空冷器在汽輪機(jī)乏汽冷卻中的應(yīng)用分析

（哈爾濱空調(diào)股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150078）

空冷器在汽輪機(jī)乏汽冷卻中的應(yīng)用分析

楊 峰

（哈爾濱空調(diào)股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150078）

本文描述了在汽輪機(jī)乏汽冷卻中空冷器的組成及運(yùn)行工藝過(guò)程，并討論了空冷器與水冷器相比在汽輪機(jī)乏汽冷卻中應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)。

空冷器；汽輪機(jī)；乏汽；冷卻；水冷

1 在汽輪機(jī)乏汽冷卻中空冷器的運(yùn)行過(guò)程

1.1 空冷器的組成及各部分功能

空冷器一般包括疏水系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、空氣冷卻系統(tǒng)等。其中疏水系統(tǒng)包括疏水泵和疏水槽，功能是通過(guò)疏水槽收集汽輪機(jī)排氣口及排氣管道內(nèi)排出的水，經(jīng)過(guò)疏水泵將這些水輸送到凝結(jié)水系統(tǒng)中。凝結(jié)水系統(tǒng)包括凝結(jié)水泵、凝結(jié)水管道及凝結(jié)水槽，功能是將凝結(jié)水槽收集到的來(lái)自疏水泵及凝汽器凝結(jié)水通過(guò)管道輸送至凝結(jié)水泵，通過(guò)水泵泵至外界?？諝饫鋮s系統(tǒng)包括變頻風(fēng)機(jī)和用于高效換熱的翅片管束，是空冷器的核心部分，其可根據(jù)機(jī)組實(shí)際負(fù)荷確定用于冷卻風(fēng)機(jī)數(shù)量及通過(guò)變頻器來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)每臺(tái)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以達(dá)經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行目的。凝氣系統(tǒng)包括翅片管束和用于收集冷凝水的下聯(lián)箱，主要任務(wù)是建立并保持高度真空，乏汽在經(jīng)過(guò)翅片管束使會(huì)被冷卻下來(lái)，通過(guò)此過(guò)程就形成真空。實(shí)際工作中要根據(jù)風(fēng)機(jī)單元分布情況布置凝氣系統(tǒng)。抽真空系統(tǒng)包括若干臺(tái)抽氣射氣器，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際情況來(lái)設(shè)置這些設(shè)備級(jí)數(shù)和數(shù)量，且一般在每臺(tái)工作抽氣射氣器外設(shè)置備用設(shè)備，以備設(shè)備在維修、故障時(shí)維持系統(tǒng)正常運(yùn)行。其功用是排除凝汽器內(nèi)和其他輔助設(shè)備和管道內(nèi)空氣，維持系統(tǒng)內(nèi)部真空度。

1.2 空冷器的運(yùn)行方式

空冷器系統(tǒng)組成及運(yùn)行方式如圖1，乏汽由汽輪機(jī)出口排出，部分直接形成水進(jìn)入疏水系統(tǒng)，而大量蒸汽進(jìn)入蒸汽管道中，并被分配至各翅片管束中，在風(fēng)機(jī)組作用下大量環(huán)境空氣與翅片管束直接接觸達(dá)到熱交換，大量熱被環(huán)境空氣帶走，大量蒸汽被冷卻成水直接流入下聯(lián)箱，未被冷卻蒸汽進(jìn)入逆流翅片管束中再次冷凝，經(jīng)過(guò)此過(guò)程后還有部分未被冷卻蒸汽被抽真空系統(tǒng)抽出排入外界環(huán)境，被凝結(jié)后形成水經(jīng)過(guò)管路進(jìn)入凝結(jié)水槽。

2 在汽輪機(jī)乏汽冷卻中空冷器與水冷器的應(yīng)用比較

2.1 空冷器的優(yōu)點(diǎn)

2.1.1 節(jié)約水資源

以國(guó)內(nèi)某火電廠汽輪機(jī)組為例，設(shè)上水溫度28℃，回水溫度40℃，那么現(xiàn)有水冷散熱器每小時(shí)消耗一次水量20t，按每日24小時(shí)計(jì)，年消耗一次水量175200t，機(jī)組散熱功率為30MW，消耗循環(huán)水量為每小時(shí)散熱量/[水的比熱容×（40-28）×1000]=30000×3600[4.2×（40-28）×1000]=2142.86t，由于空冷器是用空氣作冷卻介質(zhì)，因而不需要大量水源，由以上分析可見(jiàn)，采用空冷器對(duì)節(jié)約水資源有重大意義。

2.1.2 節(jié)能降耗

以耗電和耗水的成本來(lái)衡量冷卻系統(tǒng)的能耗情況。

圖1 空冷器的系統(tǒng)組成及運(yùn)行方式

當(dāng)采用水冷器冷卻乏汽時(shí)，以水費(fèi)3元/t，電費(fèi)0.6元/度，每噸循環(huán)水耗電0.15kW/h為例，年水費(fèi)為：175200×3=525600元；年消耗電費(fèi)為2142.86t/h×0.15kW/h×24h×365d×0.5元=1407859元；以水冷器冷凝系統(tǒng)年運(yùn)行成本525600元+1407859元=1933459元。采用空冷器冷卻系統(tǒng)時(shí)以系統(tǒng)為4臺(tái)風(fēng)機(jī)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)功率100kW計(jì)算，年耗電成本為100kW×4×24h×365d×0.5元=1752000元。再加上空冷系統(tǒng)可根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際需求通過(guò)調(diào)整變頻器來(lái)控制風(fēng)機(jī)負(fù)荷，一般情況下全年風(fēng)機(jī)以滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間少，大多數(shù)時(shí)間為不到風(fēng)機(jī)機(jī)組負(fù)荷一半，因此全年運(yùn)行費(fèi)不會(huì)高于1752000元×50%=876000元。從以上分析可見(jiàn)，用空冷器時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行成本低于采用水冷器成本，利于系統(tǒng)節(jié)能降耗。

2.2 空冷器的缺陷

2.2.1 空冷器一次投資較大且施工困難

空冷器造價(jià)高于等同冷卻效果的水冷器，空冷器重量、體積較大，因此安裝時(shí)更困難，需要額外建造混凝土基礎(chǔ)作為支撐結(jié)構(gòu)，因此一次投資成本高。另外空冷器的安裝位置距離汽輪機(jī)較遠(yuǎn)，需要額外鋪設(shè)排氣管道。

2.2.2 運(yùn)行操作較水冷器難度大

水冷器冷卻介質(zhì)為循環(huán)水，而一般水的壓力和溫度性質(zhì)較穩(wěn)定，導(dǎo)致汽輪機(jī)被壓較穩(wěn)定，易操作；空冷器用環(huán)境空氣作冷卻介質(zhì)，冷卻效果很大程度上取決于環(huán)境空氣溫度及風(fēng)向，由于環(huán)境空氣溫度和風(fēng)向不穩(wěn)定，因此汽輪機(jī)的被壓常處于被動(dòng)狀態(tài)，因此系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行較困難，操作較復(fù)雜，需要為系統(tǒng)額外設(shè)計(jì)噴霧系統(tǒng)等冷卻環(huán)境空氣設(shè)施，增加系統(tǒng)運(yùn)行復(fù)雜度。

結(jié)語(yǔ)

在汽輪機(jī)乏汽冷卻中用空冷器比用水冷器具有節(jié)水、節(jié)能降耗優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)空冷器一次投資較高、施工較困難，且運(yùn)行操作較復(fù)雜，可見(jiàn)采用空冷器進(jìn)行乏汽冷凝優(yōu)缺點(diǎn)都很鮮明，因此實(shí)際工作中要充分利用優(yōu)勢(shì)，采取有效措施來(lái)規(guī)避缺陷，使空冷器在汽輪機(jī)乏汽冷卻中發(fā)揮更大作用。

[1]張學(xué)亮.直接空冷技術(shù)的發(fā)展[J].化工管理，2013.

[2]邵偉，等.發(fā)電廠乏汽回收技術(shù)的應(yīng)用研究[J].通用機(jī)械，2012.

TQ05 < class="emphasis_bold"> 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

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