【文章內(nèi)容簡介】 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(fù)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(fù)荷。 具有表面式凝汽器的間接空冷系統(tǒng) 1．哈蒙式間接空冷系統(tǒng) 具有表面式凝汽器、散熱器通常在塔內(nèi)呈傾斜布置的間接空冷系統(tǒng)又稱哈蒙式間接空冷系統(tǒng)。 （中性除鹽水水質(zhì)） 補(bǔ)充水 圖 12 海勒式空冷機(jī)組原則性汽水系統(tǒng) 1— 鍋爐； 2— 過熱器； 3— 汽輪機(jī)； 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(jī)； 14— 全鋁制散熱器； 15— 空冷塔； 16— 旁路節(jié)流閥； 17— 發(fā)電機(jī) 第 7 頁 哈蒙氏間接空冷系統(tǒng)如圖 13 所示。這種空冷系統(tǒng)是在海勒式間接空冷系統(tǒng)運行實踐基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。鑒于海勒式間接空冷系統(tǒng)采用 的噴射式凝汽器，其運行端差實際值和表面是凝汽器端差相比較沒有明顯減少。在噴射式凝汽器中，循環(huán)冷卻水與鍋爐給水是連通的，由于鍋爐給水品質(zhì)控制嚴(yán)格，系統(tǒng)中要求設(shè)凝結(jié)水精處理裝置；對高參數(shù)、大容量的火電機(jī)組，給水水質(zhì)控制和處理尤為困難，于是在單機(jī)容量 300 和 600MW 級火電機(jī)組發(fā)展了哈蒙氏間接空冷系統(tǒng)與直接空冷系統(tǒng)。哈蒙氏間接空冷系統(tǒng)由表面是凝汽器與空冷塔構(gòu)成。該系統(tǒng)與常規(guī)的濕冷系統(tǒng)基本相仿，不同之處是用空冷塔代替濕冷塔，用不銹鋼管凝汽器代替銅管凝汽器，用除鹽水代替循環(huán)水，用密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)代替開敞式循環(huán)冷卻 水系統(tǒng)。在哈蒙氏間接空冷系統(tǒng)回路中，由于冷卻水在溫度變化時體積發(fā)生變化，故需設(shè)置膨脹水箱。膨脹水箱頂部和充氮系統(tǒng)連接，使膨脹水箱水面上充滿一定壓力的氮氣，這樣即可對冷卻水容積膨脹起到補(bǔ)充作用，又可避免冷卻水和空氣接觸，保持冷卻水質(zhì)不變。 在空冷塔底部設(shè)有儲水箱，并設(shè)置兩臺輸水泵可向冷卻塔中的空冷散熱器充水?？绽渖崞骷肮艿罎M水后，系統(tǒng)即可啟動投運。哈蒙氏空冷系統(tǒng)的散熱器有橢圓形鋼管外纏繞橢圓形翹片或套嵌矩形鋼翅片的管束組成，橢圓形鋼管及翅片外表面進(jìn)行整體熱鍍鋅處理。 下熱空氣冷空氣冷空氣（堿性除鹽水水質(zhì)） 圖 13 哈蒙式空冷機(jī)組原則性汽水系統(tǒng) 1— 鍋爐； 2— 過熱器； 3— 汽輪機(jī)； 4— 表面式凝汽器； 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— 膨脹水箱； 14— 全鋼制散熱器； 15— 空冷塔； 16— 除鐵器； 17— 發(fā)電機(jī) 第 8 頁 該系統(tǒng)采用自然通風(fēng)方式冷卻，將散熱器裝在自然通風(fēng)冷卻塔中。 哈蒙氏間接空冷系統(tǒng)類似于濕冷系統(tǒng)，其優(yōu)點是：①節(jié)約廠用電， 設(shè)備少，冷卻水系統(tǒng)與汽水系統(tǒng)分開，兩者水質(zhì)可按各自要求控制；②冷卻水量可根據(jù)季節(jié)調(diào)整，在高寒地區(qū)，冷卻水系統(tǒng)中可充以防凍液防凍；③空冷散熱器在塔內(nèi)布置，其帶負(fù)荷能力基本上不受大風(fēng)影響。其缺點是：①空冷塔占地大，基建投資多，約為 126%；②發(fā)電煤耗多，約為105%；③系統(tǒng)中需要兩次換熱，且都屬于表面式換熱，使全廠熱效率有所降低。 哈蒙氏間接空冷系統(tǒng)適用于核電站、熱電站和調(diào)峰大電廠。 其他空冷系統(tǒng) （一） SCAL 間接空冷系統(tǒng) 這種空冷系統(tǒng)更像是哈蒙式間接空冷系統(tǒng)的無塔系統(tǒng)和海勒式間接空冷系 統(tǒng)的空冷塔結(jié)合構(gòu)成，稱其為 SCAL 間接空冷系統(tǒng)。該系統(tǒng)由不銹鋼管的表面式凝汽器和空冷塔底部垂直布置的福哥型鋁管鋁翅片散熱器組成，并在空冷系統(tǒng)回路中設(shè)置了對冷卻水膨脹起補(bǔ)償作用的膨脹水箱。經(jīng)空冷散熱器冷卻后的低溫冷卻水在表面式凝汽器中，通過金屬管壁與汽輪機(jī)排汽進(jìn)行對流換熱，水蒸汽在金屬管壁凝結(jié)后，凝結(jié)水匯于凝汽器底部熱井，由凝結(jié)水泵送回汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)。冷卻水在自然通風(fēng)塔周邊垂直布置的空冷散熱器中與空氣對流換熱，冷卻后的循環(huán)水經(jīng)循環(huán)水泵再送回到表面式凝汽器中冷卻汽輪機(jī)排汽，完成一個閉路循環(huán)，其流程如圖 14所示 。 采用表面式凝汽器和福哥型鋁管鋁翅片散熱器的 SCAL 間接空冷系統(tǒng)，是一種優(yōu)化型的空冷系統(tǒng)。其特點是：（ 1）冷卻水在循環(huán)過程中完全為密閉循環(huán)運行，不產(chǎn)生水的損耗，理論上該系統(tǒng)耗水為零，是一種節(jié)水型的冷卻水系統(tǒng)；（ 2）該系統(tǒng)采用表面式凝汽器，冷 圖 14 SCAL 間接空冷機(jī)組原則性汽水系統(tǒng) 1— 鍋爐； 2— 過熱器； 3— 汽輪機(jī)； 4— 表面式凝汽器； 5— 凝結(jié)水泵； 6— 凝結(jié)水精處理裝置； 7— 低壓加熱器； 8— 除氧器； 9— 給水泵； 10— 高壓加熱器； 11— 膨脹水箱； 12— 冷卻水循環(huán)泵； 13— 鋁管鋁翅片散熱器； 14— 空冷塔； 15— 發(fā)電機(jī) 第 9 頁 卻水與凝結(jié)水有各自的系統(tǒng)，水質(zhì)按各自的標(biāo)準(zhǔn)處理，冷卻水系統(tǒng)采用除鹽水，且閉式運行，凝汽器管束內(nèi)結(jié)垢堵塞的情況幾乎沒有，提高了表面式凝汽器的換熱效率；（ 3）表面式凝汽器采用不銹鋼管，福哥型散熱器為鋁材質(zhì)，控制循環(huán)水系統(tǒng)的 pH 值，可以成功控制兩種材質(zhì)的腐蝕速率，保證 使用壽命；（ 4）循環(huán)水系統(tǒng)處于密閉狀態(tài)，循環(huán)水泵揚程低，消耗功率少，取消了水輪機(jī)和調(diào)壓裝置；（ 5) 采用鋁管鋁翅片散熱器，換熱效果好，散熱器面積較小，冷卻三角垂直布置在空冷塔外圍，空冷塔體型?。唬?6）系統(tǒng)簡單，操作方便，基建投資省。 （二） 采用冷卻劑代替水的間接空冷系統(tǒng) 這種冷卻方式是采用低沸點工質(zhì)（如氟里昂、氨甲基丙二醇、丁二醇等）代替水作為中間冷卻介質(zhì)，其流程如圖 15所示。 低沸點冷卻介質(zhì)與空氣進(jìn)行熱交換可以省去循環(huán)水泵、系統(tǒng)比較簡單、傳熱性能好。但冷卻劑價格昂貴，還有一些其它問題有 待進(jìn)一步解決。因此，目前這種冷卻系統(tǒng)尚處于探討之中，雖然有一些文章對此進(jìn)行了論述，但是無大型機(jī)組應(yīng)用實例報道。 2 直接空冷系統(tǒng)與設(shè)備 簡介 直接空冷系統(tǒng)，又稱空氣冷卻系統(tǒng)，是指汽輪機(jī)的排汽直接用空氣來冷凝，空氣與蒸汽間進(jìn)行熱交換。所需冷卻空氣，通常由機(jī)械通風(fēng)方式供應(yīng)。直接空冷的凝汽設(shè)備稱為空冷凝汽器。組成空冷凝汽器的若干管束稱為散熱器。 接空冷系統(tǒng)由自汽輪機(jī)的排汽裝置出口至凝結(jié)水泵入口范圍內(nèi)的設(shè)備和管道組成。主要包括：汽輪機(jī)排汽管道和膨脹節(jié)；蒸汽分配管及空冷器管束；凝結(jié)水系統(tǒng)；抽空氣系統(tǒng)；疏水系統(tǒng) ；空氣供應(yīng)系統(tǒng)；鋼構(gòu)架組成的空冷平臺；自控系統(tǒng)及儀表；各種管制件；系統(tǒng)保護(hù)設(shè)備；清洗系統(tǒng)。其中排汽管道、空冷凝汽器管束、風(fēng)機(jī)、抽真空設(shè)備是非常重要的。 圖 15 采用冷卻劑代替水的間接冷卻系統(tǒng) 1— 汽輪機(jī)； 2— 表面式凝汽器； 3— 凝結(jié)水泵； 4— 散熱器； 5— 自然通風(fēng)塔； 6— 汽液分離器； 7— 發(fā)電 機(jī) 第 10 頁 這些設(shè)備直接關(guān)系到直接空冷系統(tǒng)運行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。在系統(tǒng)中，一臺風(fēng)機(jī)、幾片管束及“ A”形構(gòu)架組成一個冷卻單元。冷卻單元又可分成順流管束冷卻單元和逆流管束冷卻單元。自控系統(tǒng)和儀表以及保護(hù)設(shè)備直接影響空冷系統(tǒng)的自動化程度及安全經(jīng)濟(jì)運行性能。 本章主要針對上述對空冷系統(tǒng)起重要作用的設(shè)備進(jìn)行闡述。各主要設(shè)備在空冷系統(tǒng)中的位置見 21 圖 21 直接空冷凝汽器 空冷凝汽器的分類 凝汽器作為汽輪發(fā)電機(jī)組的一部分 ,它的作用就是把汽輪機(jī)排出的乏汽凝結(jié)成水 ,與真空抽氣裝置一起維持汽輪機(jī)排汽缸和凝汽器內(nèi)的真空 ,并把凝結(jié)水回收作為鍋爐的補(bǔ)水。 直接空冷凝汽器中，汽輪機(jī)排出的蒸汽在裝有翅片管束的橢圓形或扁形管內(nèi)流動 ,冷空氣在翅片管外對蒸汽直接冷卻。 （一） 據(jù)空冷凝汽器的結(jié)構(gòu)型式 空冷凝汽器的結(jié)構(gòu)有順流式、逆流式、順逆流聯(lián)合式三種。 順流式 第 11 頁 汽輪機(jī)排汽沿配汽管由上而下進(jìn)入空冷凝汽器被冷凝，冷凝后的凝結(jié)水的流動方向與蒸汽流動方向相同， 稱之為順流式空冷凝汽器。順流的空冷凝汽器具有凝結(jié)水液膜較薄、傳熱效果好、汽阻也小等優(yōu)點。但在低負(fù)荷或低氣溫條件下，凝結(jié)水箱內(nèi)可能出現(xiàn)凝結(jié)水過冷卻現(xiàn)象。過冷卻將使凝結(jié)水含氧量增多，引起翅片管的腐蝕。過冷卻還有導(dǎo)致冰凍的危險。 逆流式 汽輪機(jī)排汽沿配汽管由下向上進(jìn)入空冷凝汽器被冷凝，冷凝后的凝結(jié)水的流動方向與蒸汽流動方向相反，稱之為逆流式空冷凝汽器。逆流式空冷凝汽器雖沒有凝結(jié)水過冷卻和冰凍現(xiàn)象，但由于散熱管管內(nèi)凝結(jié)水液膜較厚，汽阻大，故傳熱效果差。 順逆流聯(lián)合式 在直接空冷系統(tǒng)中，既要提 高傳熱性能，又需防止凝結(jié)水凍結(jié)，空冷凝汽器絕大多數(shù)采用順逆流聯(lián)合方式的結(jié)構(gòu)，即以順流為主、逆流為輔，且兩者間散熱面積維持一定比例。 （二）據(jù)冷卻空氣的提供方式 直接空冷凝汽器的冷卻用空氣可通過自然通風(fēng)和強(qiáng)制通風(fēng)的方式供給?？绽淠飨鄳?yīng)分為自然通風(fēng)直接空冷凝汽器和強(qiáng)制通風(fēng)直接空冷凝汽器。 自然通風(fēng)直接空冷凝汽器 空冷凝汽器管束布置在自然通風(fēng)塔內(nèi)，通過自然通風(fēng)方式供給冷卻用空氣。目前，這種布置方式已引起了有關(guān)人員的關(guān)注，但也存在一些實際的問題。如對于 600MW 級直接空冷凝汽器由于自然通風(fēng)的 空冷塔尺寸太大，很難在汽輪機(jī)房外地段上找到布置廠地； 300MW級直接空冷凝汽器，由于目前其配備散熱面積、風(fēng)機(jī)臺數(shù)以及噪聲水平都達(dá)到最佳狀態(tài)，因而也限制了自然通風(fēng)直接空冷凝汽器的使用。 強(qiáng)制通風(fēng)直接空冷凝汽器 機(jī)組不設(shè)空冷塔，冷卻用空氣由裝在管束下面的軸流風(fēng)機(jī)通過強(qiáng)制通風(fēng)供給。與自然通風(fēng)直接空冷凝汽器相比，存在大直徑軸流風(fēng)機(jī)制造工藝要求高，風(fēng)機(jī)耗能大，噪聲控制要求嚴(yán)等技術(shù)問題，但因其具有占地面積小，基建投資小，冷卻風(fēng)量易于控制等優(yōu)點，得到廣泛的應(yīng)用。本書將重點介紹該類直接空冷凝汽器。 （三） 據(jù)組成 管束的翅片管的排數(shù) 直接空冷凝汽器可分為單排翅片管空冷凝汽器和多排翅片管空冷凝汽器。單排管束與多排管束的對比，在散熱管束部分進(jìn)行敘述。 （四） 據(jù)冷卻元件材質(zhì)與形狀 直接空冷凝汽器可分為 熱浸鋅橢圓鋼管套矩形翅片管、大口徑熱浸鋅橢圓鋼管繞橢圓翅片管、大直徑扁鋼管釬焊鋁蛇形翅片管、扁鋼管上熱浸鋅鋼翅片管等 空冷凝汽器。 大型直接空冷機(jī)組空冷凝汽器的布置方式 第 12 頁 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；分凝汽器則設(shè)計成汽水逆流式，可造成空冷 凝汽器的抽空氣區(qū)。 在直接空冷系統(tǒng)中，空冷凝汽器的布置與廠址處的風(fēng)向、風(fēng)速及發(fā)電廠主廠房朝向都有密切關(guān)系。大型火電機(jī)組的空冷凝汽器通常布置在緊靠汽機(jī)廠房的 A 列柱外側(cè)且平行于A列。在與主廠房平行的縱向平臺上布置若干個單元組，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輔凝汽器組成“ A”字型排列結(jié)構(gòu)，并在其下部設(shè)置多臺大直徑的軸流冷卻風(fēng)機(jī)。 空冷凝汽器管束按管內(nèi)凝結(jié)水與乏汽流向關(guān)系分為順流管束和逆流管束。通常機(jī)組由若干列，幾百片管束和數(shù)十臺風(fēng)機(jī)組成，每臺風(fēng)機(jī)向若干片管束供風(fēng)（即組 成一個空冷凝汽器單元）。這若干片管束組成一組空冷凝汽器。 空冷凝汽器的支架有兩種結(jié)構(gòu)形式 ,一種是鋼結(jié)構(gòu) ,一種是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。從目前的資料看鋼結(jié)構(gòu)支架應(yīng)用的多一些 圖 22 空冷島單列流程圖 第 13 頁 圖 23 空冷構(gòu)架模擬圖 散熱管束 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： （ 1）良好的傳熱性能； （ 2） 良好的耐溫性能； （ 3） 良好的耐熱沖擊力； （ 4） 良好的耐大氣腐蝕能力； （ 5） 易于清洗塵垢：足夠的耐壓能力，較低的管內(nèi)壓降： （ 6） 較小的空氣側(cè)阻力； （ 7） 良好的抗 機(jī)械振動能力； （ 8） 較低的制造成本。 （一）冷卻元件分類 根據(jù)散熱器光管及翅片所用金屬材料的不同，可以將應(yīng)用于空冷電廠的散熱器分為鋁管鋁翅片散熱器（也稱為福哥型散熱器）、鋼管鋼翅片散熱器和鋼管鋁翅片散熱器三類。 當(dāng)前，空冷機(jī)組主要有七種冷卻元件可供選擇，即： (1) 鋁管套鋁翅片管（海勒式間接空冷系統(tǒng)）； (2) 圓鋼管套鋁翅片管（直接空冷系統(tǒng)）； (3) 熱浸鋅橢圓鋼管（ 36*14）套矩形鋼翅片管（間接空冷系統(tǒng)）； (4) 熱浸鋅大直徑橢圓鋼管（ 100*20）套矩形鋼翅片管（直接空冷系統(tǒng)）； (5) 大口徑熱浸鋅橢圓鋼管繞橢圓翅片管（直接空 冷系統(tǒng)）； 第 14 頁 (6) 大直徑扁鋼管釬焊鋁蛇形翅片管（直接空冷系統(tǒng)） (7) 扁鋼管上熱浸鋅鋼翅片管（直接空冷系統(tǒng)）。以下主要介紹應(yīng)用于直接空冷系統(tǒng)的冷卻元件。 直接空冷所采用的圓鋼管套鋁翅片管在一些國家得到應(yīng)用。從減少管內(nèi)阻力和防凍考慮，