系統(tǒng)的運行直接空冷系統(tǒng)冷卻原理是：用大直徑的鋼制管道將汽輪機排出的乏汽引入空冷散熱器后，通過與由動力風機組送出的環(huán)境空氣進行表面換熱，直接將乏汽冷卻為冷凝成水。系統(tǒng)的控制主要是依據(jù)汽輪機排汽壓力（或凝結(jié)水溫）控制器的指令調(diào)節(jié)風機的轉(zhuǎn)速，風機轉(zhuǎn)速的提升/降低根據(jù)風機轉(zhuǎn)速級配置圖執(zhí)行，同時每個蒸汽隔離閥依據(jù)指令開啟/關(guān)閉。控制的內(nèi)容主要包括（冬季、正常）啟動、運行、停機（冬季、正常）、冬季防凍保護運行。2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理正常運行狀態(tài)下，直接空冷系統(tǒng)的運行控制取決與適時的環(huán)境條件（環(huán)境氣溫、自然風速等）和機組的排汽壓力（或凝結(jié)水溫）

，換言之，直接空冷系統(tǒng)風機組的運行狀態(tài)取決機組的排汽壓力的需求（當然是在直接空冷系統(tǒng)的能力范圍之內(nèi)）。機組所有不同工況的運行對冷端的空冷系統(tǒng)均有不同的要求，這些要求均通過變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)對機組背壓調(diào)節(jié)。2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理2.2表面式間接空冷系統(tǒng)2.2.1間接空冷系統(tǒng)的工作原理2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理2.2.2表面式間冷特點2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理2.2.3表面式間冷的組成2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理2.2.4表面式間冷的運行同樣是一個將汽輪機的乏汽冷凝成水的過程，與直冷不同的是表面式間接空冷首先由循環(huán)冷卻水與汽輪機下凝汽器內(nèi)的乏汽進行表面換熱將其凝結(jié)成水，被加熱的循環(huán)水由循環(huán)水泵將其送至冷卻塔內(nèi)的散熱器中通過與環(huán)境空氣進行表面換熱將被加熱的循環(huán)水中的熱量帶走，被冷卻后的循環(huán)水再次返回凝汽器去冷卻汽輪機排出的乏汽，構(gòu)成了密閉循環(huán)。在正常運行工況下，百葉窗僅在冬季（環(huán)境溫度低于零度時）才進行調(diào)節(jié)以防過冷造成散熱器凍壞；在春夏秋三個季節(jié)（環(huán)境溫度大于零度時），百葉窗2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理2.2.4表面式間冷的運行全開，機組的運行背壓取決與環(huán)境條件（環(huán)境空氣溫度、自然風速等）。冷卻系統(tǒng)一般由：①循環(huán)系統(tǒng)功能組……②扇區(qū)功能組(扇區(qū)充水和泄水)……③旁路閥控制功能組……④水平衡控制功能組……⑤緊急泄水閥控制功能組……⑥溫度控制功能組等邏輯控制功能組組成……

2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理整個系統(tǒng)依據(jù)汽輪機背壓（出塔水溫）來控制運行，可分為：夏季運行模式……冬季運行模式……防凍保護模式……這種系統(tǒng)在主廠房內(nèi)的部分幾乎與濕冷系統(tǒng)完全一樣，在主廠房外的部分，簡單地說，只是將濕冷塔換成了空冷塔。2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理2.3噴射式間接空冷系統(tǒng)2.3.1噴射式間接空冷系統(tǒng)的工作原理2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理2.3.2噴射式間接空冷系統(tǒng)的主要特點2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理2.3.3噴射式間接空冷系統(tǒng)的組成2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理

2.3.4噴射式間冷的運行循環(huán)冷卻水進入混合式凝汽器直接與汽輪機排汽混合并將其冷凝，受熱后，絕大部分由冷卻水循環(huán)泵送至空冷塔散熱器中，經(jīng)與空氣對流換熱冷卻后循環(huán)水經(jīng)帶有可以節(jié)能和調(diào)壓的水輪發(fā)電機（或調(diào)壓閥）再送入混合式凝汽器，完成一個循環(huán)。受熱的循環(huán)冷卻水的極少部分經(jīng)凝結(jié)水精處理裝置，達到鍋爐用水標準后，送入汽輪機回熱系統(tǒng)。2.電站空冷系統(tǒng)的工作原理噴射式間接空冷系統(tǒng)的控制運行較表面式間接空冷系統(tǒng)的運行復(fù)雜，主要區(qū)別在水泵功能組和凝汽器的水位控制系統(tǒng)。整個系統(tǒng)依據(jù)汽輪機背壓（出塔水溫）來控制運行，可分為：夏季運行模式……冬季運行模式……防凍保護模式……3空冷機組的適用范圍我國空冷機組總?cè)萘恳殉?億千瓦，其中直接空冷機組占到約90%。目前，間接空冷機組在不斷增加，甚至可能出現(xiàn)一邊倒的現(xiàn)象。如何選擇空冷系統(tǒng)型式、不同空冷系統(tǒng)型式適宜條件是什么，汽動給水泵排汽和輔機冷卻水的冷卻方式是否采用空冷、采取什么樣的空冷型式等問題普遍引起關(guān)注。國家節(jié)水政策－《中國節(jié)水技術(shù)政策大綱》3.2.4條款。大火規(guī)18.2.7條款－規(guī)定干旱指數(shù)大于1.5。3空冷機組的適用范圍環(huán)境風速：國外運行電廠最大風速44.4m/s，年平均風速4m/s。國內(nèi)運行電廠最大風速40m/s，年平均風速4m/s氣溫：世界上投運電廠＋50℃～－52℃,國內(nèi)＋44℃～－43.6℃。粉塵：應(yīng)避開諸如水泥廠、石灰廠等嚴重工業(yè)腐蝕性粉塵區(qū)域。地方政府包括環(huán)保部門對廠址附近有特殊要求時。（如防水霧、水體熱污染等）3空冷機組的適用范圍用水指標限制：老廠擴建、“以大代小”、濕冷改造成空冷。

火電廠采用空冷系統(tǒng)的最大優(yōu)點是大量節(jié)水（可比濕冷機組約節(jié)水85％以上）。與常規(guī)濕冷機組相比一次性投資大、煤耗高。因此，它最適宜用在富煤缺水地區(qū)。對于在缺水地區(qū)建設(shè)火電廠時，對電廠的合理布局，以有限的水資源擴大建廠容量，緩解與當?shù)毓まr(nóng)業(yè)、生活爭水的矛盾，保持當?shù)亟?jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有重要的作用。

4空冷系統(tǒng)的選擇

不同的地理位置和氣候條件對直接空冷和間接空冷系統(tǒng)的應(yīng)用有著不同程度的影響。針對工程的地理位置和氣候條件應(yīng)用合理的空冷系統(tǒng)是項目可行性研究的主要任務(wù)之一，而目前我國還沒有這方面的相關(guān)規(guī)程規(guī)范可遵循，因此，對直接空冷和間接空冷的適用性研究是必須的。這項研究可以通過對已運行機組進行調(diào)研、收集資料、結(jié)合工程進行數(shù)模試驗對比、技術(shù)經(jīng)濟比較的方式進行定性和定量分析得出結(jié)論。4空冷系統(tǒng)的選擇4.1.直接空冷與間接空冷型式選擇氣溫條件：極其寒冷宜采用直接空冷；風場、風速條件：主導(dǎo)風向不明顯宜采用間接空冷；場地條件：場地狹小，宜采用直接空冷，風向不利時，需重點研究防風措施；噪音要求：噪音要求高，無法滿足或代價太高時，應(yīng)采用間接空冷燃煤價格：燃煤價格高，宜采用間接空冷；電站建設(shè)急緩要求：宜采用直接空冷。4空冷系統(tǒng)的選擇

4.2表凝式與混凝式間接空冷選擇濕冷機組改造：宜采用表凝式間接空冷系統(tǒng)。核電機組：出于機組安全性考慮，宜采用表凝式間接空冷系統(tǒng)。常規(guī)空冷機組：兩者皆可。運行經(jīng)濟性：混凝式。系統(tǒng)簡單性：表凝式。4空冷系統(tǒng)的選擇4.3間接空冷系統(tǒng)散熱器布置型式選擇塔外垂直布置：占地較小，安裝方便，宜優(yōu)先考慮采用。煙塔合一。塔內(nèi)水平布置：風沙大或在環(huán)境風風速較高地區(qū)采用。塔內(nèi)水平及垂直聯(lián)合布置：1000MW機組，場地狹小時可考慮采用。間冷散熱器型式：鋁制：四排管、六排管。鋼制：兩排管、四排管。4空冷系統(tǒng)的選擇

4.4汽動給水泵排汽及輔機冷卻水空冷系統(tǒng)型式選擇主機排汽采用直冷時：

600MW及以上大機組，小汽機宜采用自然通風兩機一塔表凝式間冷。小機組：小汽機宜采用機力通風表凝式間冷。主機排汽采用間冷時：小汽機冷卻應(yīng)并入主機空冷系統(tǒng)。輔機冷卻水系統(tǒng)：宜采用機力通風表凝式間冷。4空冷系統(tǒng)的選擇

4.5小結(jié)滿足國家政策、水源、煤炭、自然環(huán)境等基本條件；結(jié)合工程具體條件初步選擇適宜的空冷系統(tǒng)型式；對空冷系統(tǒng)進行經(jīng)濟比較，提出最經(jīng)濟的方案；根據(jù)技術(shù)比較和經(jīng)濟比較，按投資方關(guān)注的問題，采取不同權(quán)重評價，理性選擇適合具體項目的空冷系統(tǒng)型式。

5.空冷機組的經(jīng)濟性

5.1前提條件：工程條件一樣；環(huán)境氣象條件相同；設(shè)計背壓相同－即同型汽輪機；5.1.1不同系統(tǒng)的初投資直接空冷：投資：為基準?；炷介g接空冷：投資：113%～118%。表凝式間接空冷：投資：105％～110%。（小機組差異大，大機組差異?。?.空冷機組的經(jīng)濟性前提條件：工程條件一樣；設(shè)計背壓相同；5.1.2不同系統(tǒng)的煤耗差異直接空冷：煤耗：為基準?；炷介g接空冷：煤耗：低0.6～0.8g/kwh。表凝式間接空冷：煤耗：低0.4～0.6g/kwh。5.1.3電耗差異直冷電耗比間冷電耗平均高5％～10%5.空冷機組的經(jīng)濟性5.2前提條件：工程條件一樣；間冷比直冷設(shè)計背壓低幾個kPa；直接空冷：投資：為基準，煤耗：為基準值。表凝間冷：投資：105%～110%＋（3.2～6.0％）/kPa。煤耗：低0.6～1.2g/kwh.kPa?；炷g冷：投資：112％～117%＋（3.5%～6.5％）/kPa。煤耗：低0.8～1.35g/kwh.kPa。（低背壓區(qū)差異大）5.空冷機組的經(jīng)濟性5.3前提條件：工程條件一樣；間冷與直冷一次投資一樣；直接空冷：背壓：為基準，煤耗：為基準值?；炷介g接空冷：背壓：高0.8～3kPa；煤耗：高0.25～2.8g/kwh。表凝式間接空冷：背壓：高2.2～5kPa；煤耗：高1.35～4.5g/kwh。（大機組、低背壓差異?。?.空冷機組的經(jīng)濟性

5.4實際運行數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)來源－電力企業(yè)聯(lián)合會）統(tǒng)計我國前37臺600MW級空冷機組平均供電煤耗在330.61～339.8g/kWh之間；供電煤耗先進值為：330.61g/kWh、優(yōu)良值為：333.33g/kWh、平均值指標為：339.84g/kWh。平均廠用電率為：7.34%；采用汽動給水泵的廠用電率為：5.19%，采用電動給水泵的廠用電率為：8.38%平均綜合耗水率為：0.35kg/kWh。

5.空冷機組的經(jīng)濟性5.5空冷的效益分析

水耗分析：

空冷機組主要是指汽輪機本體及其凝汽設(shè)備，空冷系統(tǒng)主要指汽輪機的排汽通過一定的裝置被空氣冷卻為水的系統(tǒng)；它與常規(guī)濕式冷卻方式（簡稱濕冷系統(tǒng)）的主要區(qū)別是避免了循環(huán)冷卻水在濕