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電站空冷系統(tǒng)簡介

電站空冷系統(tǒng)簡介

2008/11/10 14:10:00

1.  電站空冷系統(tǒng)
    1.1  空冷系統(tǒng)的單機容量
    目前國內(nèi)外電站空冷是二大類:一是間接空氣冷卻系統(tǒng),二是直接空氣冷卻系統(tǒng)。其中間接空氣冷卻系統(tǒng)又分為混合式空氣冷卻系統(tǒng)和表面式空氣冷卻系統(tǒng)。世界上第一臺1500KW直接空冷機組,于1938年在德國一個坑口電站投運,已有60多年的歷史,幾個典型空冷機組是:1958年意大利空冷電站2X36MW機組投運、1968年西班牙160MW電站空冷    機組投運、1978年美國懷俄明州Wodok電站365MW空冷機組投運、1987年南非Matimba電站6X665MW直接空冷機組投運。當(dāng)今采用表面式冷凝器間接空冷系統(tǒng)的最大單機容量為南非肯達爾電站6X686MW;采用混合式凝汽器間接空冷系統(tǒng)的最大單機容量為300MW級,目前在伊朗投運的325MW(哈爾濱空調(diào)股份有限公司供貨)運行良好。全世界空冷機組的裝機容量中,直接空冷機組的裝機容量占60%,間接空冷機組約占40%。
    1.2  直接空冷系統(tǒng)的特點
    無論是直接空冷,還是間接空冷電廠,經(jīng)過幾十年的運行實踐,證明均是可*的。但不排除空冷系統(tǒng)在運行中,存在種種原因引發(fā)的問題,如嚴(yán)寒、酷暑、大風(fēng)、系統(tǒng)設(shè)計不夠合理、運行管理不當(dāng)?shù)取?br />     這些問題有的已得到解決,從國內(nèi)已投運的200MW空冷機組運行實踐證明了這一點。
    從運行電站空冷系統(tǒng)比較,直接空冷系統(tǒng)具有主要特點:
    (1)背壓高;
    (2)由于強制通風(fēng)的風(fēng)機,使電耗大;
    (3)強制通風(fēng)的風(fēng)機產(chǎn)生噪聲大;
    (4)鋼平臺占地,要比鋼筋混凝土塔為小;
    (5)效益要比間接冷卻系統(tǒng)大30%左右,散熱面積要比間冷少30%左右;
    (6)造價相比經(jīng)濟。

 

2.  直接空冷系統(tǒng)的組成和范圍
    2.1  直接空冷系統(tǒng)的熱力系統(tǒng)
    直接空冷系統(tǒng),即汽輪機排汽直接進入空冷凝汽器,其冷凝水由凝結(jié)水泵排入汽輪機組的回?zé)嵯到y(tǒng)。
    2.2  直接空冷系統(tǒng)的組成和范圍
    自汽輪機低壓缸排汽口至凝結(jié)水泵入口范圍內(nèi)的設(shè)備和管道,主要包括:
    (1)汽輪機低壓缸排汽管道;
    (2)空冷凝汽器管束;
    (3)凝結(jié)水系統(tǒng);
    (4)抽氣系統(tǒng);
    (5)疏水系統(tǒng);
    (6)通風(fēng)系統(tǒng);
    (7)直接空冷支撐結(jié)構(gòu);
     (8)自控系統(tǒng);
    (9)清洗裝置。


3.  直接空冷系統(tǒng)各組成部分的作用和特點
    3.1排汽管道
    對大容量空冷機組,排汽管道直徑比較粗,南非Matimba電站665MW直接空冷機組為2缸4排汽,采用2XDN5000左右直徑管道排汽,目前國內(nèi)幾個空冷電站設(shè)計情況來看,300MW機組排汽管道直徑在DN5000多,600MW機組排汽管道在DN6000左右。
    排汽管道從汽機房A列引出后,橫向排汽母管布置,目前有兩種方式,一種為低位布置、一種為高位布置。大直徑管道的壁厚優(yōu)化和制造是難點,同時也是影響工程造價的重點之一。
    3.2  空冷凝汽器的冷卻裝置
    (1)A一型架構(gòu):
一般雙排管束由鋼管鋼翅片所組成,為防腐表面渡鋅。單排管為鋼管鋁翅片,釬焊在大直徑矩形橢園管上。它上端同蒸汽配管焊接,下端與凝結(jié)水聯(lián)箱聯(lián)結(jié)。每8片或10片構(gòu)成一個散熱單元,每個單元的管束為59.50—60.50角組成A一型架構(gòu)。
(2)冷卻元件:
    冷卻元件即翅片管,它是空冷系統(tǒng)的核心,其性能直接影響空冷系統(tǒng)的冷卻效果。對翅片管的性能基本要求:
    a.  良好的傳熱性能;b.  良好的耐溫性能;c. 良好的耐熱沖擊力;d.  良好的耐大氣腐蝕能力;e.  易于清洗塵垢:f.  足夠的耐壓能力,較低的管內(nèi)壓降:g.較小的空氣側(cè)阻力;h.  良好的抗機械振動能力;i.  較低的制造成本。
    空冷凝汽器冷卻元件,采用園管外繞翅片為多排管,如福哥式冷卻元件。后發(fā)展為大口徑橢園管套矩形翅片為雙排管,近期發(fā)展出大口徑扁管翅片管,又稱之為單排管。應(yīng)當(dāng)說此三種冷卻元件在直接空冷系統(tǒng)中都得到了成功的應(yīng)用。目前生產(chǎn)鋼制多排管的主要是德國巴    克杜爾(BDT)公司,國內(nèi)生產(chǎn)基地位于張家口市;生產(chǎn)雙排管的主要是德國基伊埃(GEA)公司,國內(nèi)生產(chǎn)基地在太原市捷益公司、哈爾濱空調(diào)股份有限公司;原比利時哈蒙(HAMON)公司生產(chǎn)單排管,國內(nèi)沒有生產(chǎn)線,去年被BDT公司總部購并后,與BDT合并為同一家公司,于今年在天津上了兩條生產(chǎn)線,到目前為至,三種管型均在國內(nèi)有了合資生產(chǎn)線,或獨立生產(chǎn)。
    (3)  雙排管的構(gòu)成
    橢園鋼管鋼翅片,管徑是100X20mm的橢園鋼管,纏繞式套焊矩形翅片,管兩端呈半園,中間呈矩形。首先接受空氣側(cè)的內(nèi)側(cè)管翅片距為4mm,外側(cè)管翅片距為2.5mm。管距為50mm,根據(jù)散熱面積大小,可以變化管子根數(shù),多根管數(shù)組成一個管束,每8片或10片管束構(gòu)成一個散熱單元,兩個管束約成60度角構(gòu)成“A”字形結(jié)構(gòu)。    單排管的構(gòu)成:橢園鋼管鋼翅片,管徑是200×20mm,兩端呈半園,中間呈矩形。蛇形翅片,釬焊在橢園鋼管上。
    翅片管的下端同收集凝結(jié)水的集水箱聯(lián)結(jié)。集水箱同逆流單元相結(jié)。在逆流單元管根部留有排汽口。
    (3)  散熱單元布置
    每臺機組布置成垂直、平行汽機房方向有列、行之分。300MW機組布置6列4行或5行單元數(shù),單元總數(shù)為24或30;600MW機組布置8列6行、7行或8行單元數(shù),單元總數(shù)有48、56、64散熱單元。ko結(jié)構(gòu)
    散熱單元有順流和逆流單元之分。其順流是指明蒸汽自上而下,凝結(jié)水也是自上而下,當(dāng)順流單元內(nèi)蒸汽不能完全冷凝,而剩余蒸汽在逆流單元冷凝,在這里蒸汽與冷凝水相反方向流動,即蒸汽由下而上,水自上而下相反方向流動。
    眾所周知,機組運行蒸汽內(nèi)總是有不可凝汽體隨蒸汽運動,設(shè)置逆流單元主要是排除不可凝汽體和在寒冷地區(qū)也可以防凍。
    在寒冷地區(qū),順、逆流單元面積比,約5:1,單元數(shù)相比約2.5:1。在600MW機組的散熱器每列是2組逆流單元,而在300MW機組的散熱器每列是1組逆流單元。每臺機組順、逆流單元散熱面積之和,為散熱總面積。這面積為渡夏要求有一定裕量,因為管束翅片上實際污染要比試驗值大、大風(fēng)地區(qū)瞬間風(fēng)速高于4.0m/s、管束機械加工質(zhì)量缺陷,尤其電廠投產(chǎn)后溫度場變化,其溫度要比氣象站所測溫度高出2.0?C以上,豐鎮(zhèn)間冷是3.0?C。這些問題應(yīng)引起重視。
    3.3抽氣系統(tǒng)
    在逆流單元管束的上端裝置排氣口,與設(shè)置的抽汽泵相聯(lián)。抽氣泵是抽氣,分運行和啟動,啟動抽氣時間短,300MW機組的系統(tǒng)容積大約5300m3,抽氣同時在降背壓,使之接近運行背壓。時間約40分鐘。
    在抽氣時注意,蒸汽和不凝氣體的分壓力,抽氣不可抽出蒸汽。抽氣系統(tǒng)也是保證系統(tǒng)背壓的。
    3.4凝結(jié)水系統(tǒng)
    冷卻單元下端集水箱,從翅片管束收集的凝結(jié)水自流至平臺地面或以下的熱井,通過凝結(jié)泵再將凝結(jié)水送往凝結(jié)水箱并送回?zé)崃ο到y(tǒng)。
    3.5  通風(fēng)系統(tǒng)
    直接空冷系統(tǒng)散熱目前均采用強制通風(fēng),大型空冷機組宜采用大直徑軸流風(fēng)機,風(fēng)可為單速、雙速、變頻調(diào)速三種。根據(jù)工程條件可選擇任一種或幾種優(yōu)化組合方案。就目前國內(nèi)外設(shè)計和運行經(jīng)驗,在寒冷地區(qū)或晝夜溫差變化較大的地區(qū),采用變頻調(diào)速使風(fēng)機有利于    變工況運行,同時也可降低廠用電耗。為減少風(fēng)機臺數(shù),通常采用大直徑軸流風(fēng)機,直徑達9.14m、10.36m;減速齒輪箱易發(fā)生漏油和磨損,目前以采用進口設(shè)備比較安全;變頻調(diào)速器國內(nèi)已有合資公司,比進口設(shè)備造價有較大幅度的降低;為降低噪音,風(fēng)機葉片的選型很重要,葉片材質(zhì)為玻璃鋼,耐久性強,不宜破損。近年來,國內(nèi)直接空冷電站對風(fēng)機所產(chǎn)生的噪音日益嚴(yán)格,按照環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)區(qū)三類標(biāo)準(zhǔn)要求在距空冷凝汽器平臺150m處的風(fēng)機噪音聲壓水平,白天不得超過65dB(A),夜間不得超過55dB(A),風(fēng)機選型一般是低噪音或超低噪音風(fēng)機。此類風(fēng)機國內(nèi)目前生產(chǎn)水平難以滿足噪音標(biāo)準(zhǔn)要求,通常采用的進口風(fēng)機有意大利COFIMCO公司和波蘭HOWDEN公司生產(chǎn)的軸流風(fēng)機在直接空冷系直接空冷系統(tǒng)的運行受環(huán)境在溫度、機組負(fù)荷等因素變化影響較敏感,并且變化頻次也較多,自控系統(tǒng)對空冷凝汽器的安全、經(jīng)濟運為達到上述三項任務(wù),必須對空氣流量和蒸汽流量進行控制。為散熱器單元都要裝配清洗泵,用以翅片管上的污垢,如大風(fēng)產(chǎn)生的雜物、平時積累的灰塵等。清洗有高壓空氣或高壓水,后者優(yōu)于前者,高壓水泵的壓力在130ram(大氣壓),每小時10噸。一般每年清支撐結(jié)構(gòu)是直接空冷裝置的主要承重設(shè)備,上部為鋼桁架結(jié)構(gòu),下部為鋼筋混凝土支柱和基礎(chǔ),結(jié)構(gòu)體系龐大,受各種荷載作用復(fù)雜。國外對此已經(jīng)有了成熟的設(shè)計制造經(jīng)驗,同國際先進水平相比,國內(nèi)目前針對大型直<

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