直接空冷与间接空冷系统比较

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间接空冷系统与直接空冷系统比较)[:w%O/\;d-U  R,E3j;发电厂空冷系统分为直接空冷系统和间接空冷系统，间接空冷系统指混合式凝汽器的间接空冷系统（海勒式间接空冷系统）和具有表面式凝汽器间接空冷系统（哈蒙式间接空冷系统）及其它。&G9U5V#l0w,z#U*D7Q8I(f"~-Z(a)直接空冷系统——系利用机械通风使汽轮机排汽直接在翅片管式空冷凝汽器中凝结，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；4`"i2V,M3Q:i.|(b)带表面式凝汽器的间接空冷系统——亦称哈蒙系统，由表面式凝汽器、空冷散热器、循环水泵以及充氮保护系统、循环水补充水系统、散热器清洗等系统空冷塔构成。该系统与常规的湿冷系统基本相仿，不同之处是用空冷塔代替湿冷塔，用密闭式循环冷却水系统代替敞开式循环冷却水系统，循环水采用除盐水。  s:q4{&F;A6d"d'w&z1C一、机械通风直接空冷系统（ACC）*b"^1Y&Z(该系统亦称为ACC系统，它是指汽轮机的排汽直接用空气来冷凝，空气与蒸汽间进行热交换，其工艺流程为汽轮机排汽通过粗大的排气管道至室外的空冷凝汽器内，轴流冷却风机使空气流过冷却器外表面，将排汽冷凝成水，凝结水再经泵送回锅炉。2l其优点有：,m/n(]3B.e0M-q.q4[7L)Q4x5w-⑴不需要冷却水等中间介质，初始温差大。;⑵设备少，系统简单，占地面积少，系统的调节较灵活。(l-d6P6N,j#Y0D0Y:},?.f#S&g:j*K.q其缺点有：⑴真空系统庞大在系统出现泄漏不易查找漏点，易造成除氧器、凝结水溶氧超标。+l4⑵采取强制通风，厂用电量增加。'l+v9\)x&w$F)V⑶采用大直径轴流风机噪声在85分贝左右，噪声大。4i3H6I9D!i3K)?%u2O8B0v.}7~/n⑷受环境风影响大。#G+n%y)Q#N:{1A0F#u8U3Y0I:@3Y二、表面式间接空冷系统*J+~5_;R"l&?(Z8g'_)m2C'{-|*E9k+~&k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，构成了密闭循环。

1#L2M  Q+V;i*u1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铜管凝汽器，用除盐水代替循环水，用密闭式循环冷却水系统代替敞开式循环冷却水系统。

28I1R$n,J-V9Y6{'其优点有：.})C*e;t:J-D9d"w7~,M+y8@"I!|-z#S  ]⑴设备较少，系统较简单。9U3H-S(w  i5f'⑵冷却水系统、凝结水系统分开，水质按各自标准处理，冷却系统采用除盐水，且闭式运行，基本杜绝凝汽器管束内结垢堵塞情况，大大提高换热效率。(c5E-A!m0q5⑶循环水系统处于密闭状态，循环水泵扬程低，消耗功率少，厂用电率低。1I#V2i  z-_1e%B8d;O7y/[(l#B#v-C⑷冷却水在循环过程中完全为密闭循环运行，基本不产生水的损耗，理论上该系统耗水为零。1g  A0J6^3H/?&@6F;M8t其缺点有：#[$~"q"[7@6X⑴冷却水必须进行两次热交换，传热效果差。-L'o0D5F/_(]5S:D%N%B)|3r,s*])U⑵占地面积大。空冷塔底部直径为143m，散热器外缘直径为151m，塔高为165m，空冷塔出口直径为92m，空冷塔喉部直径为90m。Q3l8O3@"p&U)⑶初投资较直接空冷大,甚至跟锅炉投资差不多，主要因为散热器。间冷空冷散热器造价：~85元/m2空冷散热器翅片管总面积为180.34万m2)f  L2x#n  a+_3o,`0X三、直接空冷机组与间接空冷机组环境气象条件等对比：8I*Z0x$H'B  {  O直接空冷：8~)t.s  ~&V6~1q4L7K气温的变化将直接影响直接空冷机组的背压。当夏季高温时，汽轮机背压升高，严重影响机组安全运行，目前国内直接空冷机组在夏季运行以降出力方式，保持相对较低背压，以保证机组安全运行。"R8c)c(b-h1、直接空冷系统对风向、风速以及上游建构筑物对空气环流的影响极其敏感，特别是在高气温条件下，汽机运行背压已经很高，不利风向造成的热回流及散热不畅而使汽机背压突然升高，汽机出力下降。在高气温条件下，严重的热回流及散热不畅容易使汽机背压超过背压保护限值而跳闸停机，国内已发生几次直接空冷机组夏季因强对流气象条件影响的汽轮机跳闸事故。;e#?*Y2、直接空冷系统当风速超过3．0m／s以上时，对空冷系统散热效果就有一定影响，特别是当风速达到5.0～6．0/s时，不同的风向会对空冷系统形成热回流，甚至降低风机效率,致使汽轮机背压升高，严重影响电厂安全运行。3g'm(]&h%a'O'\)["C3、电厂运行时，冷空气通过散热器排出的热气上升，呈现羽流状况。当大风从炉后吹向平台散热器，风速度超出8m／s，羽流状况要被破坏而出现热风再回流。热气上升气流被炉后来风压下至钢平台以下，这样的热风又被风机吸入，形式热风再循环。甚至最边一行风机出现反向转动。0B'?/Q0^#[14、厂址海拔标高及厂址处的大气压力直接影响直接空冷空气换热介质的质量流量，对直接空冷凝汽器的轴流风机的轴功率有影响。晴天的太阳辐射热将影响直接空冷凝汽器的热交换。.c6Y4|6h8v4Z9J0g3]5})W#i4W&L/A2W4P'w9u(F间接空冷：气温仍然是影响间接空冷机组的背压主要因素，但由于在空冷塔的空冷散热器和冷凝器中的换热介质是水，相对的换热系数较高，间接空冷系统的汽轮机背压相对于直接空冷系统较低，如采用同一型式汽轮机，其夏季运行的安全性相对较高。)T#e+_%t;s5n's(间接空冷系统相对于直接空冷系统对环境气象条件的敏感性和受环境气象条件影响变化较小，由于间接空冷系统一般均采用自然通风冷却塔，环境风的风向及风速等气象因素对冷却塔也会产生影响，但也明显小于直接空冷系统，无热风回流现象的发生。,z'P.P.f;

3o.x%x,N4B厂址海拔标高及厂址处的大气压力对间接空冷影响较少，但对空冷散热器的面积及冷却塔的直径、高度产生影响。辐射热基本不影响间接空冷散热器的热交换。$i:Q"D:y7f$~,R!Z;x+G1b8`:[!B"M3v2u7U6W2u8d四、直接空冷机组与间接空冷机组用水量及耗水率、给水泵汽轮机配套设备、设备耗电量、噪声影响分析、年煤耗、运行检修中的利弊的对比：*w:A,d5H;^9K/u5p2D3o*M)y0F"t7f6q%x直接空冷1、直接空冷机组7i"`/g4B2S%o2s的汽动给水泵汽轮机排汽需采用机械通风冷却塔、辅机冷却水泵、辅机冷却水管等湿式冷却系统，百万千瓦耗水量约为0.141m3/s.GW。1}$R/K/l*G52、直接空冷机组的给水泵汽轮机排汽需采用机械通风冷却塔、辅机冷却水泵、辅机冷却水管等湿式冷却系统，需增加投资费用。由于采用机械强制通风，厂用电量相对间冷系统略高3、直接空冷机组大直径轴流风机的噪声在85分贝左右，电厂厂界局部区域可能存在超标问题，但这可通过一系列防噪措施来解决，如采用普通低噪音低转速风机、设虚拟厂界等。但投资增加较多。/Y,P&t3F8N*s)N-J3J4、通过对比国内600MW同类型机组直冷与间冷的对比，直接空冷比间接空冷煤耗高3～5g，同类型300MW机组借鉴以上对比直接空冷比间接空冷耗煤多1.5～2.5万吨，每年可高出煤耗费用为525～875万元（发电利用小时数按5000小时计算，煤价按350T／H计算）。;w8^-e$D)B4V"h7W6、直接空冷系统简单，设备少，控制系统也不复杂，所以运行调整比较简便。采取了逆流凝汽器、由风机调节空气量等措施，而且空冷凝汽器管是大管径的椭圆管，在布置上使其不易积水，所以有利于防止冬天冻坏设备事故的发生。  F6|"P4q4i,w9k3A,I$},e"k'K/o*t"I#J7、直冷系统抽真空系统庞大，大型轴流风机多，所以检修维护工作量较大。!H3F#V21Q!F;m.p"{'N'K5O-A*Q8、运行维护费用高，但直接空冷初投资较少。)@*S2^8f  Q.h,X2间接空冷;1、间接空冷系统可采用汽动给水泵方案，驱动给水泵汽轮机排汽直接进入冷凝器，百万千瓦耗水量约为0.125m3/s.GW。间接空冷系统比直接空冷系统节省约15%的水量，节约运营费用。2、间接空冷系统的给水泵汽轮机排汽接入主机的空冷系统，不需增加设备。.c'F'e%'K'i:D,R.g1b-3、间接空冷系统噪音较低，一般能满足环保要求(v%\9N!b+S)t  U&x5L#4、由于间接冷却系统的运行背压低于直接空冷系统，单位千瓦时煤耗较低，间接冷却系统其年发电效益高与直接空冷系统。  M'F0F*t1E4j6p7j0M5、表凝式间冷系统由于增加了中间的冷却环节，所以系统较复杂，操作较繁琐。但设备维护量少，检修方便，运行维护费用少。6、表面式间接空冷初投资较大，比直接空冷多7251万元。'N,r7L"E;X4g$m(;五、结论与建议1c)V9a)A-p"D-K&T&目前我们关注的不仅是空冷系统设计优化的经济性，更关心的是空冷系统的安全性，所谓安全性主要包括两个方面：一是夏季高温能否保证设计考核点的满发，二是在大风情况下机组的安全运行。根据以上分析，直接空冷系统和表面式间接空冷系统在技术上均是可行的，经济性方面表面式间接空冷系统有一定优势，虽然表面式间接空冷系统投资总体高于直接空冷系统，但由于背压较低，单位kw.h煤耗比直接空冷系统低,经济性方面表面式间接空冷系统比直接空冷系统有一定优势，随着上网电价的上调表面式间接空冷系统

4的优势将提高。因此建议采用表面式间接冷却方案。冷端系统规模大小的选择对工程效益影响较大。如果空冷系统规模偏小，会造成夏季及其他不利条件下汽轮机背压过高，影响电厂运行经济性和安全性；如果空冷系统规模偏大，会造成无谓的投资浪费，冬季空冷系统防冻问题突出。因此，空冷系统规模的大小应根据厂址所在地气象及技术经济条件，结合汽轮机技术参数进行技术经济分析和优化计算后取得，空冷系统优化应在满足技术条件的前提下使得系统年总费用最低。间接空冷系统与直接空冷系统比较)[:w%O/\;d-U  R,E3j;发电厂空冷系统分为直接空冷系统和间接空冷系统，间接空冷系统指混合式凝汽器的间接空冷系统（海勒式间接空冷系统）和具有表面式凝汽器间接空冷系统（哈蒙式间接空冷系统）及其它。(a)直接空冷系统——系利用机械通风使汽轮机排汽直接在翅片管式空冷凝汽器中凝结，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；(b)带表面式凝汽器的间接空冷系统——亦称哈蒙系统，由表面式凝汽器、空冷散热器、循环水泵以及充氮保护系统、循环水补充水系统、散热器清洗等系统空冷塔构成。该系统与常规的湿冷系统基本相仿，不同之处是用空冷塔代替湿冷塔，用密闭式循环冷却水系统代替敞开式循环冷却水系统，循环水采用除盐水。 一、机械通风直接空冷系统（ACC）该系统亦称为ACC系统，它是指汽轮机的排汽直接用空气来冷凝，空气与蒸汽间进行热交换，其工艺流程为汽轮机排汽通过粗大的排气管道至室外的空冷凝汽器内，轴流冷却风机使空气流过冷却器外表面，将排汽冷凝成水，凝结水再经泵送回锅炉。优点有：⑴不需要冷却水等中间介质，初始温差大。⑵设备少，系统简单，占地面积少，系统的调节较灵活。其缺点有：⑴真空系统庞大在系统出现泄漏不易查找漏点，易造成除氧器、凝结水溶氧超标。+l4⑵采取强制通风，厂用电量增加。⑶采用大直径轴流风机噪声在85分贝左右，噪声大。⑷受环境风影响大。二、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，构成了密闭循环。

5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铜管凝汽器，用除盐水代替循环水，用密闭式循环冷却水系统代替敞开式循环冷却水系统。其优点有：

6⑴设备较少，系统较简单。⑵冷却水系统、凝结水系统分开，水质按各自标准处理，冷却系统采用除盐水，且闭式运行，基本杜绝凝汽器管束内结垢堵塞情况，大大提高换热效率。⑶循环水系统处于密闭状态，循环水泵扬程低，消耗功率少，厂用电率低。⑷冷却水在循环过程中完全为密闭循环运行，基本不产生水的损耗，理论上该系统耗水为零。其缺点有：⑴冷却水必须进行两次热交换，传热效果差。⑵占地面积大。空冷塔底部直径为143m，散热器外缘直径为151m，塔高为165m，空冷塔出口直径为92m，空冷塔喉部直径为90m。⑶初投资较直接空冷大,甚至跟锅炉投资差不多，主要因为散热器。间冷空冷散热器造价：~85元/m2空冷散热器翅片管总面积为180.34万m2三、直接空冷机组与间接空冷机组环境气象条件等对比：直接空冷：气温的变化将直接影响直接空冷机组的背压。当夏季高温时，汽轮机背压升高，严重影响机组安全运行，目前国内直接空冷机组在夏季运行以降出力方式，保持相对较低背压，以保证机组安全运行。1、直接空冷系统对风向、风速以及上游建构筑物对空气环流的影响极其敏感，特别是在高气温条件下，汽机运行背压已经很高，不利风向造成的热回流及散热不畅而使汽机背压突然升高，汽机出力下降。在高气温条件下，严重的热回流及散热不畅容易使汽机背压超过背压保护限值而跳闸停机，国内已发生几次直接空冷机组夏季因强对流气象条件影响的汽轮机跳闸事故.2、直接空冷系统当风速超过3．0m／s以上时，对空冷系统散热效果就有一定影响，特别是当风速达到5.0～6．0/s时，不同的风向会对空冷系统形成热回流，甚至降低风机效率,致使汽轮机背压升高，严重影响电厂安全运行。3、电厂运行时，冷空气通过散热器排出的热气上升，呈现羽流状况。当大风从炉后吹向平台散热器，风速度超出8m／s，羽流状况要被破坏而出现热风再回流。热气上升气流被炉后来风压下至钢平台以下，这样的热风又被风机吸入，形式热风再循环。甚至最边一行风机出现反向转动。4、厂址海拔标高及厂址处的大气压力直接影响直接空冷空气换热介质的质量流量，对直接空冷凝汽器的轴流风机的轴功率有影响。晴天的太阳辐射热将影响直接空冷凝汽器的热交换。间接空冷：气温仍然是影响间接空冷机组的背压主要因素，但由于在空冷塔的空冷散热器和冷凝器中的换热介质是水，相对的换热系数较高，间接空冷系统的汽轮机背压相对于直接空冷系统较低，如采用同一型式汽轮机，其夏季运行的安全性相对较高。间接空冷系统相对于直接空冷系统对环境气象条件的敏感性和受环境气象条件影响变化较小，由于间接空冷系统一般均采用自然通风冷却塔，环境风的风向及风速等气象因素对冷却塔也会产生影响，但也明显小于直接空冷系统，无热风回流现象的发生。厂址海拔标高及厂址处的大气压力对间接空冷影响较少，但对空冷散热器的面积及冷却塔的直径、高度产生影响。辐射热基本不影响间接空冷散热器的热交换。

7四、直接空冷机组与间接空冷机组用水量及耗水率、给水泵汽轮机配套设备、设备耗电量、噪声影响分析、年煤耗、运行检修中的利弊的对比：直接空冷1、直接空冷机组的汽动给水泵汽轮机排汽需采用机械通风冷却塔、辅机冷却水泵、辅机冷却水管等湿式冷却系统，百万千瓦耗水量约为0.141m3/s.2、直接空冷机组的给水泵汽轮机排汽需采用机械通风冷却塔、辅机冷却水泵、辅机冷却水管等湿式冷却系统，需增加投资费用。由于采用机械强制通风，厂用电量相对间冷系统略高3、直接空冷机组大直径轴流风机的噪声在85分贝左右，电厂厂界局部区域可能存在超标问题，但这可通过一系列防噪措施来解决，如采用普通低噪音低转速风机、设虚拟厂界等。但投资增加较多。4、通过对比国内600MW同类型机组直冷与间冷的对比，直接空冷比间接空冷煤耗高3～5g，同类型300MW机组借鉴以上对比直接空冷比间接空冷耗煤多1.5～2.5万吨，每年可高出煤耗费用为525～875万元（发电利用小时数按5000小时计算，煤价按350T／H计算）。5、直接空冷系统简单，设备少，控制系统也不复杂，所以运行调整比较简便。采取了逆流凝汽器、由风机调节空气量等措施，而且空冷凝汽器管是大管径的椭圆管，在布置上使其不易积水，所以有利于防止冬天冻坏设备事故的发生。 6、直冷系统抽真空系统庞大，大型轴流风机多，所以检修维护工作量较大。!H3F#V21Q!7、运行维护费用高，但直接空冷初投资较少。间接空冷;1、间接空冷系统可采用汽动给水泵方案，驱动给水泵汽轮机排汽直接进入冷凝器，百万千瓦耗水量约为0.125m3/s.GW。间接空冷系统比直接空冷系统节省约15%的水量，节约运营费用。2、间接空冷系统的给水泵汽轮机排汽接入主机的空冷系统，不需增加设备。3、间接空冷系统噪音较低，一般能满足环保要求4、由于间接冷却系统的运行背压低于直接空冷系统，单位千瓦时煤耗较低，间接冷却系统其年发电效益高与直接空冷系统。 5、表凝式间冷系统由于增加了中间的冷却环节，所以系统较复杂，操作较繁琐。但设备维护量少，检修方便，运行维护费用少。6、表面式间接空冷初投资较大，比直接空冷多7251万元。五、结论与建议目前我们关注的不仅是空冷系统设计优化的经济性，更关心的是空冷系统的安全性，所谓安全性主要包括两个方面：一是夏季高温能否保证设计考核点的满发，二是在大风情况下机组的安全运行。根据以上分析，直接空冷系统和表面式间接空冷系统在技术上均是可行的，经济性方面表面式间接空冷系统有一定优势，虽然表面式间接空冷系统投资总体高于直接空冷系统，但由于背压较低，单位kw.h煤耗比直接空冷系统低,经济性方面表面式间接空冷系统比直接空冷系统有一定优势，随着上网电价的上调表面式间接空冷系统的优势将提高。因此建议采用表面式间接冷却方案。