大型汽轮机组空冷技术

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1、关于空冷技术内蒙古电力科学研究院孔昭文1.空冷技术概述空气冷却技术大致分为两种形式，一是间接空冷，二是直接空冷。见下图目前国内大型空冷机组己投运8台，为山西大同二电厂的#5、#6和丰镇发电厂的#3〜#6海勒式喷射凝汽器间接空冷机组，以及太原二电厂的#7、#8哈蒙式表面凝汽器间接空冷机组。而国内直接空冷机组还无大型机组投入运行。据资料统计，截止到1998年，世界各国己投运的间接空冷机组有500余台，直接空冷机组有800余台。这些机组大部分己有几十年的成功运行经验。因此说空冷技术己日趋成熟。2.空冷机组特点电站空冷技术提出已有60多年的历史，经历了容量巾小到大、技术由不成熟到成熟、应用地

2、区由炎热的南方到寒冷的北方、由不受重视到感到日益需要的过程，究其原因，不外乎以下几点：◦空冷机组的干式冷却不需要大量的冷却水，发电厂干式冷却机组比湿冷机组节水30%以上。O世界性水荒，导致新建发电厂不得不采用空冷以缓解日益严重的水资源匮乏问题。O采用空气冷却，空气可以免费取得，不需各种辅助费用。O采用空冷，厂址选择不受限制。O由于空气冷却器空气侧压力降到100〜200Pa左右，很低，故运行费用很低。O空冷系统的维护费一般为湿冷系统的20〜30%。但空冷机组有其自身缺点：O空冷机组换热系数低，比热小，所以空冷器需要较大的面积。O空冷器性能易受环境气温、大风、雨季等影响。O空冷器不能靠近

3、大型建筑物，否则易形成热风再循环。O空冷器要求采用特殊制造的翅片管。空冷机组性能：a节水效果采用空冷系统后，由于不存在湿冷塔蒸发风吹和排污损失，故减少了大量补水，对电厂来说，由于还存在锅炉除灰用水等消耗，电厂虽有一定耗水量，但总耗水量大大减少。据文献记载和试验结果，空冷机组比湿冷机组节水30%以上。一个百万千瓦级的空冷电站比相同湿冷电站年节水1000万吨以上。b空冷机组造价空冷机组造价高于湿冷机组，对冷却系统来说，湿冷、直接空冷、间接空冷的投资比为2:3:6,空冷系统部分的投资约占全厂总投资的6%—9%。虽然空冷系统最初会有较高投入，但在电站建成以后的运行过程中，与湿冷系统补存大量冷

4、却水所需的高成本相比，空冷系统的总投入会大大节省。C热经济性由于空冷机组比湿冷机组的排汽背压高，其循环效率降低约5%，加上厂用电消耗多，所以其热耗比湿冷机组一般高6%—9%。d占地面积采用直接空冷的占地面积小于间接空冷，见表1、表2直接空冷系统地面积表1电站名称UtrillasWyodakMatimba装机功率，MW1603656X665国家西班牙美国南非运行年代197019781987占地面积，m2/MW17.116.513.0间接空冷系统占地面积表2电站名称RazdanGrootvlei5太原二热Kendal装机功率，MW凝汽器型式3X2002002X2006X686国家混合式混

5、合式表面式表面式运行年代前苏联南非中国南非占地面积，1971197119931988m2/MW30.237.164.034.8e投资成本总发电量相同的发电厂，选用经优化的湿式冷却系统和干式冷却系统，在投资方面的差异主要取决于厂址的现场气象条件，不同条件下的投资成本示于表3和表4。500MW电站的不同地点、不同冷却系统的投资水平（以德里的500MW湿式冷却系统为基准）表3冷却系统德里赫尔辛基马德拉斯湿式冷却系统100%90%110%空冷凝汽器160%125%160%自然通风干式冷却塔245%200%250%湿式和干式冷却系统的优化研宄（基本条件：巴西350MW矿物燃料发电厂）表4优化的

6、热力系统自然通风式冷却塔直接空冷凝汽器强迫通风问接空冷系统自然通风塔环境温度，°C151515汽机背压，mbar93.7119.7138.9汽机毛功率，MW346.7343.5341.1冷却系统功率，MW1.75.11.4汽机净功率，MW345338339.7冷却系统投资，马克230000003900000050000000年度成本，马克/a29000001374500015800000在考虑对冷却系统投资的投资时，应事先考虑到将要使用的冷却系统对整个电厂的影响。作这种最优化所需要的代表性的数据是：投资额（资本投入量）、年收益额、蒸汽透平的特征性能、运行条件（特别是全负荷年运行小时数

7、）、燃料价格、辅助电力消耗量以及工厂当地的气象数据。由表5看出，直接空冷机组的背压低于间接空冷机组的背压。由传热原理可知，直接空冷是在蒸汽凝结的情况下对空气的放热，而间接空冷是水对空气的放热。前者的传热温差较间接空冷大30%左右，在散热量一定的条件下，导致直接空冷散热器的传热面积较间接空冷少30%o有文献记载，在散热量一定的条件下，对直接空冷和间接空冷的散热器的传热面积进行了计算，计算条件和结果列于表5,计算结果表明，两者传热面积相差30%，这是直接空冷系