【正文】 空冷技術(shù)系統(tǒng)與設(shè)備問題畢業(yè)論文目錄1 概述 1 空冷技術(shù)簡介 1 1 空冷技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀 2 2 3 空冷系統(tǒng)簡介 3 直接空冷系統(tǒng) 4 具有混合式凝汽器的間接空冷系統(tǒng) 5 具有表面式凝汽器的間接空冷系統(tǒng) 6 其他空冷系統(tǒng) 82 直接空冷系統(tǒng)與設(shè)備 9 9 10 10 11 13 16 16 17 19 193 直接空冷機組常見問題及防止措施 20 20 21 22 23結(jié)束語 25參考文獻 26致謝 27外文翻譯 281 概述 空冷技術(shù)簡介 大容量火力發(fā)電廠的正常運行需要充足的冷卻水源，而在缺水地區(qū)興建大容量火力發(fā)電廠，就需要采用新的冷卻方式來排除廢熱。 發(fā)電廠采用翅片管式的空冷散熱器，直接或者間接用環(huán)境空氣來冷凝汽輪機的排汽，稱為發(fā)電廠空冷。研究空冷裝置以及其使用的一系列技術(shù)，稱為發(fā)電廠空冷技術(shù)。采用空冷技術(shù)的冷卻系統(tǒng)稱為空冷系統(tǒng)。采用空冷系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機組稱為空冷機組。采用空冷系統(tǒng)的發(fā)電廠稱為空冷電廠。 發(fā)電廠空冷技術(shù)也是一種節(jié)水型火力發(fā)電技術(shù)。發(fā)電廠空冷系統(tǒng)也稱為干冷系統(tǒng)。它相對于常規(guī)發(fā)電廠濕冷系統(tǒng)而言的。常規(guī)發(fā)電廠的濕式冷卻塔是把塔內(nèi)的循環(huán)水以“淋雨”方式與空氣直接接觸進行熱交換的 。其整個過程處于“濕”的狀態(tài)，其冷卻系統(tǒng)稱為濕冷系統(tǒng)。空冷發(fā)電廠的空冷塔，其循環(huán)水與空氣是通過散熱器間接進行熱交換的，整個冷卻過程處于“干”的狀態(tài)，所以空冷塔又稱干式冷卻塔。（1）節(jié)水勢在必行 水是人類賴以生存、國民經(jīng)濟建設(shè)中不可缺少的自然資源。有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,我國人均占有水量只是世界上人均占有量的1/5,被聯(lián)合國列為13個貧水國家之一,而且全國水資源的時空分布極不均勻。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,許多城市及地區(qū)相繼出現(xiàn)生產(chǎn)與生活用水日益緊張的局面,水已成為制約國民經(jīng)濟發(fā)展的主要因素之一。特別是我國的“三北”(華北、東北、西北)地區(qū),煤炭資源豐富,但水資源極其貧乏,所以在規(guī)劃工業(yè)發(fā)展時,必須把節(jié)水目標放在首要位置。 在火力發(fā)電廠建設(shè)方面,國家電力公司印發(fā)的國電辦[1998]178號關(guān)于《火力發(fā)電廠節(jié)約用水的若干意見》一文,明確指示“計劃部門在煤炭豐富且缺水地區(qū)規(guī)劃火電廠時,要把節(jié)水作為一個首要的考慮因素,積極推廣應(yīng)用空冷技術(shù)”。要求“電廠建設(shè)應(yīng)考慮采用節(jié)水型設(shè)備,厲行節(jié)約用水,同時采取切實措施防治染”。 鑒于國家要求在規(guī)劃火電廠的同時必須把節(jié)水做為首要條件,節(jié)水勢在必行。用空冷技術(shù),建設(shè)節(jié)水型電廠是現(xiàn)實可行、非常有效的節(jié)水途徑。（2）采用空冷技術(shù)的效益 根據(jù)計算機統(tǒng)計數(shù)據(jù),采用空冷系統(tǒng),可使電廠的全廠總耗水量降低70%以上,用同樣的水量可以建設(shè)3倍容量采用濕冷系統(tǒng)的電廠。建設(shè)空冷火電廠,電廠的總投資大約要增加6%～10%左右,電廠建成后的運行費用與采用濕冷(按目前水價)大體持平,但其最大的效益就是大量節(jié)約了電廠用水。正藍電廠一期2600MW機組,空冷與濕冷相比,日耗水量可以由5萬m3/。節(jié)約的水資源是無法簡單用金錢計算的,因為目前水資源的價格與價值嚴重相背離。采用空冷技術(shù),由于電廠耗水量大大減少,所以水源供水系統(tǒng)也會相應(yīng)簡單、工程量減少,不僅可以降低供水工程的投資,還可以使電廠的供水保證率提高,安全可靠性增加。電廠是用水大戶,電廠大量節(jié)約用水后對緩解水資源短缺,合理利用水資源,充分發(fā)揮僅有水資源更大的社會效應(yīng)是不言而喻的。同時,電廠采用空冷后,廢水可以達到零排放,對保護當(dāng)?shù)氐乃w環(huán)境是很有好處的。 總之,電廠采用空冷技術(shù)后可大量節(jié)水,其經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益綜合考慮是顯著的 空冷技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀 國內(nèi)外空冷技術(shù)發(fā)展國內(nèi)發(fā)展國外發(fā)展 1966年 哈工大50KW機組上做了直接空冷實驗機組 1967年 （工業(yè)性） 1976年 甘肅石油化工廠33MW直接空冷機組（哈空調(diào)） 19888年 大同二電廠5號機組200MW海勒系統(tǒng)（進口機組） 1992年 內(nèi)蒙的豐鎮(zhèn)電廠4200MW國產(chǎn)海勒空冷系統(tǒng) 1994年 一月和九月太原二電廠2200MW散熱器采用哈門式 2003年 11月～12月大同大唐2200MW直接空冷 2004年 渝社、漳山電廠2300MW直接空冷 2005年 大同二電廠、內(nèi)蒙新半2600MW直接空冷 2006年 內(nèi)蒙拖拉山電廠300MW直接空冷（國產(chǎn)）2007年 國電寶雞電廠2600MW海勒系統(tǒng)內(nèi)蒙古卓恣山4200MW海勒系統(tǒng)陽城電廠2600MW融合海勒和哈門系統(tǒng)“SCAL”型表面式散熱凝汽器 1939年 1950年 盧森堡、意大利鋼廠的自備電廠13MW直接空冷系統(tǒng) 1950年 大同5號～6號機組海勒提出混合式凝汽器、散熱器用鋁制成的 1962年 在美國的拉格來 120MW首先采用海勒式系統(tǒng) 1968年 在西班牙的160MW采用直接空冷系統(tǒng) 1970年 蘇聯(lián)、胸牙利、南非的200MW均采用海勒系統(tǒng) 1977年 美國330MW采用海勒式 1985年 德國的核電站300MW采用哈門系統(tǒng) 1987年 南非馬庭巴6665MW直接空冷系統(tǒng)1988年 南非6686MW哈門系統(tǒng)巴林890MW直接空冷機組 伊朗325MW海勒式機組（中國產(chǎn)）應(yīng)用領(lǐng)域：燃煤電廠、燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)、大電廠、工業(yè)企業(yè)的自備電廠 氣候條件：沙漠、干旱地區(qū)、水源比較充沛的地區(qū)、炎熱地區(qū)、嚴寒地區(qū)（一）空冷技術(shù)將得到廣泛應(yīng)用發(fā)電廠空冷技術(shù)作為一種最有效節(jié)水型火力發(fā)電技術(shù)，在水資源相對匱乏的國家和地區(qū)，大規(guī)模開發(fā)能源、發(fā)展電力工業(yè)中得到廣泛采用是大勢所趨。我國地域遼闊，水資源、煤炭資源、電力負荷中心分布極不平衡，環(huán)境地理條件差異甚大。因此，濕冷機組、干冷機組在電力工業(yè)市場上并駕齊驅(qū)、并存發(fā)展將會維持一段時期。隨著國民經(jīng)濟的迅速持續(xù)發(fā)展，許多城市及地區(qū)相繼出現(xiàn)生產(chǎn)與生活用水日益緊張的局面，華北、西北地區(qū)富煤而缺水，水資源貧乏增加了煤炭資源轉(zhuǎn)化為電力的困難；其它水資源相對充沛地區(qū)，大機組冷卻水廢熱排放造成的大氣和自然水資源污染、生態(tài)平衡受到破壞的問題也逐漸引起人們的關(guān)注。顯然，水已成為制約國民經(jīng)濟發(fā)展的主要因素之一，走和諧、可持續(xù)發(fā)展的道路，節(jié)約用水、避免污染，提高水資源利用率，已成為新世紀電力工業(yè)發(fā)展的重大課題。今后，華北、西北富煤而缺水地區(qū)，發(fā)電廠采用空冷技術(shù)已成為必然，其它水資源相對充沛地區(qū)，發(fā)電廠采用空冷技術(shù)的問題也將會受到高度的重視。（二）多種空冷方式共存并向大容量方向發(fā)展直接空冷系統(tǒng)、具有混合式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)、具有表面式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)，以及多種形式的干濕聯(lián)合冷卻系統(tǒng)，制造技術(shù)均已成熟，并積累了豐富的運行經(jīng)驗，鑒于它們的優(yōu)缺點不同，今后在全世界仍將繼續(xù)并存，并向單機容量更大的方向發(fā)展。 空冷系統(tǒng)簡介 發(fā)電廠空冷技術(shù)從提出到現(xiàn)在約有50多年的歷史，并在國際上有了迅速發(fā)展，目前已出現(xiàn)單機容量686MW的空冷機組。在干旱地區(qū)，空冷技術(shù)發(fā)展尤為迅速，并出現(xiàn)了多種類型，如直接空冷、干濕聯(lián)合冷卻機組等。發(fā)電廠空冷技術(shù)已成為當(dāng)前發(fā)電廠建設(shè)中的一個熱門課題。當(dāng)前用于發(fā)電廠的空冷系統(tǒng)主要有三種，即直接空冷、表面式凝汽器間接空冷系統(tǒng)和混合式凝汽器間接空冷系統(tǒng)。直接空冷多采用機械通風(fēng)方式，20世紀90年代以來，比利時哈蒙—魯姆斯公司提出采用自然通風(fēng)，兩種間接空冷多采用自然通風(fēng)。 直接空冷系統(tǒng) 直接空冷系統(tǒng)又稱空氣冷凝系統(tǒng)。直接空冷是指汽輪機的排氣直接由空氣來冷凝，空氣與蒸汽間進行熱交換，所需的冷卻空氣通常由機械通風(fēng)方式供應(yīng)。直接空冷的凝氣設(shè)備稱為空冷凝汽器，它是由外表面鍍鋅的橢圓形鋼管外套矩形鋼翅片的若干個管束組成的，這些管束亦稱為散熱器。直接空冷系統(tǒng)的流程如圖11所示。汽輪機的排汽通過粗大的排汽管道送到室外的空冷凝汽器內(nèi)，軸流冷卻風(fēng)機是空氣流過散熱器外表面，將排汽冷凝成水，凝結(jié)水再經(jīng)泵送回到汽輪機的回?zé)嵯到y(tǒng)。 圖 11直接空冷流程 直接空冷系統(tǒng)是將汽輪機排出的乏汽由管道引入空冷凝汽器的鋼制散熱器中，由環(huán)境空氣直接將其冷卻為凝結(jié)水，減少了常規(guī)二次換熱所需要的中間冷卻介質(zhì)，換熱溫差大。 空冷凝汽器分主凝汽器和分凝汽器兩部分，主凝汽器多設(shè)計成汽水順流式，它是空冷凝汽器的主體可冷凝75%～80%的蒸汽；分凝汽器則設(shè)計成汽水逆流式，形成空冷凝汽器的抽空氣區(qū)域，設(shè)置逆流管束主要是為了能夠比較順暢的將系統(tǒng)內(nèi)的空氣和不不凝結(jié)氣體排出，避免運行中在空冷凝汽器內(nèi)的某些部位形成死區(qū)，冬季形成凍結(jié)的情況。 空氣區(qū)的抽真空系統(tǒng)是直接空冷的關(guān)鍵。在汽輪機啟動和正常運行時，要使汽輪機低壓缸尾部、空冷凝汽器、排氣管道及凝結(jié)水箱等設(shè)備內(nèi)部形成真空，通常采用的抽空氣設(shè)備是蒸汽抽氣器。本系統(tǒng)的作用是在機組啟動時將一些汽水管道系統(tǒng)和設(shè)備中積集的空氣抽掉，一邊加快機組啟動速度，以及在正常運行時及時抽掉蒸汽和疏水中以及泄漏入真空系統(tǒng)的空氣和其它不凝結(jié)氣體，以維持凝汽器真空和減少設(shè)備等腐蝕。抽真空系統(tǒng)中設(shè)有破壞閥門，當(dāng)需要破壞系統(tǒng)真空時，可開啟真空破壞閥。 在直接空冷系統(tǒng)中，空冷凝汽器的布置與風(fēng)向、風(fēng)速及電廠主廠房朝向都有密切關(guān)系。中、小型機組可直接在汽輪機房屋頂布置空冷凝汽器，大型機組的空冷凝汽器通常在緊靠機房A列柱外側(cè)與主廠房平行的縱向平臺上布置若干單元組，其總長度與主廠房長度基本一致。每個單元組由多個主凝汽器與一個分凝汽器組成“人”字形排列結(jié)構(gòu)，并在每個單元機組下部設(shè)置一臺大直徑軸流風(fēng)機。 直接空冷系統(tǒng)的其他的主要特點還有： ⑴ 汽輪機背壓變幅大。汽輪機排汽直接由空氣冷凝，其背壓隨空氣溫度變化而變化。我國北方地區(qū)一年四季乃至?xí)円箿夭疃驾^大，故要求汽輪機要有較寬的背壓運行范圍。 ⑵ 真空系統(tǒng)龐大。汽輪機排汽要由大直徑的管道引出，用空氣作為直接冷卻介質(zhì)，通過鋼制散熱器進行表面熱交換，冷凝排汽需要較大的冷卻面積，故而真空系統(tǒng)龐大。 ⑶ 耗能大。直接空冷系統(tǒng)所需的空氣由大直徑風(fēng)機提供，風(fēng)機需要耗能，根據(jù)國外資料，%左右。⑷電廠整體占地面積小。由于空冷凝汽器一般都布置在汽機房頂或汽機房前的高架平臺上，平臺下仍可布置電氣設(shè)備等，空冷凝汽器占地得到綜合利用，使 ⑸ 冬季防凍措施比較靈活可靠。間接空冷系統(tǒng)的主要防凍手段是設(shè)置百葉窗來調(diào)節(jié)和隔絕進入散熱器的空氣量，若百葉窗關(guān)閉不嚴或驅(qū)動機構(gòu)出現(xiàn)機械或電氣故障，將導(dǎo)致散熱器凍結(jié)。而直接空冷系統(tǒng)可通過改變風(fēng)機轉(zhuǎn)速、停運風(fēng)機或使風(fēng)機反轉(zhuǎn)來調(diào)節(jié)空冷凝汽器的進氣量，利用吸熱風(fēng)來防止空冷凝汽器的凍結(jié)，調(diào)節(jié)相對靈活，效果好且可靠。已有運行經(jīng)驗證明。 ⑹凝結(jié)水溶氧量高。由于直接空冷機組的真空系統(tǒng)龐大，易出現(xiàn)負壓系統(tǒng)氧氣吸入，又由于機組背壓偏高，易出現(xiàn)凝結(jié)水過冷度偏大，進一步加大了凝結(jié)水中溶解氧的含量。 直接空冷的缺點是：①風(fēng)機群噪聲污染環(huán)境。②風(fēng)機群消耗動力大約為100%，維修工作量大。③熱風(fēng)抽吸到進風(fēng)口，影響冷卻效果。④系統(tǒng)的負壓區(qū)域大，制造、施工必須精心，以維持高度的嚴密性。⑤發(fā)電煤耗多，約為103%。 直接空冷適用于各個環(huán)境條件和各類燃煤電廠，要求煤價低廉，最好帶基本負荷。 具有混合式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)具有混合式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)又稱海勒式間接空冷系統(tǒng)。汽輪機排汽，在混合式凝汽器中與噴嘴噴射出來的冷卻水形成的水膜，直接接觸進行換熱凝結(jié)，蒸汽凝結(jié)水與冷卻水混合在一起，除用凝結(jié)水泵將其中約2%的水送回到回?zé)嵯到y(tǒng)外，其余的水用循環(huán)水泵送到干式冷卻塔中裝設(shè)的散熱器中，由空氣進行冷卻，然后通過調(diào)壓水輪機回收部分能量后又被送回到混合式凝汽器中進入下一個循環(huán)，其流程如圖12所示。 海勒式間接空冷系統(tǒng)主要由噴射式凝汽器和裝有福哥型散熱器的空冷塔構(gòu)成。由外表面經(jīng)過防腐處理的圓形鋁管、套以鋁制翹片的管束所組成的“∧”形排列的散熱器，稱為缺口冷卻三角，在缺口處裝上百葉窗就成為一個冷卻三角。系統(tǒng)中的冷卻水都是高純度的中性水（PH=～）。中性冷卻水進入凝汽器直接與汽輪機排氣混合，并將其冷凝。受熱后的冷卻水絕大部分由冷卻水循環(huán)被送至空冷塔散熱器，經(jīng)與空氣對流換熱冷卻后通過調(diào)壓水輪機將冷卻水再送至噴射式凝汽器進入下一個循環(huán)。受熱的循環(huán)冷卻水中的極少部分經(jīng)凝結(jié)水精處理后送至汽輪機回?zé)嵯到y(tǒng)。圖12 海勒式空冷機組原則性汽水系統(tǒng) 1—鍋爐；2—過熱器；3—汽輪機；4—噴射式凝汽器；5—凝結(jié)水泵；6—凝結(jié)水精處理裝置； 7—凝結(jié)水升壓泵；8—低壓加熱器；9—除氧器；10—給水泵；11—高壓加熱器； 12—冷卻水循環(huán)泵；13—調(diào)壓水輪機；14—全鋁制散熱器；15—空冷塔；16—旁路節(jié)流閥； 17—發(fā)電機該系統(tǒng)中的調(diào)壓水輪機有兩個功能：①通過調(diào)壓水輪機導(dǎo)葉開度來調(diào)節(jié)噴射式凝汽器前的水壓，保證形成微薄且均勻的垂直水膜，減少排氣通道阻力，使冷卻水與排氣充分接觸換熱；②回收能量，減少冷卻水循環(huán)的功率消耗。調(diào)壓水輪機在此空冷系統(tǒng)中的連接方式有兩種：一種是在許多空冷電廠已采用過的立式水輪機與立式異步交流發(fā)電機連接，另一種連接是臥式水輪機與臥式冷卻水循環(huán)泵、臥式電動機的同軸連接。后一種連接方式可以在工程中使用，但目前尚未見投運的實例。 海勒式間接空冷系統(tǒng)的優(yōu)點是：①以微正壓的低壓水系統(tǒng)運行，較易掌握，可與中背壓汽輪機配套；②冷卻系統(tǒng)消耗動力稍低，廠用電稍少，約為90%；③基建投資中等，為120%；④占地面積中等，為156%。其缺點是：①鋁制空冷散熱器耐沖洗、耐抗凍性能差；②空冷散熱器在塔外布置，易受大風(fēng)影響其帶負荷的能力；③設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜，且有薄弱環(huán)節(jié)。海勒式間接空冷系統(tǒng)適合與氣候溫和、無大風(fēng)地區(qū)，帶基本負荷。 具有表面式凝汽器的間接