电站空冷系统介绍

电站空冷系统

内容目录1电站空冷技术的发展2空冷系统的种类及工作原理3空冷机组的适用范围4空冷系统的选择5空冷机组的经济性1.电站空冷技术的发展起源：20世纪三十年代起源于德国。国外电站空冷技术的应用：20世纪30年代应用于小型机组……50年代海勒教授发明了喷射式（混合式）间接空冷系统……70年代哈蒙教授提出了表面式间接空冷……80年代末采用空冷技术的发电机组容量以达到600MW。空冷技术在世界上得到了广泛应用。1.电站空冷技术的发展国内电站空冷技术应用的发展历程：1966年我国开始研究空冷技术，并进行工业性试验－试验机组25MW，文化大革命中夭折。1984年我国开始建设第一台引进型混合式间接空冷机组－大同第二热电厂5＃、6＃机组。1994年我国第一台自主设计、设备国产化的表面式间接空冷机组－太原第二热电厂4＃、5＃机组。2000年建设我国第一台直接空冷6MW机组－2001年发电2003年我国第一台200MW机组直冷机组发电（大一）。2004年我国第一台300MW机组直冷机组发电（漳山）。2005年我国第一台600MW机组直冷机组发电（大二）。1.电站空冷技术的发展

2010年12月在宁夏华电灵武电厂投产了2×1000MW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。至2010年底我国300MW级以上空冷机组共建成投产150台左右。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。是世界上拥有空冷机组最多的国家。2002年开始我国的电站空冷技术得到了广泛应用。

3.电站空冷系统的种类电站空冷系统的种类

→直接空冷系统电站空冷系统→→表凝式冷系统

→间接空冷系统→

→混凝式间冷系统2.电站空冷系统的种类直接空冷系统：机力通风的直接空冷系统…自然通风的直接空冷系统…机力通风和自然通风结合式直接空冷系统…间接空冷系统：表面式（哈蒙）自然通风间冷系统…垂直和水平表面式（哈蒙）机力通风间冷系统…垂直和水平喷射式或混合式（海勒）自然通风间冷系统…垂直喷射式或混合式（海勒）机力通风间冷系统…2.电站空冷系统的工作原理2.1直接空冷系统2.1.1直接空冷系统的工作原理电站空冷系统的工作原理2.电站空冷系统的工作原理2.1.2直冷主要特点2.电站空冷系统的工作原理2.1.3直冷组成

2.电站空冷系统的工作原理2.1.4直接空冷系统的运行直接空冷系统冷却原理是：用大直径的钢制管道将汽轮机排出的乏汽引入空冷散热器后，通过与由动力风机组送出的环境空气进行表面换热，直接将乏汽冷却为冷凝成水。系统的控制主要是依据汽轮机排汽压力（或凝结水温）控制器的指令调节风机的转速，风机转速的提升/降低根据风机转速级配置图执行，同时每个蒸汽隔离阀依据指令开启/关闭。控制的内容主要包括（冬季、正常）启动、运行、停机（冬季、正常）、冬季防冻保护运行。2.电站空冷系统的工作原理正常运行状态下，直接空冷系统的运行控制取决与适时的环境条件（环境气温、自然风速等）和机组的排汽压力（或凝结水温）

，换言之，直接空冷系统风机组的运行状态取决机组的排汽压力的需求（当然是在直接空冷系统的能力范围之内）。机组所有不同工况的运行对冷端的空冷系统均有不同的要求，这些要求均通过变频调速系统调节风机转速来实现对机组背压调节。2.电站空冷系统的工作原理2.2表面式间接空冷系统2.2.1间接空冷系统的工作原理2.电站空冷系统的工作原理2.2.2表面式间冷特点2.电站空冷系统的工作原理2.2.3表面式间冷的组成2.电站空冷系统的工作原理2.2.4表面式间冷的运行同样是一个将汽轮机的乏汽冷凝成水的过程，与直冷不同的是表面式间接空冷首先由循环冷却水与汽轮机下凝汽器内的乏汽进行表面换热将其凝结成水，被加热的循环水由循环水泵将其送至冷却塔内的散热器中通过与环境空气进行表面换热将被加热的循环水中的热量带走，被冷却后的循环水再次返回凝汽器去冷却汽轮机排出的乏汽，构成了密闭循环。在正常运行工况下，百叶窗仅在冬季（环境温度低于零度时）才进行调节以防过冷造成散热器冻坏；在春夏秋三个季节（环境温度大于零度时），百叶窗2.电站空冷系统的工作原理2.2.4表面式间冷的运行全开，机组的运行背压取决与环境条件（环境空气温度、自然风速等）。冷却系统一般由：①循环系统功能组……②扇区功能组(扇区充水和泄水)……③旁路阀控制功能组……④水平衡控制功能组……⑤紧急泄水阀控制功能组……⑥温度控制功能组等逻辑控制功能组组成……

2.电站空冷系统的工作原理整个系统依据汽轮机背压（出塔水温）来控制运行，可分为：夏季运行模式……冬季运行模式……防冻保护模式……这种系统在主厂房内的部分几乎与湿冷系统完全一样，在主厂房外的部分，简单地说，只是将湿冷塔换成了空冷塔。2.电站空冷系统的工作原理2.3喷射式间接空冷系统2.3.1喷射式间接空冷系统的工作原理2.电站空冷系统的工作原理2.3.2喷射式间接空冷系统的主要特点2.电站空冷系统的工作原理2.3.3喷射式间接空冷系统的组成2.电站空冷系统的工作原理

2.3.4喷射式间冷的运行循环冷却水进入混合式凝汽器直接与汽轮机排汽混合并将其冷凝，受热后，绝大部分由冷却水循环泵送至空冷塔散热器中，经与空气对流换热冷却后循环水经带有可以节能和调压的水轮发电机（或调压阀）再送入混合式凝汽器，完成一个循环。受热的循环冷却水的极少部分经凝结水精处理装置，达到锅炉用水标准后，送入汽轮机回热系统。2.电站空冷系统的工作原理喷射式间接空冷系统的控制运行较表面式间接空冷系统的运行复杂，主要区别在水泵功能组和凝汽器的水位控制系统。整个系统依据汽轮机背压（出塔水温）来控制运行，可分为：夏季运行模式……冬季运行模式……防冻保护模式……3空冷机组的适用范围我国空冷机组总容量已超1亿千瓦，其中直接空冷机组占到约90%。目前，间接空冷机组在不断增加，甚至可能出现一边倒的现象。如何选择空冷系统型式、不同空冷系统型式适宜条件是什么，汽动给水泵排汽和辅机冷却水的冷却方式是否采用空冷、采取什么样的空冷型式等问题普遍引起关注。国家节水政策－《中国节水技术政策大纲》3.2.4条款。大火规18.2.7条款－规定干旱指数大于1.5。3空冷机组的适用范围环境风速：国外运行电厂最大风速44.4m/s，年平均风速4m/s。国内运行电厂最大风速40m/s，年平均风速4m/s气温：世界上投运电厂＋50℃～－52℃,国内＋44℃～－43.6℃。粉尘：应避开诸如水泥厂、石灰厂等严重工业腐蚀性粉尘区域。地方政府包括环保部门对厂址附近有特殊要求时。（如防水雾、水体热污染等）3空冷机组的适用范围用水指标限制：老厂扩建、“以大代小”、湿冷改造成空冷。

火电厂采用空冷系统的最大优点是大量节水（可比湿冷机组约节水85％以上）。与常规湿冷机组相比一次性投资大、煤耗高。因此，它最适宜用在富煤缺水地区。对于在缺水地区建设火电厂时，对电厂的合理布局，以有限的水资源扩大建厂容量，缓解与当地工农业、生活争水的矛盾，保持当地经济可持续发展具有重要的作用。

4空冷系统的选择

不同的地理位置和气候条件对直接空冷和间接空冷系统的应用有着不同程度的影响。针对工程的地理位置和气候条件应用合理的空冷系统是项目可行性研究的主要任务之一，而目前我国还没有这方面的相关规程规范可遵循，因此，对直接空冷和间接空冷的适用性研究是必须的。这项研究可以通过对已运行机组进行调研、收集资料、结合工程进行数模试验对比、技术经济比较的方式进行定性和定量分析得出结论。4空冷系统的选择4.1.直接空冷与间接空冷型式选择气温条件：极其寒冷宜采用直接空冷；风场、风速条件：主导风向不明显宜采用间接空冷；场地条件：场地狭小，宜采用直接空冷，风向不利时，需重点研究防风措施；噪音要求：噪音要求高，无法满足或代价太高时，应采用间接空冷燃煤价格：燃煤价格高，宜采用间接空冷；电站建设急缓要求：宜采用直接空冷。4空冷系统的选择

4.2表凝式与混凝式间接空冷选择湿冷机组改造：宜采用表凝式间接空冷系统。核电机组：出于机组安全性考虑，宜采用表凝式间接空冷系统。常规空冷机组：两者皆可。运行经济性：混凝式。系统简单性：表凝式。4空冷系统的选择4.3间接空冷系统散热器布置型式选择塔外垂直布置：占地较小，安装方便，宜优先考虑采用。烟塔合一。塔内水平布置：风沙大或在环境风风速较高地区采用。塔内水平及垂直联合布置：1000MW机组，场地狭小时可考虑采用。间冷散热器型式：铝制：四排管、六排管。钢制：两排管、四排管。4空冷系统的选择

4.4汽动给水泵排汽及辅机冷却水空冷系统型式选择主机排汽采用直冷时：

600MW及以上大机组，小汽机宜采用自然通风两机一塔表凝式间冷。小机组：小汽机宜采用机力通风表凝式间冷。主机排汽采用间冷时：小汽机冷却应并入主机空冷系统。辅机冷却水系统：宜采用机力通风表凝式间冷。4空冷系统的选择

4.5小结满足国家政策、水源、煤炭、自然环境等基本条件；结合工程具体条件初步选择适宜的空冷系统型式；对空冷系统进行经济比较，提出最经济的方案；根据技术比较和经济比较，按投资方关注的问题，采取不同权重评价，理性选择适合具体项目的空冷系统型式。

5.空冷机组的经济性

5.1前提条件：工程条件一样；环境气象条件相同；设计背压相同－即同型汽轮机；5.1.1不同系统的初投资直接空冷：投资：为基准。混凝式间接空冷：投资：113%～118%。表凝式间接空冷：投资：105％～110%。（小机组差异大，大机组差异小）5.空冷机组的经济性前提条件：工程条件一样；设计背压相同；5.1.2不同系统的煤耗差异直接空冷：煤耗：为基准。混凝式间接空冷：煤耗：低0.6～0.8g/kwh。表凝式间接空冷：煤耗：低0.4～0.6g/kwh。5.1.3电耗差异直冷电耗比间冷电耗平均高5％～10%5.空冷机组的经济性5.2前提条件：工程条件一样；间冷比直冷设计背压低几个kPa；直接空冷：投资：为基准，煤耗：为基准值。表凝间冷：投资：105%～110%＋（3.2～6.0％）/kPa。煤耗：低0.6～1.2g/kwh.kPa。混凝间冷：投资：112％～117%＋（3.5%～6.5％）/kPa。煤耗：低0.8～1.35g/kwh.kPa。（低背压区差异大）5.空冷机组的经济性5.3前提条件：工程条件一样；间冷与直冷一次投资一样；直接空冷：背压：为基准，煤耗：为基准值。混凝式间接空冷：背压：高0.8～3kPa；煤耗：高0.25～2.8g/kwh。表凝式间接空冷：背压：高2.2～5kPa；煤耗：高1.35～4.5g/kwh。（大机组、低背压差异小）5.空冷机组的经济性

5.4实际运行数据（数据来源－电力企业联合会）统计我国前37台600MW级空冷机组平均供电煤耗在330.61～339.8g/kWh之间；供电煤耗先进值为：330.61g/kWh、优良值为：333.33g/kWh、平均值指标为：339.84g/kWh。平均厂用电率为：7.34%；采用汽动给水泵的厂用电率为：5.19%，采用电动给水泵的厂用电率为：8.38%平均综合耗水率为：0.35kg/kWh。

5.空冷机组的经济性5.5空冷的效益分析

水耗分析：

空冷机组主要是指汽轮机本体及其凝汽设备，空冷系统主要指汽轮机的排汽通过一定的装置被空气冷却为水的系统；它与常规湿式冷却方式（简称湿冷系统）的主要区别是避免了循环冷却水在湿