電站直接空冷系統(tǒng)的改進(jìn)

摘要：火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)蒸發(fā)、風(fēng)吹和排污損失會(huì)消耗大量的水，在一些富燃料又缺水地區(qū)要建設(shè)火力發(fā)電廠，水成了決定性問(wèn)題。由于采用空冷系統(tǒng)與常規(guī)濕冷系統(tǒng)相比，可節(jié)水3/4以上，在空冷機(jī)組不斷發(fā)展的今天，通過(guò)我院幾個(gè)空冷機(jī)組工程，對(duì)空冷系統(tǒng)有了清楚的認(rèn)識(shí)，以期在選型、系統(tǒng)、構(gòu)成、改進(jìn)方面有所改善。

關(guān)鍵詞：電站；直接空冷系統(tǒng)；改進(jìn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-8937（2014）15-0033-02

在直接空冷系統(tǒng)不斷的發(fā)展中，為了適應(yīng)不同的地理環(huán)境和氣候特點(diǎn)，直接空冷系統(tǒng)對(duì)翅片和管束的形狀，管束結(jié)構(gòu)、排列方式，風(fēng)機(jī)的控制和排布，蒸汽的分配等方面做了很多的改進(jìn)。

1翅片和管束的主流基管為圓形管和大扁管

1.1圓管翅片的優(yōu)點(diǎn)

圓管的翅片為套在鋼管外的鋁管，通過(guò)軋翅機(jī)把鋁管軋制到圓形鋼管上，與圓管緊密結(jié)合，優(yōu)點(diǎn)是：①傳熱系數(shù)高（高翅化比）。②耐腐蝕；大管徑增加防凍能力。③易于清洗（抗沙塵能力強(qiáng)/可用高壓水清洗，水壓可達(dá)到10 MPa）。④使用壽命長(zhǎng)；性能可靠。

圓形管多為多排管，根據(jù)熱負(fù)荷，內(nèi)外層管束間距不同，使各排翅片管的冷卻能力相近。

1.2大扁管的優(yōu)點(diǎn)

大扁管為鋼覆鋁基材通過(guò)卷板焊接，形成扁形通道的管材，然后通過(guò)釬焊把鋁翅片焊在碳鋼基材上。此管束采用單排“人”字布置，故稱單排管。優(yōu)點(diǎn)是：①通風(fēng)阻力小，散熱均勻。②抗凍能力較強(qiáng)多排圓管系統(tǒng)由于傳熱系數(shù)高，在早期最常采用；但在氣候寒冷的地區(qū)，由于氣溫過(guò)度寒冷，蒸汽在管束內(nèi)還沒(méi)有到管束底部就已經(jīng)冷卻成水，再繼續(xù)降溫就會(huì)在管內(nèi)結(jié)冰，圓管出現(xiàn)凍裂漏氣現(xiàn)象使空冷器失效。大扁管管束形狀優(yōu)勢(shì)，在管束內(nèi)結(jié)冰的情況下會(huì)通過(guò)形變減少應(yīng)力，抗凍性能優(yōu)于圓管。所以在寒冷地區(qū)大扁管組成的單排管系統(tǒng)占據(jù)了大部分市場(chǎng)。大扁管主要的難題在基材上，由于翅片是鋁材，要焊接，必須在鋼板上覆蓋一層鋁層，覆鋁技術(shù)現(xiàn)在依然只有國(guó)外為數(shù)不多的幾個(gè)廠家壟斷，所以價(jià)格一直很高。抗外界沖擊弱、翅片容易倒伏、基管焊接處漏氣也是大扁管的缺點(diǎn)。

2空冷器防凍系統(tǒng)的改進(jìn)

起初空冷器都是蒸汽通過(guò)大母管分配到翅片管，從上到下冷卻，然后凝結(jié)水匯集流走，不凝結(jié)氣體被真空泵抽走，以保證內(nèi)部真空度。

但在寒冷地區(qū)，冬季嚴(yán)寒，蒸汽在管束中部可能就已經(jīng)凝結(jié)，過(guò)冷會(huì)造成管束內(nèi)結(jié)冰脹裂。因此空冷器防凍問(wèn)題成為了寒冷地區(qū)安全運(yùn)行的總要課題。

首先采用的措施是降低風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率，減小風(fēng)量，必要的是后還可以采用間歇式倒轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)的辦法。其次是在嚴(yán)寒和低負(fù)荷時(shí)候采用真空隔斷閥切斷一些空冷單元，如阿克糾賓工程中一臺(tái)機(jī)配套的12個(gè)空冷單元分成三組，可根據(jù)需要關(guān)閉兩組空冷單元，最后剩下4個(gè)空冷單元運(yùn)行。但在極寒地區(qū)，冬季啟機(jī)或停機(jī)的時(shí)候，由于氣量非常小，即使切斷空冷單元還是不能滿足不凍管的要求。

為了解決冬季凍管問(wèn)題，空冷器廠家對(duì)蒸汽的分配方式和管束排列做了一系列的改進(jìn)，出現(xiàn)了現(xiàn)在比較流行的K/D系統(tǒng)、GEA公司提出的MASH系統(tǒng)和全逆流系統(tǒng)。

2.1K/D系統(tǒng)

既順流/逆流系統(tǒng)，順流和逆流系統(tǒng)串聯(lián)，蒸汽通過(guò)母管先進(jìn)入順流管束，未冷卻成水的剩余蒸汽再通過(guò)逆流管束由下至上進(jìn)一步冷卻。逆流管束布置在順流管束中間，在冬季逆流單元風(fēng)機(jī)可以反轉(zhuǎn)產(chǎn)生熱風(fēng)再循環(huán)，以吸收順流管束的熱量，防止管束結(jié)凍。K/D系統(tǒng)可以調(diào)整順逆比，增強(qiáng)系統(tǒng)的抗凍性，在順流管束上還可以增加百葉窗，冬季寒冷時(shí)關(guān)閉百葉窗，減少熱量損失。

2.2Mash系統(tǒng)

為GEA公司開(kāi)發(fā)的新型管束。MASH系統(tǒng)的4排管的管束設(shè)計(jì)，采用多排管疊加，其外表面的一排翅片管設(shè)計(jì)為排氣列管（逆流管束），其余的三排翅片管設(shè)計(jì)為冷凝列管（順流管束），即排氣列管內(nèi)部流動(dòng)的介質(zhì)為剩余的蒸汽和不可冷凝氣體，冷凝列管內(nèi)部流動(dòng)的介質(zhì)為需要冷卻的蒸汽和凝結(jié)水。排氣列管通過(guò)在匯流管內(nèi)部的抽氣管道和抽真空單元相連，抽真空單元不斷地抽出剩余蒸汽和不可冷凝氣體。由于重力的原因，凝結(jié)水匯聚到了管束底部的凝結(jié)水回收管箱內(nèi)，剩余蒸汽和不可冷凝氣體匯聚到了管束頂部由抽真空單元排走。冬季寒冷時(shí)，順流管束的熱量可加熱逆流管束，防止管束結(jié)凍有很好的效果，最小不凍蒸汽量比普通大扁管小2/3。MASH系統(tǒng)在管束外加設(shè)百葉窗效果更好，熱空氣可以有效的回流加熱逆流管束。

2.3全逆流系統(tǒng)

是GEA公司針對(duì)極寒地區(qū)開(kāi)發(fā)的一種安全防凍空冷系統(tǒng)。全逆流系統(tǒng)防凍原理是通過(guò)增設(shè)隔離閥、管道等配置使MASH翅片管束從順逆改變至全逆流模式來(lái)達(dá)到防凍的目的（以兩組“A”字型屋頂為例，結(jié)構(gòu)如圖1所示）。

每組“A”字型屋頂蒸汽匯流管上均設(shè)置一組蒸汽隔離閥V1和V3，把裝有百葉窗的屋頂（屋頂B）底部?jī)蓚?cè)凝結(jié)水輸送管道1和2與蒸汽排汽母管焊接，并在凝結(jié)水輸送管道1和2上各配置一組隔離閥V2和V4。在冬季蒸汽流量很低達(dá)不到ACC的最小流量要求時(shí)，V1和V3關(guān)閉，V2和V4打開(kāi)。此時(shí)蒸汽匯流管A和B均被隔離，蒸汽從屋頂B底部?jī)蓚?cè)的凝結(jié)水輸送管道1和2從下而上進(jìn)入到翅片管束（此時(shí)全逆流模式開(kāi)啟，凝結(jié)水輸送管道同時(shí)起蒸汽輸送的作用）。在此種模式下，由于參與自然對(duì)流換熱的翅片管僅為最上方1排逆流列管，約75%的自然對(duì)流換熱進(jìn)一步被遏制，系統(tǒng)的防凍性能大大提高。而且在全逆流模式下，蒸汽的流向（從下往上）和凝結(jié)水流動(dòng)方向（從上往下）始終相反，凝結(jié)水在往下流動(dòng)被收集時(shí)溫度不會(huì)降低反而會(huì)被溫度最高的蒸汽加熱升溫。這樣的換熱方式從根本上避免了凝結(jié)水結(jié)凍的危險(xiǎn)。

3結(jié)語(yǔ)

在水資源越來(lái)越匱乏的今天，空冷系統(tǒng)的出現(xiàn)讓缺水地區(qū)的電力建設(shè)有了新的方向。在空冷系統(tǒng)新建中，不斷的有新的問(wèn)題出現(xiàn)，技術(shù)的改進(jìn)是空冷系統(tǒng)能夠繼續(xù)發(fā)展和強(qiáng)大的保證。現(xiàn)階段，空冷技術(shù)還基本被幾個(gè)國(guó)外大公司占據(jù)，國(guó)內(nèi)起步較晚，技術(shù)方面還有很多不成熟。希望在不久的將來(lái)，我國(guó)能有自主開(kāi)發(fā)的新技術(shù)應(yīng)用在電廠直接空冷系統(tǒng)中，使中國(guó)在空冷技術(shù)上占有一席之地。

參考文獻(xiàn)：

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