间接空冷系统专业组解析.docx

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间接空冷系统专业组解析

神华神东电力新疆准东五彩湾电厂

运行实习队培训课件

二0一一年十一月六日

目录

第一章间接空冷系统1

第一节间接空冷系统简介1

第二节哈蒙式间接空冷系统及流程6

第三节哈蒙式间接空冷系统主要设备及作用7

第四节哈蒙式间接空冷系统启动控制技术11

第五节哈蒙式间接空冷系统的危险点分析11

第六节哈蒙式间接空冷系统正常运行监视及巡检项目11

第七节哈蒙式间接空冷系统的冻结机理与防冻措施11

第八节哈蒙式间接空冷系统的事故处理15

第一章间接空冷系统

第一节间接空冷系统简介

兴建大容量火电厂需要充足的冷却水源，而在却水地区兴建大容量火力发电厂，就需要采用新的冷却方式来排除废热。

发电厂采用翅片管式的空冷散热器，直接或间接用环境空气来冷凝汽轮机的排气，成为发电厂空冷。

研究空冷新装置及其使用的一系列技术，称作发电厂空冷技术，采用空冷技术的冷却系统称为空冷系统，采用空冷系统的汽轮发电机组简称空冷机组。

采用空冷系统的发电厂称为空冷电厂。

发电厂空冷技术也是一种节水型火力发电技术。

发电厂空冷系统也称干冷系统。

它是相对于常规发电厂湿冷系统而言的。

常规发电厂的湿式冷却塔是把塔内的循环水以“淋雨”方式与空气直接接触进行交换的，其整个过程处于“湿”的状态，其冷却系统称为湿冷系统。

空冷发电厂的空冷塔，其循环水与空气是通过散热器间接进行热交换的，整个冷却系统处于“干”的状态，所以空冷塔又称为干式冷却塔或干冷塔。

因为大多数大电厂的冷却系统都是常规的湿冷系统，所以在不需要与空冷系统相区别，前者的冷却系统不必特别指出是“湿冷系统”。

当前，用于发电厂的空冷系统主要有三种，即直接空冷系统、带喷射式（混合）凝汽器的间接空冷系统和带表面式凝汽器的间接空冷系统。

一、直接空冷系统

直接空冷系统，又称空气冷凝系统。

直接空冷是指汽轮机的排气直接用空气来冷凝，空气与蒸汽间进行热交换。

所需冷却空气，通常由机械通风方式供应。

直接空冷的冷凝设备称为空冷凝汽器。

直接空冷系统的流程如图1-1所示。

汽轮机通过粗大的排汽管道送到空冷凝汽器内，轴流冷却风机使空气流过散热器外表面，将排气冷凝成水，凝结水再经泵送回汽轮机的会热系统。

空冷凝汽器分主凝汽器和分凝汽器两部分。

主凝汽器多设计成汽水顺流式，它是空冷凝汽器的主体；分凝汽器则设计成汽水逆流式，可造成空冷凝汽器的抽空气区。

真空抽气系统是直接空冷的关键。

在汽轮机启动和正常运行时，要使汽轮机低压缸尾部、空冷凝器、排气管道及凝结水箱等设备内部形成真空。

通常采用的抽气设备是真空泵。

直接空冷系统中，空冷凝器的布置与风向、风速及发电厂主厂房朝向都有密切关系。

直接空冷系统的优点是设备少，系统简单，基建投资较少，占地少，空气量的调节灵活。

该系统一般与高背压汽轮机配套。

这种系统的缺点是运行时粗大的排汽管道密封困难，维持排汽管道内的真空困难，启动时为造成真空需要的时间较长。

二、海勒式间接空冷系统

海勒式间接空冷系统如图1-2所示，主要由喷射式凝汽器和装有福哥型散热器的空冷塔构成。

由外表面经过防腐处理的原形铝管套以铝翅片的管束所组成的“”形排列的散热器，称为缺口冷却三角，在缺口处装上百叶窗就成为一冷却三角。

系统中的冷却水是高纯度的中性水。

中性冷却水进入凝汽器与汽轮机排气混合并将其冷凝。

受热后的冷却水绝大部分由冷却循环泵送至空冷塔散热器，经与空气对流换热冷却后通过调压水轮机将冷却水送至喷射式凝汽器进入下一个循环。

受热的循环冷却水的极少部分经凝结水精处理后送至汽轮回热系统。

该系统中的调压水轮机有两个功能：

一是通过调节水轮机导叶开度来调节喷射式凝汽器喷嘴前的水压，保证形成微博且均匀的垂直水膜，减少排气通道阻力，使冷却水与排汽充分接触换热；另一是回收能量，减少冷却水循环的功率消耗。

调压水轮机在此空冷系统中的连接方式有两种。

一种是在许多空冷电厂已采用的立式水轮机在与立式交流发电机连接；另一种是卧式水轮机与卧式冷却水循环泵、卧式电动机的同轴连接。

后一种连接方式可以在工程中使用，但目前尚未见投运的实例。

海勒式间接空冷系统的优点是以微正压的低压水系统运行，较易掌握。

可与中背压汽轮机配套。

配用海勒系统的汽轮机，其年平均背压低于直接空冷机组，稍低于哈蒙式间接空冷机组，故机组煤耗率较低。

缺点设备多、系统复杂、冷却水循环泵的泵坑较深、自动控制系统复杂、全铝制散热器的防冻新能差。

三、带表面式凝汽器的间接空冷系统

该系统又称哈蒙式间接空冷系统，如图1-3所示。

这种空冷系统是在海勒间接空冷系统的运行实践基础上发展起来的新系统。

鉴于海勒式间接空冷系统采用的喷射式凝汽器，其运行端差实际值和表面式凝汽器端差相比较没有明显的减小；在喷射式凝汽器中，循环水与锅炉给水是连通的，由于锅炉给水品质控制严格，系统中要求设凝结水精处理装置；对高参数大容量的火电机组给水水质控制和处理尤为困难，于是在单机容量300MW级和600MW级火电机组发展了哈蒙式间接空冷系统与直接空冷系统。

哈蒙式间接空冷系统由表面式凝汽器与空冷塔构成。

该系统与常规的湿冷系统基本相仿，不同之处是用空冷塔代替湿冷塔，用不锈管凝汽器代替铜管凝汽器，用除盐水代替循环水，用密闭式循环水系统代替开放式循环水系统。

在哈蒙式间接空冷系统回路中，由于冷却水在温度变化时体积发生变化，故需设置膨胀水箱。

膨胀水箱顶部和充氮系统连接，使膨胀水箱水面上充满一定压力的氮气，即可对冷却水容积膨胀起到补偿作用，又可避免冷却水和空气接触，保持冷却水品质不变。

在空冷塔底部设有储水箱，并设置两台输送泵，可向冷却塔中的空冷散热器充水。

空冷散热器及管道充满水后，系统即可启动投运。

该系统采用自然通风方式冷却。

将散热器装载自然通风冷却塔中。

哈蒙式间接空冷系统类似于湿冷系统，其优点是节约厂用电；设备少，冷却系统与汽水系统分开，两者水质可按各自要求控制；冷却水量可根据季节调整，在高寒地区，在冷却水系统中可充以防冻液防冻。

缺点是空冷塔占地大，基建投资多；系统中需要两次换热，且都属表面换热，使全厂热效率有所降低。

发电厂空冷技术是发电厂冷却方式的特殊手段，其适宜条件可归纳如下：

1）建厂地区缺水，这是前提条件或先决条件；

2）燃用当地劣质煤，是利用资源的基本条件；

3）煤价低廉，是经济比较的关键条件；

4）海拔高度、环境温度、风向、风速、大气逆流层等，是设计的影响条件；

5）降低空冷散热器造价，是大范围采用空冷系统的推广条件；

第二节哈蒙式间接空冷系统及流程

一、哈蒙式间接空冷系统

上述工艺流程要长期稳定地运行还涉及到其它诸多因素，为了便于清楚地说明系统所要求达到的性能，将系统划分为若干个子系统。

1、循环水冷却系统

循环水冷却系统是指担负散热任务的空冷散热器和空冷塔等。

该系统应满足各种工况（包括冬季、夏季、不同负荷、机组启停、旁路运行等）条件下的运行，循环水泵和塔内运行段数的调节要与环境气温、汽轮机排汽背压、凝结水温紧密结合，能够自动调节放水、冲水等，以求达到机组净供电出力最大。

在冬季低负荷运行以及机组在冬季的启停过程中要密切注意防冻，保证空冷散热器管内不冻结。

2、空冷散热器充排水系统

在空冷系统投运前，需要将其管道及散热器中充满水，停运、检修亦需要将系统水放空。

充水、排水系统由地下储水箱、冲水泵、冲水管道和阀门组成。

储水箱布置在空冷塔内地面以下，容积可满足所有冷却散热器段放空后储水要求。

每座塔内选择2*100%容量的充水泵，采用潜水泵形式直接放置在储水箱。

系统冲水时，散热器内的空气靠水压顶至排空气系统，然后排入大气。

2、空冷散热器补水系统

为了保持系统内冷却水在空冷散热器顶部的压力稳定，维持正常的水循环，空冷塔内设置稳压补水系统。

该系统由稳压（补水泵）、高位膨胀水箱以及连接管道组成。

高位水箱设在空冷塔内，每座空冷塔内设置3*100%容量的补水泵，采用潜水泵形式直接放置在储水箱。

补水泵采用自动控制，当高位水箱内水位低时补水泵向系统补水，当水箱补至高水位时补水泵停运。

3、空冷散热器清洗系统

根据中国北方电厂所在地区风沙大、灰尘多的特点，考虑每年应冲洗空冷散热器外面1至2次，将沉积在空冷散热器翅片间的灰、泥垢清洗干净，保持散热器良好的散热性能。

包括一台清洗水泵和不锈钢清洗水管以及清洗装置。

冲洗水泵布置在空冷塔内，并考虑防雨和冬季防冻措施。

清洗水管设置在空冷塔内冷却三角的下面。

2、哈蒙式间接空冷系统流程

循环水进入表面式凝汽器的水侧通过表面换热，冷却凝汽器汽侧的汽轮机排汽，受热后的循环水由循环泵送至空冷塔，通过空冷散热器与空气进行表面换热，循环水被空气却后再返回凝汽器去冷却汽轮机排汽，构成了密闭循环。

系统中水面以上的空间全部由氮气密封，以防空气进入，使钢制的空冷散热器内表面不发生氧腐蚀。

在空冷塔内设有高位膨胀水箱以保持系统内的压力稳定。

在空冷塔底部设有储水箱以存放低负荷或停机时散热器内的冷却水。

哈蒙式间接空冷系统主要优点在于冷却水和凝结水分成两个独立系统，其水质可按各自的水质标准和要求进行处理，使系统便于操作。

系统完全处于密闭状态，循环水泵扬程低，能耗少。

本系统基本与湿冷系统相似，运行人员易于掌握，运行操作简单。

无噪音问题，对外界大风的影响不太敏感。

但同时哈蒙式见接空冷系统由于采用了表面式凝汽器，所以端差较高，使冷却面积相对加大，初期投资增高，另外冬季运行防冻性能稍差，循环水在冬季低温情况下会发生冻结，需要加入防冻液。

第三节哈蒙式间接空冷系统主要设备及作用

1、空冷散热器

1、匈牙利福哥型空冷散热器

福哥型散热器由板片式翅片管束组成。

主要产品采用福哥T-60型全铝制得圆形外套矩形大翅片结构，整体内外表面作防腐处理。

该散热器主要应用于海勒式间接空冷系统。

2、德国巴克—丢公司空冷散热器

巴克—丢公司散热器由绕片式翅片管组成。

主要产品采用各种系列的全钢制的椭圆形管、外绕等椭圆形翅片结构，然后整体外表面进行热镀锌处理。

该散热器主要应用于哈蒙式间接空冷系统。

3、德国GEA公司空冷散热器

GEA公司散热器由套片式翅片管组成。

主要产品采用各种系列的全钢制的椭圆钢管、套嵌矩形翅片结构，然后整体外表面进行热镀锌处理，该散热器主要应用于机械通风的直接空冷系统或自然通风的哈蒙式见接空冷系统。

2、表面式凝汽器

1、工作原理

在凝汽器内，汽轮机排汽与冷却水通过管子进行热交换，蒸汽在管外流动，冷却水在管内流动。

冷却水吸收蒸汽所放出的热量，温度升高后，送至空冷塔进行冷却。

两种介质不直接接触。

湿冷系统的电厂和哈蒙见接空冷系统电厂都采用表面式凝汽器，两者的结构没有根本差别。

区别之一是空冷系统的冷却水是闭式循环，使用品质较好的除盐水。

第二个区别是空冷系统冷却水温较高，为了取得较好的经济效益，要降低汽轮机背压，要求凝汽器的设计端差尽量小，故空冷机组凝汽器的传热面积较湿冷凝汽器的传热面积大。

2、表面式凝汽器结构

将蒸汽冷凝成液体的一种换热器，又称冷凝器。

凝汽器主要用于汽轮机和化工生产流程中。

凝汽器用于汽轮机时，除将汽轮机的排汽冷凝成水供锅炉重新使用外，还能在汽轮机排汽处建立一个远低于大气压的真空，从而大大提高汽轮机的输出功率和热经济性。

凝汽器的任务

（1）建立并维持高度真空，即降低排汽焓值，提高理想焓降，使蒸汽中较多的热能转变为机械能。

（2）将蒸汽凝结成水，并将凝结水回收到锅炉作为给水。

（3）利用热力除氧原理真空除氧，提高凝结水品质。

（4）起到热力系统蓄水作用，是热力系统稳定调节的缓冲器。

按蒸汽凝结方式的不同凝汽器可分为表面式（也称间壁式）和混合式（也称接触式）两类。

在表面式凝汽器中，与冷却介质隔开的蒸汽在冷却壁面上（通常为金属管子）被冷凝成液体。

冷却介质可以是水或空气。

它由外壳、管子、管板及水室等组成。

汽轮机排气从凝汽器冷却水管外侧穿过，在管外面凝