影響直接空冷機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的因素與對(duì)策探究

趙一丹

摘 要：直接空冷機(jī)組采用直接空冷系統(tǒng)利用空氣作為介質(zhì)實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)排氣的直接冷卻，具有明顯的節(jié)水效果。尤其是在我國缺水的北方地區(qū)，直接空冷機(jī)組已經(jīng)成為循環(huán)經(jīng)濟(jì)背景下未來發(fā)電機(jī)組發(fā)展的重要趨勢(shì)。然而，直接空冷機(jī)組由于技術(shù)和環(huán)境因素的影響，還存在著管束積灰、真空泄漏、背壓過高、嚴(yán)寒凍結(jié)以及熱污染等方面的問題，嚴(yán)重危及直接空冷機(jī)組正常運(yùn)行，更可能造成不必要的安全事故。文章針對(duì)影響直接空冷機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的溫度、沙塵以及環(huán)境風(fēng)進(jìn)行了探討和分析，結(jié)合直接空冷的特點(diǎn)和運(yùn)行機(jī)制，重點(diǎn)提出了保證直接空冷機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的對(duì)策。

關(guān)鍵詞：直接空冷機(jī)組；火力發(fā)電站；影響因素

1 概述

1.1 直接空冷機(jī)組的含義

發(fā)電機(jī)組空冷系統(tǒng)是指通過一定的裝置將排放的熱氣汽冷卻為凝結(jié)水。而直接空冷系統(tǒng)以用取之不盡、用之不竭的空氣作為冷卻介質(zhì)。汽機(jī)的排汽直接用空氣冷卻，而汽機(jī)排出的飽和蒸汽經(jīng)排汽管道排至安置在室外的空冷凝汽器中，最后送至鍋爐，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。

1.2 直接空冷機(jī)組的特點(diǎn)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)要求日益嚴(yán)格，火電廠采用空氣冷卻汽輪機(jī)冷端技術(shù)也日趨成熟，在國際上單機(jī)容量均已達(dá)到600MW200MW的直冷機(jī)組應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛。直接空冷機(jī)組的快速推廣無疑具有有別于其他冷卻機(jī)組的特點(diǎn)。

另外，直接空冷機(jī)組不僅直接直接解決了富煤貧水的矛盾，同時(shí)也代表了未來空冷系統(tǒng)的發(fā)展方向。不僅節(jié)水，而且也減少了大量的運(yùn)輸成本。而我國是全球13個(gè)貧水國之一，而北方地區(qū)缺水情況更加更甚。直接空冷機(jī)自然成為未來我國火力發(fā)電的主要發(fā)展趨勢(shì)之一。

其次，由于直接空冷機(jī)組直接采用空氣來冷卻汽輪機(jī)或采用空氣冷卻循環(huán)水來間接冷卻汽輪機(jī)，從而使得整個(gè)冷卻系統(tǒng)成為一個(gè)有機(jī)的整體。因此，直接空冷機(jī)組理論上沒有采用循環(huán)冷卻水所產(chǎn)生的各項(xiàng)損失。進(jìn)而使得采用直接空冷機(jī)組的電廠總耗水量降低80%左右。

1.3 文章研究的意義

隨著我國工業(yè)化的迅速發(fā)展，超臨界、超超臨界機(jī)組的大量投入應(yīng)用，而直接空冷機(jī)組大大減少了電廠耗水，并因此而使得電廠選址不受水源限制，為水源匱乏地區(qū)發(fā)電廠項(xiàng)目的落實(shí)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，從而為這些地區(qū)的發(fā)展提供了便利條件。同時(shí)，直接空冷技術(shù)代表了未來空冷系統(tǒng)的發(fā)展方向，直接一次冷卻，不需中間換熱介質(zhì)，換熱溫差大，冷凝效果好。因而占地少，節(jié)省投資。無疑，采用空冷機(jī)組對(duì)缺水地區(qū)有著特別重要的意義。而深入探究和分析直接空冷機(jī)組存在的問題和運(yùn)行中可能遇到的困難，對(duì)進(jìn)一步保證直接空冷機(jī)組的平穩(wěn)健康運(yùn)行同樣具有積極的意義。

2 影響直接空冷機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的因素

直接空冷機(jī)組因具有卓越的節(jié)水性能而在北方富煤缺水的煤礦坑口地區(qū)備受青睞，成為北方水源匱乏的地區(qū)發(fā)電機(jī)組的核心。然而，由于自身的特點(diǎn)，直接空冷機(jī)組還存在不少問題。

直接空冷機(jī)組與常規(guī)機(jī)組的主要區(qū)別在冷端系統(tǒng)。由于直接空冷機(jī)組以周邊環(huán)境種的空氣而不是以水作為汽輪機(jī)排汽的冷卻介質(zhì)。因此，環(huán)境變化會(huì)顯著影響直接空冷機(jī)組的健康穩(wěn)定運(yùn)行。

2.1 汽輪機(jī)背壓隨季節(jié)及晝夜的變化影響

我國北方四季及晝夜溫差大。而直接空冷機(jī)組的冷卻極限溫度干球溫度隨著環(huán)境溫度的變化而變化，因此，直接空冷機(jī)組的一年四季的干球溫度溫度變化范圍更大，故空冷汽輪機(jī)的背壓晝夜變化大，一年四季的變化范圍更大?？绽淦啓C(jī)的背壓變化范圍是濕冷汽輪機(jī)的3～4倍，直接影響機(jī)組出力及安全性與經(jīng)濟(jì)性。

2.2 空冷凝汽器冷卻性能受環(huán)境沙塵影響

伴隨著寂靜的飛速發(fā)展，我國空氣污染日趨加劇，沙塵天氣異常多發(fā)。風(fēng)沙大，揚(yáng)塵多，空氣質(zhì)量在使得人們的生活甚為令人擔(dān)憂的同時(shí)也對(duì)空冷機(jī)組造成巨大的威脅。沙城往往成為空冷機(jī)組平穩(wěn)安全運(yùn)行的慢性毒藥，甚至定時(shí)炸彈。直接空冷機(jī)組采用翅片管結(jié)構(gòu)，翅片布置緊湊而翅片間距較小。因此，沙塵極易在翅片管上聚集，最終導(dǎo)致凝汽器傳熱性能急劇惡化，使得整個(gè)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性弱化。

3 保證直接空冷機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的對(duì)策

針對(duì)影響影響直接空冷機(jī)組健康運(yùn)行的因素必須采取針對(duì)項(xiàng)措施，解決其運(yùn)行中存在的缺陷和不足才能保證直接空冷機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。

3.1 噴水增濕降溫，關(guān)注汽輪機(jī)背壓

根據(jù)直接空冷汽輪機(jī)背壓高及背壓變幅大的的特點(diǎn)，首先，在設(shè)計(jì)和選用直接空冷汽輪機(jī)背壓汽輪機(jī)時(shí)就必須提前配套設(shè)計(jì)特殊的具有末級(jí)葉片結(jié)構(gòu)的變背壓以及變功率汽輪機(jī)。其次，在天氣溫度高時(shí)可向散熱器翅片表面噴水增濕或盡量采取向冷卻空氣流中噴水來促使其蒸發(fā)冷卻達(dá)到降溫的目的，防止汽輪機(jī)的背壓可能升高超過設(shè)計(jì)范圍，進(jìn)而改善直接空冷汽輪機(jī)安全度夏能力。特別是高溫季節(jié)應(yīng)適當(dāng)降低機(jī)組功率或使用時(shí)間，確保機(jī)組不因背壓過高而導(dǎo)致保護(hù)動(dòng)作停機(jī)。

3.2 定期維護(hù)空冷凝汽器，避免空氣質(zhì)量影響散熱

只要在使用運(yùn)行中，直接空冷機(jī)組的老化以及受到環(huán)境的侵蝕就是難以避免的，因此能做的就是努力去維護(hù)和延長其運(yùn)行的壽命和質(zhì)量。針對(duì)沙塵影響冷凝汽器外表面的散熱效果，能夠設(shè)計(jì)移動(dòng)與固定相聯(lián)系的自動(dòng)清洗水力系統(tǒng)，因而達(dá)到對(duì)空冷凝汽器維護(hù)保養(yǎng)與定期清洗的目的。

4 結(jié)束語

隨著國民經(jīng)濟(jì)水平的提升和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的加快，居民進(jìn)一步提高了資源保護(hù)意識(shí)。擁有很好的節(jié)水性能的直接空冷火電機(jī)組一定會(huì)在富煤缺水地區(qū)進(jìn)一步的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]馬靖磊，李秀云，呂太.空冷機(jī)組運(yùn)行中存在的問題及處理措施[J].吉林電力，2011（6）.

[2]王玉梅，王樹森.發(fā)電廠空冷區(qū)域電氣設(shè)備布置和選型[J].電力勘測(cè)設(shè)計(jì)，2011（3）.

[3]丁振宇，陳巍，田永興，等.環(huán)境風(fēng)對(duì)直接空冷島換熱的影響[J].汽輪機(jī)技術(shù)，2011（3）.

[4]石維柱.直接空冷機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)研究[D].華北電力大學(xué)，2010.

[5]趙靜.直接空冷機(jī)組冷端熱力特性仿真與節(jié)能研究[D].河北聯(lián)合大學(xué)，2011.