间接空冷机组技术分析分解课件

1、 我国空冷机组现状 我国空冷技术研究工作开始于上世纪 60年代，1964年由哈尔滨空调机厂、兰洲石油机械研究所、北京石油设计院共同开发研制的首台空气冷却器装在锦西石油五厂投入运行。1966年在哈尔滨工业大学试验电站的 50kW机组上，首次进行了直接空冷系统的试验。1967年在山西侯马电厂 1.5MW机组上进行了直接空冷系统的工业性试验。20世纪80年代庆阳石化总厂自备电站 3MW机组的直接空冷系统投运。 我国应用的大型空冷技术项目是在20世纪80年代末期，1987年采用引进混凝式间接空冷系统，同时引进混凝式间接空冷技术的2200MW混凝式间接空冷机组在山西大同第二发电厂投产，这为国产化大型空冷

2、机组的运行提供了工程实践经验。我国从1990年开始了200MW级机组混凝式空冷系统的设计工作。 1993年在内蒙丰镇电厂投产的 4200MW混凝式间接空冷机组以及1993年在山西太原第二热电厂投产 的2200MW表凝式间接空冷系统（采用黄铜管HSn70-1A表面式凝汽器，散热器是引进德国GEA公司技术生产的钢管钢翅片散热器）是国家“八五”攻关的两个课题，两个项目的第一台机组均在1993年投入生产运行。 2004年10月华能山西榆社投产了 2300MW亚临界直接空冷机组，是当时我国单机容量为最大的直接空冷机组； 2005年4月在山西大同二电厂投产了 2600MW亚临界直接空冷机组，是当时我国单机

3、容量为最大的直接空冷机组； 我国空冷机组现状 我国空冷技术研究工作我国空冷机组现状 2008年9月在山西阳城电厂投产了 2600MW亚临界表凝式间接空冷机组，是当时我国单机容量为最大的间接空冷机组； 2008年6月在华能河北上安电厂投产了 2600MW超临界直接空冷机组，是当时我国参数最高的直接空冷机组； 2010年12月在宁夏华电灵武电厂投产了 21000MW超超临界直接空冷机组，是世界上参数最高、单机容量最大的直接空冷机组。 截止到2015年底，直接空冷机组装机容量达到142795mw，间接空冷机组的总装机容量达到了近73577 MW，总装机容量达到216372。在建或准备建设的1000M

4、W超超临界空冷机组超过10台，可以说无论在数量上还是在单机容量上我国的空冷机组都走在了世界前列。我国空冷机组现状 2008年9月在山西阳城电厂空冷机组设备制造企业1.空冷岛制造企业（国外企业）（1）SPX（斯必克）冷却技术（北京）有限公司（2）GEA（北京基伊埃）能源技术有限公司（国内企业）（1）首航艾启威冷却技术（北京）有限公司（2）哈尔滨空调股份有限公司（3）双良节能系统股份有限公司（4）北京龙源冷却技术有限公司（5）中国大唐集团科技工程有限公司（6）华电重工装备有限公司（7）山西申华电站设备有限公司空冷机组设备制造企业1.空冷岛制造企业直接空冷系统间接空冷系统二者性能比较及我厂空冷塔系统

5、简介123主要内容3334直接空冷系统123主要内容3334直接空冷系统直接空冷系统，又称空气冷凝系统，直接空冷汽轮机的排汽直接由空气冷凝，是蒸汽和空气之间进行热交换，没有循环水系统。图1 直接空冷机组原则性汽水系统一般由大管径排汽管道、空冷凝汽器、轴流冷却风机和凝结水泵等组成；直接空冷系统直接空冷系统，又称空气冷凝系统，直接空冷汽轮机的直接空冷系统与其它方式的空冷系统相比较具有如下优缺点。其优点是：（1）冷却效率高。取消了二次换热所需要的冷却水等中间冷却介质，初始温差大；（2）设备少，系统简单，基建投资较少，占地少；（3）系统空气量调节灵活，冬季运行防冻性能好。可通过调整风机转速或风机数量来

6、调节进风量，以适应热负荷及气温的变化并防止空冷器内部结冰。其缺点是：（1）空冷凝汽器体积比水冷凝汽器体积大的多，庞大的真空系统容易漏气；（2）大直径的排汽管道加工比较困难；（3）直接空冷大多采用强制通风，因而增加了厂用电量，同时也增加了噪声源，受环境风影响大直接空冷系统与其它方式的空冷系统相比较具有如下优缺点。直接空冷系统4）夏季高温、风速、风向及强对流气候影响机组运行经济性。5）背压相对较高，运行经济性较差，机组运行背压由大直径风机提供的空气与空冷散热器进行对流换热维持。在我国西北、华北地区，直接空冷系统优化背压一般为1315kPa，夏季背压一般控制在32kPa左右。6）噪音大。直接空冷系统

7、由于采用了机械通风进行冷却，风机转动将产生低频噪音，需选用低噪声风机、控制风机转速等措施来降低噪音。且空冷风机群一般布置在4050m高的空冷平台内，运行时产生的噪声值较高。7）煤耗、电耗相对较高。直冷系统背压高于间冷系统，且其厂用电率较间冷系统高3%左右，故单位千瓦时的标准煤耗和电耗均高于间冷系统。8）故障率稍高，维修工作量大。直接空冷系统一般具有上百台轴流风机、齿轮箱和电动机，其故障率稍高，检修维护工作量大。直接空冷系统4）夏季高温、风速、风向及强对流气候影响机组运行间接空冷系统 根据凝汽器型式的不同及所采用冷却介质的不同，间接空冷系统习惯可分为具有混合式凝汽器的间接空冷系统（海勒式间接空冷

8、系统）、具有表面式凝汽器的间接空冷系统（哈蒙式间接空冷系统）。间接空冷系统 根据凝汽器型式的不同及所采用冷却介质的不表面式凝汽器的间接空冷系统 表面式间接空冷系统是以水为冷却中间介质，冷却水在表面式凝汽器、空冷塔内部安置的散热器、循环水泵及管道组成的基本呈密闭的系统中循环，它只作为热交换的一种载体，没有蒸发损失。表面式凝汽器的间接空冷系统 表面式间接空冷系统 表面式凝汽器间接空冷系统的工艺流程为：循环水进入表面式凝汽器的水侧通过表面换热，冷却凝汽器汽侧的汽轮机排汽，受热后的循环水由循环水泵送至空冷塔，通过空冷散热器与空气进行表面换热，循环水被空气冷却后再返回凝汽器去冷却汽轮机排汽，构成了密闭循

9、环。带表面式凝汽器的间接空冷系统，与海勒式间接空冷系统所不同的是冷却水与汽轮机排汽不相混合，进行表面换热，这样可以满足大容量机组对锅炉给水水质较高的要求。该系统与常规的湿冷系统基本相同，不同之处是用空冷塔代替湿冷塔，用不锈钢凝汽器代替钛管凝汽器，用除盐水代替自然状态水(例如海水、湖水、江水等)，用密闭式循环冷却水系统代替敞开式循环冷却水系统。 表面式凝汽器的间接空冷系统 表面式凝汽器间接空冷系统的工艺流程为：与其它方式的空冷系统相比较具有如下优缺点。其优点是：1对环境气象条件的敏感程度相对较低。2）背压较低，运行经济性较高。其机组运行背压由循环水在凝汽器中与汽轮机排汽进行对流换热与导热维持，循

10、环水通过自然通风冷却塔由空气进行冷却。在我国华北、西北地区，间接空冷系统优化背压一般为11kPa，夏季背压一般控制在26kPa左右。3）噪声低，采用了自然通风空冷塔，散热器区域无噪声，而循环水泵噪声值相对较底，且布置在地下水泵房内，产生的高频噪音可通过隔音措施控制。4）煤耗相对较低。间冷系统背压较直冷系统低，且用电率也低于直接空冷，故单位千瓦时的标准煤煤耗低于直冷系统。5）故障率较低，维修工作量小。间冷系统只有循环水泵为转动机械，系统阀门动作几率低，故障率较低，检修维护工作量小。其缺点是：（1）防冻性能相对较差。防冻控制由开关百叶窗实现，较繁琐且百叶窗不可能完全密封，可能造成局部过冷，引起冻结

11、。2）占地面积大，每台机组需配置大直径自然通风冷却塔，占地较大。3）初投资较高。表面式凝汽器的间接空冷系统与其它方式的空冷系统相比较具有如下优缺点。表面式凝汽器的间接间接空冷与直接空冷机组性能比较从环保角度对比： 火电机组选择不同的冷却方式对环境的影响各不相同。直接空冷对环境的影响主要为噪声影响，如空冷平台距厂界较近则可能会造成厂界超标；直冷机组煤耗相对较高，随之而来的是其SO2、NOx以及烟尘等大气污染物的排放较间冷高。间冷系统基本不存在噪声影响，煤耗低、大气污染物排放量低，但占地面积大，在施工期对地表植被的破坏、土石方量及水土流失量都较直接空冷系统要高。 参考我国北方地区数十个火电机组的空

12、冷系统选型方案，从声环境、煤耗及大气环境、生态环境、水耗指标、固体废弃物产生量等5方面影响对空冷系统选型进行对比分析。经济效益、社会效益对比：间冷机组的煤耗和电耗均较直冷低，使得间冷机组的年运行费用较直冷机组低。虽直冷系统的初投资费用低于间冷，但两者的初投资费用差值可在58年内回收。如煤价和上网电价进一步上涨，间冷机组的经济优势会更加明显，回收期后间冷系统将比直冷系统有更好的经济效益。 间冷系统的煤耗、电耗均较直冷系统低，更符合节能减排的国家政策，且解决了直冷机组的噪声影响问题，其社会效益优于直冷系统。间接空冷与直接空冷机组性能比较从环保角度对比：经济效益、社会间接空冷与直接空冷机组性能比较两

13、种空冷系统煤耗及大气环境影响对比经统计，采用间冷系统较采用直冷系统发电标准煤耗可节约2.58g/（kWh） 。保守按照节约 3g/（kWh），机组运行时数5500h进行反算，则2300MW火电机组的可节约1.0万t标准煤耗，2600MW和21000MW火电机组分别可节约2.0万t和3.3万t标准煤耗。 煤耗直接决定SO2、 NOx以及烟尘等大气污染物的排放，煤耗大，排放量大，反之，污染物排放量小。1.水耗指标对比 采用直冷系统和采用间冷系统耗水指标 基本无差别，机组耗水指标均可做到低于1.0m3 /（s GW）以下，二次循环的湿冷系统耗水指标一般在4.0m3/（sGW）以上，空冷系统较二次循环

14、的湿冷系统耗水指标可节约用水75%以上。 故在我国北方缺水地区建设空冷机组，直冷系统和间冷系统是两种均可选择的冷却方式，均具有良好的节水效果。 2.固体废弃物产生量对比 因间接空冷系统的煤耗量较直接空冷低，相应可减少燃煤燃烧后产生的灰渣等一般固废的排放量。假定燃煤的灰分按30%计，较直接空冷2300MW间冷机组可减排灰渣约3000t/a， 2600MW间冷机组可减排灰渣约6000t/a，21000MW间冷机组可减排灰渣约10000t/a。 灰渣量的减少即可减少灰场占地，又可减少灰渣等固废所引起的扬尘二次污染问题，对环境的正效益明显。间接空冷与直接空冷机组性能比较两种空冷系统煤耗及大气环间接空冷

15、与直接空冷机组性能比较通过以上性能比较，得出结论1）在缺水地区建设空冷机组，直冷系统和间冷系统是两种均可选择的冷却方式，具有良好的节水效果，对水资源的影响相当。 2）从声环境影响的角度分析，间冷系统较直冷有绝对优势。3）从煤耗和大气环境影响的角度分析，选择间冷系统可降低煤耗，减排大气污染物，更符合国家节能减排政策，较直冷有明显优势。 4）从生态环境影响分析，直接空冷占地面积小，有较大优势。但若电厂建设在土地资源丰富且地表植被较差（例如新疆戈壁地区、沙漠地区），则间冷系统虽占地面积稍大，但对生态环境的负面影响有限。 5）间冷机组较直冷机组煤耗低，灰渣等一般固体废弃物可实现减排，既可减少灰场占地，

16、又可减少灰渣可能引起的扬尘二次污染问题，对环境的正效益明显。 6）虽直冷系统的初投资费用低于间冷系统，但其年运行费用较高，两者的初投资费用差值可在几年内回收，回收期后间冷系统将比直冷系统有更好的经济效益。 综上所述，间冷系统在声环境影响、煤耗及大气环境影响、固体废弃物产生量均优于直冷系统，水耗指标与直冷系统相当，虽占地面积较直接空冷有所增加，但在土地资源丰富且地表植被较差地区，对生态环境的影响极为有限。故从环保角度综合分析对比，在土地资源丰富的北方地区选择间接空冷系统更符合国家节能减排措施，较直接空冷系统的环保效益、经济效益和社会效益更优。间接空冷与直接空冷机组性能比较通过以上性能比较，得出结

17、论我厂空冷塔系统简介1.采用带表面式凝汽器和垂直布置空冷散热器的间接空冷系统；空冷系统通风设施为钢筋混凝土双曲线薄壳式风筒冷却塔，散热器在其外围垂直布置。2.我厂4350MW机组共设2座自然通风间接空冷冷却塔。3.间接空冷系统采用单元制，每两台机组配6台循环水泵、1座空冷塔、2条循环水供水管道、2条循环水回水管道及地下贮水箱、膨胀水箱、充水泵、补水泵等。我厂空冷塔系统简介1.采用带表面式凝汽器和垂直布置空冷散热器我厂空冷塔系统简介我厂为4350MW超临界间接空冷机组，其中每2350MW机组共用1座自然通风间冷塔，共设置2座自然通风间冷塔，每座间冷塔配置186个24m高的冷却三角和2个18m高的

18、冷却三角，直立布置于冷却塔周圈。四台机组均采用单元制，每座塔内两台机组的散热器扇段应交叉布置，稳压水箱和低位贮水箱设置于塔内。间接空冷系统工艺流程如下：干式冷却塔循环水泵循环水管稳压水箱低位贮水箱充水泵外部水源传输泵排水系统汽轮机凝汽器循环水管我厂空冷塔系统简介我厂为4350MW超临界间接空冷机组，间冷塔工艺系统配置散热器每2350MW机组共配置188个冷却三角，其中2个冷却三角位于塔入口门上方。塔内散热器共分为10个扇区，每台350MW机组对应5个扇区，两台机组的扇区交替布置。散热器主要技术数据如下：间冷塔工艺系统配置散热器间冷塔工艺系统配置循环水管 我厂4350MW机组，其中每2350MW

19、机组采用一座间接空冷塔，4台机组的循环水管均采用单元制配置，每座简冷塔内地下共设2条进水分配环管和2条出水分配环管。被每台机组的凝汽器加热后的循环水通过1条DN2400的循环水管经循环水泵升压引入空冷塔，再经过塔内地下供水环管均匀分配至属于该机组的5个冷却扇区内，经每个扇区冷却后的循环水再流回塔内地下回水环管，每台机组的塔内地下回水环管汇入1条DN2400的循环水母管后送入凝汽器再换热。塔内循环水流程如下：进冷却塔循环水母管塔内地下进水环管扇区支管冷却三角（管束）底部进水母管冷却三角（管束）冷却三角（管束）底部回水母管扇区支管塔内地下回水环管出冷却塔循环水母管。间冷塔工艺系统配置循环水管间冷塔

20、工艺系统配置为了确保循环水进入各扇区的水量能够均匀分配，本次基本设计利用ATF流体分析软件对塔内各处管道进行了优化配置。分析计算结果表明，各扇区流量差异可控制在5%以内。为了补偿温度变化中设备和管道可能产生的位移，冷却三角进出水支管均设有可伸缩的万向接头；高位稳压水箱进出水管（立管）顶部均设有伸缩节等温度补偿接头，以避免管道对上部结构产生过大的轴向力。间冷塔工艺系统配置为了确保循环水进入各扇区的水量能够均匀分配间冷塔工艺系统配置间冷塔放空系统放空系统的主要功能是放空地上部分循环水系统管道和设备。空冷塔内需要放空的管道和设备主要有：冷却三角及其进出水管和联箱、高位水箱、局部弯出地面的循环水管等。

21、塔内放空管道为了收集塔内周圈设备管道的放水，塔内地下敷设1条DN400的放空环管，该环管与地下贮水箱直接相连，塔内的设备和管道放水均可就近接入该地下放空环管。间冷塔工艺系统配置间冷塔放空系统塔内放空管道间冷塔工艺系统配置扇区设备和管道放水当冷却扇段需要检修或冬季低温环境下扇段停运时，必须及时放空扇段对应的地上部分存水，以方便检修或防止设备冻坏。每个冷却扇段的进出水管上均设有隔离阀门，可实现扇区的隔离和检修。每个扇区的隔离阀至扇区的供回水管上均装有电动放空阀门。当冷却扇区隔离时，放空阀门可自动或手动打开，冷却扇段对应的地面以上管道和设备内存水可全部放掉。冬季扇区隔离时，放空阀会根据连锁条件自动打

22、开放水。扇区设备和管道放水通过自流的方式进入地下放空环管，流入地下贮水箱。事故放水阀（重锤跌落阀）每台机组塔内循环水供回水母管与地下贮水箱之间均设有DN1400的事故放水阀。当低温环境下，扇区保护性泄水无法动作时，系统防冻保护控制系统会自动打开对应机组的事故放水阀，机组对应的冷却三角及地上管道可快速自动放空。间冷塔工艺系统配置扇区设备和管道放水事故放水阀（重锤跌落阀）间冷塔工艺系统配置地下贮水箱地下贮水箱的主要功能是贮存系统放空时地面以上管道和设备的排水，因此其容积应能够容纳地面以上循环水系统的所有放水，当水箱内水位低于最低限值时，系统可自动打开水箱进水阀向水箱内补水。高位稳压水箱为了保持循环

23、水管道及散热器水侧最低压力点始终处于微正压状态，在冷却塔内设有两个高位稳压水箱。 每个稳压水箱与每台机组对应的地下回水环管相连，当系统中的循环水由于水温变化或其它原因而导致高位稳压水箱内的水位下降至最低限值时，位于地下水箱内的补水泵可自动启动向系统内补水，高位水箱内水位恢复至正常水位时，补水泵停泵；当系统中的循环水由于水温变化或其它原因而导致高位稳压水箱内的水位上升至最高限值时，高位稳压水箱内的存水可通过水箱内的溢流口自然溢流到塔内放空管内，流回地下贮水箱。 高位水箱底部设有放空阀，当冬季水箱内水温低或由于水质原因需要换水时，可通过打开水箱底部放空阀，使水箱内水位下降，触发补水泵向循环水系统补水，达到水箱换水的目的。两个高位水箱底部之间设有连通管和联络阀，正常运行时联络阀处于打开状态，连接两台机组循环水系统的高位水箱可利用运行中压力不平衡作为动力，使循环水在两个水箱之间缓慢流动，达