２０１４ ＮＯ．０１（上） 工业技术 发式空气冷却器解决直接空冷系统夏季高负荷研究 黄兴晨 （哈尔滨空调股份有限公司，黑龙江哈尔滨１５００７８） 摘要：本文分析现有电站直接空冷系统夏季高负荷的原因，并提出了几种解决方案，其中针对蒸发式空冷器做出了详 细介绍。概述了蒸发冷却技术的工作原理，并详细介绍了直冷系统中并联蒸发式空冷器的工艺流程，及蒸发式空冷器在 直冷系统中起到的关键作用，同时也提出了采用这种复合式空冷系统还需要进一步解决的问题。 关键词：直接空冷系统；蒸发式空冷凝汽器；夏季高负荷；不满发 中图分类号：ＴＫ２．２３ 文献标识码：Ａ 自２０世纪９Ｏ年代初开始，国内大 解决度夏问题，裕量大电厂初期投资大， 减少能耗的目的。 型蒸汽发电机组汽轮机应用直接空冷凝汽 而且使用率不高，冬季防冻困难容易发生 ②气温高于１６摄氏度时，保持设计 器系统，并在北方地区取得了很好的运行 冻结。 效果。鉴于日益突 的能源矛盾及节约能 （２）增加喷雾系统 源政策的紧迫要求，加之企业本身面对市 场竞争和运行费用降低的成本要求，如何 为发电机组配置最优的凝汽冷却系统，提 高机组运行效率以及机组运行的安全可靠 性，从而降低机组能耗，越来越受到电站 企业和电力科技工作者的重视。 本文对采用蒸发式空气冷却器来解 决直接空冷系统夏季高负荷，发电站不能 满发问题进行初步探讨。 直接空冷系统夏季负荷过高的 一、分析 电站冷却系统主要指汽轮机排汽端 凝汽冷却系统，它将汽轮机排出的已做完 功后的乏汽冷凝成冷凝水，回流到凝结水 箱后再通过水泵送回锅炉燃烧继续循环。 凝汽冷却系统作为发电机组热力循环过程 中重要环节，对于整个热力发电厂的安全 经济运行具有决定性的影响。 由于直接空冷凝汽器属于表面热交换 器，对当地气候条件的波动十分敏感，经 常会受到周围环境中风速、风向、温度的 影响，特别是在炎热的夏季，当外界环境 温度达到３５％以上时，散热器入口空气温 度就会变高，换热温差减小，空冷凝汽器 散热效果变差，导致机组背压高；另若横 向风速超过５ｍ／ｓ或者风向改变后，空冷 岛周围的空气流场也会发生相应变化，也 会在空冷凝汽器周围产生热风回流现象， 导致散热器入口热量无法散出，凝汽器散 热效率大幅降低，机组背压发生波动，从 而直接影响机组正常工作，引起机组出力 受阻，被迫降负荷，机组夏季尖峰时刻真 空度急剧下降情况时有发生，机组无法稳 定运行。因此如何解决直接空冷机组安全 度夏，就成为发电厂提高发电机组运行效 率以及保证机组安全运行的重要问题。 二、解决方案 １对于新建电厂空冷岛的度夏问题， 其在空冷岛设计初期，就考虑度夏的各种 方案，归纳总结如下： （１）增加空冷岛散热面积 设计方在设计初期根据项目所在地 区的气候，考虑空冷岛的散热面积设计裕 量，通常在５％～１０％左右，裕量小不能 此方案主要靠冷却水雾化后降低环 境温度来实现增强换热的效果，投资小， 安装方便，操作简单。 （３）增加水冷器或冷却塔 此方案换热效果好，但占地面积大， 电厂初期投资大，而且耗水量过大，不符 合节能节水要求。 目前，电厂采取的主要方式是适当 增加空冷岛散热面积与增加喷雾系统相结 合。第（３）种方案由于存在一定弊端， 在实际工程中应用较少。 ２蒸发式空气冷凝器技术分析 （１）蒸发式空气冷却器的技术特点 蒸发空冷器是一种将水冷与空气冷 却、传质传热过程融为一体的高效冷凝冷 却设备。其工作原理，是用泵将下部贮水 池中的循环水输送到位于水平放置的光管 （或翅片管）管束上方的喷淋分配器，由 分配器的喷嘴将冷却水向下喷淋道热管表 面，使管外表面湿润并形成连续的水膜。 同时用风机将空气从设备的下部空气吸人 窗吸入，自下而上掠过管束。 蒸发空冷器适用于入口温度低于 ８０℃的介质的冷凝冷却，同时利用冷却水 的潜热和显热，冷却后介质出口温度，可 接近于环境湿球温度。 以上得知，蒸发式空气冷却器比较 适合作为直接空冷的尖峰冷却器使用。 背压，降低煤耗 并联蒸发式空冷系统后，使整个空 冷系统的换热能力增强，降低空冷岛的负 荷，使汽轮机的背压降低，提高汽轮机的 效率，降低煤耗。 ③增大整个空冷系统的安全系数， 降低意外情况发生时的损失 在非高温时段满负荷运行蒸发空冷 器，可使空冷岛的风机轮流检修，避免空 冷岛发生故障时影响发电机组正常运行。 ３采用本系统时还需进一步解决的的 问题 采用这种复合式空冷系统，我们还 要分析该空冷系统可能存在的问题，充分 考虑应对措施，从而最大限度地减小其对 空冷系统的影响。以保证电站安全运行。 如何更经济的采用本循环系统，还 要有以下几方面要注意的问题： （１）在喷水时，如果换热管外表金 属温度较高，水中的钙、镁离子变成钙、 镁盐而结垢影响换热。需要定期除垢，并 且净化水质。 （２）腐蚀问题。蒸发式冷凝凝汽器 外壳由于常年处于水与空气的潮湿环境 下，易于腐蚀，从而严重影响产品寿命。 因此蒸发式冷凝凝汽器换热管热浸锌处理 或不锈钢板质量要严格把好关。 （３）该系统汽轮机的排气压力和空 冷系统的冷却能力及抽真空系统之间关系 复杂，应充分做好电气控制方面的考虑。 （２）工艺流程 （４）除盐水的消耗占蒸发式空冷器 在直接空冷系统中将蒸发式空冷器 总能耗的５０％～６５％，如何保证蒸发冷却 与空冷岛并联使用这种形式可称为复合式 器的最佳运行状态，应该做进一步的实验 空冷系统。 研究。 此种联接方式可充分发挥蒸发空冷 结语 器降温能力强的特点，而且在不启用蒸发 近年北方地区夏季高温时间延长， 空冷器时，可通过三个阀门将蒸发空冷系 原有直接空冷系统大部分都不能满足夏季 统隔离出来，方便维修检查，降低能耗。 安全运行，不满发小时数逐年增加，使电 （３）蒸发式空冷器在空冷系统中的 站的经济效益降低。在这种情况下，在系 作用 统中增加蒸发空冷器增强整个空冷系统的 ①保证夏季高温安全满发，缩短或 换热能力，提高电站运行的经济性，是解 消除不满发小时数 决直接空冷系统现有问题的上佳选择。 蒸发式空冷凝汽器可以在夏季尖峰 参考文献 时刻稳定运行，以微量的水量来降低凝汽 【１】张卓澄．大型电站凝汽器『Ｍ１．北京： 器背压及背压变化差，大大提高汽轮机运 机械工业出版社．１９９３：８－９． 行的可靠性和稳定性，实现提高峰荷出力，