火电厂空冷技术研究毕业论文.doc

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1、 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第V页兰 州 交 通 大 学毕业设计（论文）火电厂空冷技术研究班 级: 热动093 学 号: 200811050 姓 名: 专 业: 热能与动力工程 指导老师: 二零一三年六月 兰州交通大学大学本科毕业设计（论文）摘 要空冷技术作为火力发电厂节水的一项重大技术,针对缺水地区建设火电厂时,可以用有限的水资源建设高参数大容量机组,既响应国家节能减排政策,又缓解了与当地工农业、生活用水争水的矛盾。我国电厂空冷技术发展较晚,始于20世纪80年代,引进匈牙利的海勒式间接空冷系设计技术和设备制造技术应用于大同第二发电厂5、6号机组(2200MW)上。随后作为八五重大攻关

2、项目!,1993年在内蒙古丰镇发电厂投产了我国第台首次自行设计、制造、安装调试的200MW海勒式间接空冷机组,之后又相继投产3台200MW机组,节水率达到了70%以上。1999年开始,为了发展空冷技术的多样化,在太原第二热电厂四期2200MW机组上采用表面式凝汽器的间接空冷系统,国内引进散热器制造设备和制造技术。国内这3座大型空冷电站的投产运行,经过多年的运行证明节水效果明显,为推动我国空冷技术的快速发展起到了积极的示范作用。关键词：空冷技术，节水AbstractAir-cooled power plant water-saving technology as a major technolo

3、gy for construction of thermal power plants in drylands, you can use the limited water resources construction of high parameters large capacity units, both to respond to national energy conservation policy, but also ease the work with the local agriculture, domestic water competition for water confl

4、icts. Late development of power plant air-cooling technology, began in the 1980s, the introduction of the Hungarian Heller indirect air cooling system design technology and equipment manufacturing technology used Datong Second Power Plant Unit 5,6 (2 200MW) on. Then as eighty-five major research pro

5、jects!, 1993 Fengzhen Power Plant in Inner Mongolia Chinas first production units for the first time to design, manufacture, installation and commissioning of 200MW Heller indirect air cooling unit, and later put into operation three 200MW units, water rate reached 70%. 1999, in order to develop air

6、-cooling technology diversification in Taiyuan second four 2 200MW power plant unit on the use of surface condenser indirect air-cooling system, the introduction of domestic radiator manufacturing equipment and manufacturing technology. This three large air-cooled domestic power plant put into opera

7、tion, after years of operation proved saving effect is obvious, to promote the rapid development of air-cooling technology has played a positive role model.Keywords: Air-cooled power，water-saving technology目 录摘 要IVABSTRACTV第1章 绪 论11.1 广泛使用空冷技术的意义1第2章 火电厂空冷技术52.1.1.直接空冷系统 32.1.2海勒系统52.1.3 哈蒙式系统52.1.4

8、SCAL 系统 6 2.1.5三种系统的比较 8 2.1.6空冷技术的分类 82.1.7空冷技术的特点 9 第3章 空冷系统的朝向 12 3.1 空冷系统朝向问题的研究 12 3.2 空冷系统朝向问题的工程举例 14结 论20参考文献7第16页 共20页兰州交通大学本科毕业设计（论文） 第1章 绪 论1.1 本论文的背景和意义空冷技术作为火力发电厂节水的一项重大技术,针对缺水地区建设火电厂时,可以用有限的水资源建设高参数大容量机组,既响应国家节能减排政策,又缓解了与当地工农业、生活用水争水的矛盾。空冷技术早在上世纪30年代末已经应用于火力发电厂，1938年在德国北部玻特罗波地区投运了一台1.5

9、MW直接空冷汽轮机组。在二十世纪50年代，匈牙利海勒教授提出采用混合式凝汽器和铝制散热器的间接空冷系统。随着空冷技术的发展，又相继出现了应用表面式凝汽器和钢制散热器的间接空冷系统。目前，国外已投运的600MW等级的空冷汽轮机组多数在南非，正在建设的大容量空冷机组有澳大利亚KoganCreek电站，建设750MW等级火电空冷机组，已经在2006年9月开始投运。国内空冷技术研究工作开始于上世纪60年代，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。国内大型空冷机组应用于80年代末期，1987年

10、在山西大同第二发电厂投产两台200MW国产空冷机组，引进匈牙利海勒式间接空冷系统；1993年在山西太原第二热电厂投产两台200MW国产空冷机组，采用表面式凝汽器的间接空冷系统。国内已经投产的直接空冷机组有2台200MW机组，10台300MW机组，8台600MW机组，其中600MW直接空冷机组由中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司完成设计，分别是山西大同二电厂2600MW直接空冷机组、托克托电厂4600MW直接空冷机组和内蒙古上都电厂2600MW直接空冷机组。2004年,受国家发展和改革委员会的委托,中国电力工程顾问集团公司组织东北、西北、华北电力设计院针对中电投通辽三期600MW机组

11、直接空冷系统设计设备国产化研究，取得了一系列重大成果。该项目空冷系统的主要设备管束和风机均采用国产设备,预计2007年8月投产。据不完全统计，截止2010年，国内将有40余座空冷电站投产，总装机容量达到40000MW。我国的火电空冷技术正式开始始于20世纪80年代,引进匈牙利的海勒式间接空冷系设计技术和设备制造技术应用于大同第二发电厂5、6号机组(2200MW)上。随后作为八五重大攻关项目,1993年在内蒙古丰镇发电厂投产了我国第台首次自行设计、制造、安装调试的200MW海勒式间接空冷机组,之后又相继投产3台200MW机组,节水率达到了70%以上。1999年开始,为了发展空冷技术的多样化,在太

12、原第二热电厂四期2200MW机组上采用表面式凝汽器的间接空冷系统,国内引进散热器制造设备和制造技术。国内这3座大型空冷电站的投产运行,经过多年的运行证明节水效果明显,为推动我国空冷技术的快速发展起到了积极的示范作用。电厂直接空冷技术发展已有几十年的历史,初期限于当时的技术条件,只是应用于一些小容量的汽轮发电机组。随着经验的积累和工技术水平的发展,尤其是在20世纪70年代后,一些困扰直接空冷技术应用的技术问题得到解决,电厂直接空冷技术的应用开始进入较快的发展期。2006年6月由哈空调自行设计制造的首台300MW国产化的直接空冷系统内蒙古乌拉山发电厂投产,为我国掌握直接空冷技术掀开了崭新的一页。2

13、007年大唐阳城2600MW间接空冷组的投产为间冷技术在大容量机组的应用上开辟了先河。内蒙古地区已投产的空冷机组共27台,容量达到1150MW,接近整个内蒙电网机总容量的50%空冷技术近两年来在内蒙地区得到了广泛的应用节约了大量的水资源随着国民经济在国家宏观调控下持续快速发展，我国电力工业发展迅猛。到2000年底，我国发电设备总装机容量为3193亿kw，其中火电装机容量为2375亿kw，火电容量占到总容量的744，并且火电机组基本上都是燃煤机组。目前，我国是发电总装机容量和总发电量均为世界第二位。按照我国电力工业发展的总目标：2005年发电装机容量将达到3。55亿kW，2010年发电装机容量将

14、达到45亿kw，预计到2050年我国装机容量将达到16亿kw，其中火电机组仍将占总装机容量的60以上。因此，我国以煤为主的能源消费格局在比较长的一段时问内不会改变。火电厂是一个将一次能源转化为二次能源的地方，是消耗一次能源的大户。但是我国能源的现状却不容乐观，人均能源占有量仅为世界人均量的36左右。同时我国的能源利用率较低，目I；仅为32左右，与发达国家的能源利用率4050有着较大差距。单位国民生产总值能耗是发达国家的34倍，从而使我国的能源供需矛盾突出。我国政府对能源问题极为重视，提出了“节约与开发并重，近期把节约放在优先发展的地位”的能源方针政策，同时加强节能工作的法制建设，大力推进节能降

15、耗的技术进步，是我国节能工作走向法制化、科学化的轨道。在当国家能源十分紧张的情况下，提高火电行业的节能意识，加强能源管理，降低煤耗具有十分重要的意义。，到2001年底，我国火电厂平均供电标准煤耗为3859kwh，与国际同期先进水平3179kwh相比，高出了689kwh，可见节能潜力巨大。造成煤耗高于设计值的大部分是在运行中产生的，主要原因有：(1)为适应电网需要机组参与调峰运行，但运行时缺乏经济的运行方式：(2)运行操作没有严格的规范，缺乏动态的运行分析和操作指导；(3)运行考核未能客观反映机组运行经济性， 缺乏有效的考核手段。降低煤耗的方法有：新建高参数大容量机组，以替代低效的小机组；提高现

16、有机组的运行水平，挖掘节能潜力，达到经济运行、节能降耗之目的；加强对节能工作及设备维修工作的科学管理等等。为了J下确指导火电厂的节能降耗工作，必须有完整的计算电厂经济性的理论和方法，才能有的放矢地采取措施，提高机组的运行经济性。然而，火力发电消耗的不仅是一次性能源。还有水资源，而水资源缺乏是目前全世界面临的一大难题。根据联合国最近几年的统计显示，全世界淡水消耗量自本世纪初增加了六至七倍，比人口增长的速度高两倍目前世界上八十个国家约十五亿人口面临着淡水资源不足，其中二十六个国家约三亿人口完全生活在缺水状态中。我国人均占有水量只有世界人均占有量的四分之一，位列世界第一百一十位，已被联合固列为十三个

17、贫水因之一”。并且我国水资源分稚极不平衡，在北方地区，特别是一些煤炭资源丰富的地区往往又是水资源相对缺乏的“富煤贫水”地区，这与建设大型火电站必须具备煤和水的要求产生了矛盾，致使大型常规凝汽机组在我国的建设受到制约。如采用煤炭跨地区调度方案，一方面不能保证丰富的地产煤及时运出，另一方面也加大了交通运输行业的压力。为了适应国民经济快速发展对电力资源的需求，发展无水或少水的空冷发电机组无疑是解决上述闯题的有效措施，同时还解决了对当地水资源污染的问题第二章电厂空冷系统2 .1空冷机组和空冷系统简介2.1.1直接空冷系统定义;采用环境空气通过空冷散热器将汽轮机排气冷凝成凝结水。空气与蒸汽间进行的热交换

18、，系统所需的冷空气由机械通风方式来供应。自1987年开始，南菲的Marimba电站陆续投产了6台665娜空冷机组，这也是目前世界上单机容量最大的直接空冷机组。位于山西省的义望铁合金厂2号6姗自备发电机组于2001年9月投产，成为国内首台自行设计、制造、安装、运行的直接空冷机组。直接空冷系统具有如下特点：(1)系统相对简单：(2)真空系统体积庞大，密封性要求高：(3)一般采用轴流风机调节冷却风量，调节方式灵活：(4)汽轮机运行背压范围较大，必须能承受高背压工况，效率较低；15)采用机械通风方式导致厂用电率高，风机运行产生噪声；(6)受环境温度变化的影响较大；(7)针对冬季防冻问题有较为灵活的调节

19、手段；(8)运行方式简单，控制灵活可靠，调峰能力强：(9)直接空冷凝汽器一般都布置在汽机房房顶，或布置在汽机房侧面的高架平台上，平台之下通常布置电气或其宦设备，整体占地面积减小。云冈热毫地区的直接空冷机组位于山西大同的大唐云冈热电有限责任公司安装了2200M超高压燃煤供热直接空冷发电机组，其直接空冷系统采用德冒GEA公司技术，主要设备在国内进行生产。l号机组于2003年11月投产，2号机组于同年12月投产。到目前为止，2台机组运行状况良好，这也是大型直接空冷机组在国内的首次应用。空冷凝汽器布置在标高314m的平台之上。24组空冷凝汽器分为6个冷却单元依次布置，每个单元有4组空冷凝汽器，其中3组

20、为顺流凝汽器，1组为逆流凝汽器。24台轴流变频调速冷却风机设置在每组空冷凝汽器下部。汽轮机排汽在顺流和逆流空冷凝汽器凝结成水，经各冷却单元的凝结水管汇集引入80 m3凝结水箱。空冷凝汽器是以接近60。角组成的等腰三角形w型结构，A”型结构两侧分别为4个散热器管柬。每个散热器管柬由2排错，n布置的翅片管组成。此外空冷系统还装设了翅片管清洗装置，每年不定期冲洗空冷凝汽器外表面，将沉积在翅片问的灰尘和杂物清洗干净，保持空冷凝汽器良好的散热性能。发电厂空冷技术是一种节水型的火力发电技术。发电厂空冷系统也称干冷系统。它是相对于常规发电厂是冷系统而言的。常规发电厂的湿式冷却塔是把塔内的循环水以“淋雨”方式

21、与空气直接接触进行热交换的, 其整个过程处于“湿”的状态, 其冷却系统称为湿冷系统。湿冷系统在冷却过程中水随着热空气大量蒸发损失, 对水资源消耗非常大。空冷系统中, 需冷却的循环水在空冷塔中与空气是通过散热器间接进行热交换, 整个冷却过程处于“干”的过程, 所以空冷塔又称为干式冷却塔或干冷塔。接采用环境空气通过空冷散热器将汽轮机排气冷凝成凝结水。空气与蒸汽间进行的热交换，系统所需的冷空气由机械通风方式来供应。组成排气管道空冷凝汽器空冷风机（低压轴流风机）蒸汽分配管凝结水收集系统抽真空的系统排汽系统控制系统优缺点优点：不需要冷却水等中间冷却介质，初始温差比较大。冷却系统内热介质与冷介质温度的差值

22、QFt。设备少，系统比较简单，基建投资少，占地面积小空气量的调节灵活。各季防冻措施是比较可靠的。缺点：空冷凝汽器比常规的体积大的多，容易漏汽排汽管道加工比较困难厂用电量增加，增加了噪声源。直接空冷机组的特点用水量是最少的运行时调节灵活，防冻的性能最好占地的面积比较小排气管道比较长，真空面积大 抽真空时不凝结气体很多，因此对抽真空设备有特殊要（电厂采用3台100水环真空泵同时启半小时建立真空）机组的背压比较高，背压变化比较大，空气比热容高，设计背压为1530 KPa（湿冷机组为1530 KPa）受环境气温影响夏季变为50 KPa，冬季为10 KPa（使得煤耗增加）则汽轮机低压部分设计不同。厂用电

23、率高，风机总功率占机组功率的1。热力系统的特点：回热系统配置不同于常规系统。湿冷机组为3台高加，4台低加，1个除氧器直接空冷机组为3台高加，3台低加，1个除氧器给水温度为27280，凝结水温度为30（湿冷机组）直接空冷机组凝结水温为60，夏季为80。循环水泵系统 独立设置辅机冷却水系统（辅机需要水冷）给水泵分为电动泵和汽动给水泵。汽动泵的压力为1.83 KPa排汽单独设置为湿冷和湿冷机组。凝结水自身的特点精处理设备的温度为：60802.1.2海勒系统1、原则性汽水系统图如附图1 a1锅炉:2、过热器;3、汽轮机;4、喷射式凝汽器;5、凝结水泵;6、凝结水精处理装置:7、凝结水升压泵; 8、低压

24、加热器;9、除氧器:10、给水泵;11、高压加热器:12、冷却水循坏泵;13、调压水轮机;14、全铝制散热器;15、空冷塔;16、旁路截流阀;17、发电机 2、组成喷射式（混合式）凝汽器，装有辐哥型散热器 3、系统的优缺点 优点：凝汽器体积比较小，不知在汽轮机的下部。 排气管道比较短，真空系统比较小，保持式冷却的特点 与中背压汽轮机配套，使整个机组的水煤耗降低。 缺点：设备比较多，系统比较复杂，布置比较困难。 冷却水量比较多，相当于锅炉给水量的40倍。要求的水质要和锅炉要求的保持一致，水处理的费用很高。 自动控制系统复杂，散热器防冻的性能差，冷却效果受外界风的影响比较大。2.1.3哈蒙式系统结

25、构：1、锅炉:2、过热器;3、汽轮机:4、表面式凝汽器;5、凝结水泵;6、凝结水精处理装置:7、凝结水升压泵;8、低压加热器;9、除氧器;10、给水泵:11、高压加热器;12、循环水泵;13、膨胀水箱; 14、全钢制散热器15、空冷塔;16、发电机2、组成表面式凝汽器（不锈钢） 空冷塔(不锈钢制的散热器) 3、系统的优缺点 优点：设备少系统也比较简单 汽水系统和冷却水系统是分开的，水质有各自的要求。 带负荷的能力受大风的影响比较小 缺点：传热效果比较差 背压比海勒系统高，经济性下降。 同样的汽轮机背压下，要求散热器布置量多。散热面积增加，投资增多。2.1.4 SCAL间接空冷系统1、组成不锈钢

26、管制的散热器装有辅哥型散热器的空冷塔2、特点冷却水系统的耗水量几乎为零冷却水和汽水系统是分开的，且水质有各自的标准。一般采用的冷却水是除盐水，表面式凝汽器内不会出现结垢好，表面式凝汽器换热效果提高。冷却水的pH控制在合适的范围内，可以使两种设备的材质的腐蚀效率降低。保证散热器和表面式散热器的使用寿命增加。循环水泵的扬程一般比较低，功耗小。取消了海勒系统中的水轮机以及其它的一些调压装置。散热器的面积小，空冷塔的体积小。系统简单操作方便，投资省。2.1.5三种系统的比较 1、设备的比较直接空冷哈门式空冷海勒式空冷空冷散热器冷却系统成负压，严密性要求最严格，成人字型、倾斜布置冷却系统成微正压，比直接

27、空冷严密性弱成水平或微倾斜水平卧式布置在塔内冷却系统成微正压，严密性要求严格，竖直布置在塔外凝汽器空气冷却的表面式换热器，进行空气与汽轮机的饱和蒸汽之间的换热水冷却的表面式的热交换，在排汽与冷却水之间的换热水冷却混合式的热交换，排气与冷却水之间的换热泵不需要循环水泵有循环水泵布置得比较浅，电动机的功率比较小有循环水泵，泵坑比较深，功率大。泵与水轮机同轴水轮机无无用水轮机调压（200MW以上）风机风机群无无自然通风塔不需要有 自然通风有 自然通风2、系统技术性方面的比较直接空冷哈门式空冷海勒式空冷换热次数一次两次两次换热方式表面式表面式一次混合式 散热器采用表面式散热真空容积30倍较小小防冻措施

28、负荷的大小，风机的多少转速的大小热风再循环利用蒸汽的盘管加热进入散热器的空气自身旁路采用的防冻措施（启用）调节百叶窗的开度，控制空气量加防冻剂采用自身的旁路改变百叶窗的开度变工况运行的能力调节灵活， 变工况运行方便灵活性一般 方便性中等不方便工况固定汽轮机高背压中背压低背压经济性的比较 直接空冷哈门式空冷海勒式空冷 发电标准煤耗（海勒）增加5 8增加4.5 8增加4 8厂用电率相仿减少30 减少10左右节水性能75以上65以上65全厂热效率减少4减少3减少3基建投资情况（直接空冷）1001261102.1.6 空冷技术的特点空冷技术具有显著节水的特点。常规水冷凝汽器发电机组中，冷却塔所蒸发的水

29、，可占电厂用水的以上，采用空冷系统后，将大幅减少补水量相同装机容量的水冷机组相比，空冷机组系统的运行可节水以上，为电厂循环系统节水以上。空冷机组的造价高由于空气的传热性能远不及水，在相同条件下，空冷凝汽器所需的换热面积远大于水冷凝汽器，因而需要更大的空间布置空冷设备。在空冷系统中，采用空气冷却的设备，体积相对较大，导致设备制造成本上升。空冷电厂比相同容量的水冷电厂需增加投资约。易受环境的影响空冷系统的冷却性能受环境影响较大，气温、风速、雨雪环境因素都会影响到空冷系统的运行效率，在恶劣的气候条件下，往往导致汽轮机的背压升高。在炎热夏季，需要适当减少发电量，而在严寒的冬季，应采取必要的防冻措施，以

30、避免因管束冻结而引起机组跳闸。热耗高空冷机组的冷却极限温度均高于水冷机组的相应温度，因此，其机组的循环效率比水冷机组效率低约。此外，空冷机组将增加厂用电耗，空冷机组总体电耗要比水冷机组增加左右。2.1.7空冷技术分类电站空冷技术分为两大类：一类是直接空冷发电技术，另一类称为间接空冷发电技术。电站的直接空冷系统，又称为空气冷凝器系统（），简称。是用空气通过鼓风或者引风形式，直接对汽轮机乏汽进行冷却和冷凝，其主要特征是换热管的基管尺寸直径大，换热系数高，系统采用冷却三角单元布置。直接空冷系统可根据散热器管束翅片管排数分为种：三排管（翅片套或者绕在椭圆形截面基管上，早期技术采用圆形截面基管），双排管

31、（长方形翅片套在椭圆形截面基管上），单排管（基管截面为扁平形，又称为大扁管）。单排管技术由国外公司于年开发成功。相对另外种管束形式而言，具有重量轻，传热效率高，抗冻性能好等优点，但单排管材料为单面镀铝的钢基管，采用钢板与铝翅片进行钎焊的组装工艺，材料成本较高。特别是单面镀铝的钢板制成钢管时，对材料镀层有较高的传热性能和力学性能等要求。目前，世界上单机容量最大的直接空冷机组为中国华电灵武二期1000MW 超临界直接空冷机组，其次为澳大利亚KOGENCDGREEK750MW 空冷机组。海勒式间接空冷系统，见图所示。海勒系统冷却水和锅炉给水混流，而大容量高参数机组对给水品质要求更加严格，水质处理和控

32、制较为困难，因此海勒系统在大容量机组上应用较少。目前，单机容量最大的海勒式间接空冷机组为伊朗ARAK4325 机组和伊朗SAHAND2325 机组。图海勒系统示意图另一类是哈蒙式（表面式）间接空冷技术，将冷却水和汽水系统严格分开，冷却水及汽水系统通过常规水冷或类似的表面式凝汽器进行热交换。2.1.8空冷机组能耗特性研究现状我国大型空冷机组的运行与发达国家近60年的历史相比，仅仅走过了十几年的路程。目前针对空冷机组经济性分析，变工况特性的国外资料相当匮乏，虽然空冷技术在我国已进入了一个全新的发展阶段，但毕竟仍属于新型机种，设计、运行尚处于初级阶段，有待于进一步探索，使之趋于完善。走向成熟。由于空

33、冷机组与常规机组的最大区别在于其冷端系统，因此对其冷端系统进行详细研究，尤其是研究冷端变工况下的特性，才能有效地发现运行、设计中存在的问题。确保空冷机组运行、设计达到最佳。与常规凝汽式机组相比，空冷机组排气压力相对较高，使机组的经济性降低。同时，由于空冷机组的真空受环境条件(环境温度、空气湿度、风向及风速)的影响较大，致使机组经常处于变工况运行状态下，使机组的运行的安全性及经济性受到一定影响。所以，研究机组能耗特性还应对机组(尤其是汽轮机未级)的变工况特性进行进一步研究另外，由于影响空冷机组真空的相关环境因素较多，要维持相对稳定的排气压力，与常规机组相比，辅机(主要是风机)的优化运行无疑也变的

34、相对复杂了。目前，国内的研究多是针对空冷机组的应用前景在设计、选型等方面进行定性分析。针对热力系统变工况特性及机组的经济性分析的研究相对较少。第三章 空冷系统的朝向问题3.1.空冷系统的朝向空冷平台的朝向空冷平台的朝向在直接空冷发电厂的重要性是众所周知的, 随着我国的空冷技术的日益完善，空冷平台的的朝向变得越来越重要。为了保证取得第一时间的新鲜空气而且不受热回流和散热不畅的影响, 直接空冷发电厂对风环境的要求非常高, 理论上空冷平台应该面向主导风向( 注: 某些规程规范、译文或者有关文章将主导风向称为盛行风向) 。为了尽量减小汽轮机排汽管道的长度以及减小压降, 一般将空冷平台紧靠主厂房A 列布

35、置, 空冷平台的朝向确定以后, 主厂房的位置也就确定了, 因此直接空冷发电厂的主厂房A 列也随之面向主导风向。但是, 除了风环境因素以外, 影响直接空冷发电厂厂址选择的因素还有很多,例如地形地貌、水文气象、工程地质、人文地理、送电出线等等, 尤其是这些因素中包含的地震、洪水、断层更是发电厂厂址能不能成立的决定性因素。有时行政区域的划分也能够左右一个发电厂的总布置,因此说风环境是直接空冷发电厂选址的一个重要因素, 但不是决定性因素。另外由于上述各因素的影响, 发电厂厂址的形状并不一定是整齐划一的矩形, 各种条件均比较优越的情况下, 设计人员也不能仅仅因为厂址形状的不规则而求其次。所以理论上空冷平

36、台的朝向往往和实际厂址的布置发生不可避免的矛盾, 必须具体问题具体分析。空冷发电厂基本上建在工业用水非常缺乏的地区, 在我国主要是建在大西北各省区以及山西省或者内蒙古自治区的大部分地域, 这些地区的自然环境非常恶劣, 多风、少雨、土壤沙化、昼夜温差大、冬夏温差大、蒸发量远远大于降雨量等等, 绝大部分属于干旱或者半干旱地区。热回流和散热不畅是影响直接空冷发电厂运行的主要问题, 一般发生在大气压力比较低的时段, 热回流可能会使汽轮机运行时达到或者超过背压高限而发生跳闸。热回流又分为自身热回流和炉后风热回流两种, 自身热回流发生在发电厂正上方出现大面积低压槽而风力不大或者风向紊乱的时段, 即从空冷凝

37、汽器的散热管束上空排出的热空气由于上述原因一部分又转回到空冷平台以下被鼓风机吸入重新吹向散热管束; 炉后风热回流不但要发电厂正上方出现大面积低压槽, 而且还要发生和设计主导风向相反的风, 即从锅炉房方向吹过来的热风下降至空冷平台以下被鼓风机吸入吹向散热管束, 准确地讲, 这种现象应该称为炉后风热干扰。正常情况下, 高空的空气比较稀薄, 空气受热以后是上升的, 没有热回流的问题。以600 MW机组为例, 锅炉房高度在80 m 左右, 空冷平台高度在4045 m, 中间相隔除氧煤仓间( 某些工程不在此位置) 和汽机房, 其高度均在空冷平台之上。正常大气压力情况下发生炉后风时, 平行吹过来的新鲜空气

38、经过锅炉房时掺和了锅炉周围的热空气而升温, 然后经过除氧煤仓间和汽机房到达空冷平台上空, 随着空冷凝汽器排出的热空气远走高飞了, 不会形成热回流。另一方面, 空冷平台的设计长度一般小于汽机房的长度, 汽机房和除氧煤仓间的平面宽度大约在40 m左右, 在正常大气压力情况下由汽机房两端绕行过来的锅炉周围的热空气在这段距离内也逐渐上升至空冷平台以上, 不会形成热回流。只有在该电厂上空大气压力出现低压槽的时段, 热空气上升受阻, 风从锅炉房方向吹过来, 有可能形成热回流。直冷发电厂最担心发生热回流的时段应该是夏季最炎热月份, 热回流可以使汽轮机出力受到影响。但是我国大西北、山西省、内蒙古自治区夏季最炎

39、热月份出现低压槽的几率很小, 在最炎热月份频率10%气象条件时段出现低压槽的几率更小, 恰恰在这个时段主厂房上空出现低压槽的几率还要小。因此, 主厂房的位置仍应以符合综合最大优越条件来确定, 不一定非要与主导风向垂直。目前直冷发电厂的不满发小时数并不小于湿冷机组的水平, 只要在设计时将该因素考虑进去, 就不会因为这很小的几率而影响电厂的整体布置。当然, 如果出现某些特殊情况, 即按照厂址的综合条件或者地形、厂界等条件均不能满足空冷平台垂直于汽机房A 列, 某些主观因素又要求必须将空冷平台的朝向与主导风向垂直时, 设计人员不一定刻意追求“方正美”或者“对称美”, 可以采取灵活的布置方式。如果在整

40、个厂区面积及总布置允许的情况下, 将空冷平台和主厂房旋转分离, 将空冷平台朝向主导风向, 主厂房仍然布置到厂区总平面认可的最佳位置, 这时空冷平台和主厂房在平面上出现了小于或者等于45的夹角, 但空冷平台的某个角仍然基本和主厂房相连, 这时应该将汽轮机排汽管道的出线调整到与空冷平台距离最近的位置, 避免出现排汽管道加长太多而产生压降过大的现象。也就是既满足空冷平台对朝向的要求, 同时也满足主厂房在总布置中的最佳位置。山区直冷电厂空冷平台的布置华北地区西部山区电厂的特点是煤炭资源丰富、水资源缺乏、地形复杂、厂区用地紧张、山洪威胁较大、气象变化万千。而近期规划的电厂基本选择了空冷系统, 多数选择了

41、直接空冷系统。根据厂址当地的调查, 山比较高而且谷比较长地带的风基本是顺着山谷刮, 称为顺谷风。顺谷风对直接空冷是不利的, 山谷的中心地带是顺谷风的主风场, 厂区位置根据国家规定必须避开山谷中心地带的泄洪通道放在山谷的两侧, 所以空冷平台不在主风场中。由于交通运输等因素厂区也不可能放在山顶上, 只能布置在山谷两侧的山脚附近, 山谷两侧是连续不断的起伏山脊地形, 风场受地形影响是相当紊乱的, 会时常形成涡流或者漩风, 一股气流可能长时间在原地转来转去, 既不往上流动也不随顺谷风刮走。在这种地方建设直接空冷发电厂产生热回流的几率是很大的,空冷平台位置的选择应该非常慎重。可以考虑将空冷平台和汽机房分

42、开, 将空冷平台放在最有利的位置和高程, 然后再就近布置主厂房, 地形有困难时可以用土方工程来解决。山区直接空冷发电厂在确定厂址之前, 必须在推荐厂址建临时气象站, 取得比较准确的气象资料后再行定夺。空冷凝汽器的散热方式在子午向, 空冷凝汽器的散热管束是八字形排放的, 散热管断面的形状是扁圆形或者称为长圆形, 即长方向两端是2 个半圆, 中间是一段平直段, 管道外表面是有规则的散热齿片, 凝结水在管道内流动。轴流风机布置在八字形排列的散热管束的下端中间位置, 冷风从管道断面短边的外表面吹向散热管束, 经过半圆段、平直段、半圆段再从另一个短边吹出, 以达到把热量带走的目的。这种配风方式称为鼓风式

43、, 目前我国的直接空冷发电厂采用的基本都是这种方式。从机力通风冷却塔的设计看, 配风方式基本为3 种, 一种是鼓风式, 即在冷却塔的进风口用轴流风机向里面吹, 风流经填料和水进行热交换后从上部的风筒排出;第2 种是抽风式, 即在冷却塔的顶部风筒内安装轴流风机, 将从进风口处进来的新鲜空气抽进塔内经填料和水进行热交换后从风机排出; 第3 种是鼓抽结合的混合式, 即在进风口处安装风机向里吹, 又在顶部安装风机向上抽, 此方式除在降温比较困难的情况下采用外一般应用较少。鼓风式风机的传动装置安装精度要求高, 电动机体积比较大占用了冷却塔前面的部分面积,风机噪音大, 布风不均匀, 冷却效果不如抽风式配风

44、。经过长期的使用和发展, 目前国内外绝大多数的机力通风冷却塔采取了抽风式的配风方式。对采用鼓风式配风的直接空冷凝汽器来说, 鼓风时八字形布置的散热管在接受风的过程中, 凡风压大的部位永远风压大, 风压小的部位永远风压小,散热管不能均匀地受风, 因而没有使散热管的所有部位发挥全部潜能。为了使散热管的散热更加均匀可以采取抽风式配风空冷平台的钢结构设计进行一定的改变, 将风机放在散热管的上部即可。届时厂区综合噪音值也有望降低, 还可以降低某些自然灾害, 例如,大的冰雹对散热管齿片破坏的风险, 在我国的大西北地区还可以减少沙尘暴对散热管齿片破坏的危险性。3 空冷凝汽器的散热方式在子午向, 空冷凝汽器的

45、散热管束是八字形排放的, 散热管断面的形状是扁圆形或者称为长圆形, 即长方向两端是2 个半圆, 中间是一段平直段, 管道外表面是有规则的散热齿片, 凝结水在管道内流动。轴流风机布置在八字形排列的散热管束的下端中间位置, 冷风从管道断面短边的外表面吹向散热管束, 经过半圆段、平直段、半圆段再从另一个短边吹出, 以达到把热量带走的目的。这种配风方式称为鼓风式, 目前我国的直接空冷发电厂采用的基本都是这种方式。从机力通风冷却塔的设计看, 配风方式基本为3 种, 一种是鼓风式, 即在冷却塔的进风口用轴流风机向里面吹, 风流经填料和水进行热交换后从上部的风筒排出;第2 种是抽风式, 即在冷却塔的顶部风筒内安装轴流风机, 将从进风口处进来的新鲜空气抽进塔内经填料和水进行热交换后从风机排出; 第3 种是鼓抽结合的混合式, 即在进风口处安装风机向里吹, 又在顶部安装风机向上抽, 此方式除在降温比较困难的情况下采用外一般应用较少。鼓风式风机的传动装置安装精度要求高, 电动机体积比较大占用了冷却塔前面的部分面积,风机噪音大, 布风不均匀,