空冷技术工程.docx

资源描述

空冷技术工程.docx

《空冷技术工程.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《空冷技术工程.docx（19页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

空冷技术工程.docx

空冷技术工程

Aircｏoｌed　cｏndensｅrEｎgineerｉng

大唐环境科技工程有限公司空冷事业部

DatangEnｖｉronmeｎｔTｅｃhnologｉeｓ＆Engineｅring　Co、,Lｔｄ、

AirＣoｏledＣondenseｒ　BusineｓsDｅparｔmｅnt

一、空冷技术原理及特点

●空冷技术得简介

一般来讲,火力发电厂经常使用水来冷却乏汽,其中效率最高得莫过于使用河水或海水得开式循环冷却、当限于自然与环保条件而无法使用开式冷却时,可使用湿式冷却塔进行闭式循环冷却（即常见得双曲面冷却塔）,但冷却效率略低,而且在运行中要不停补充大量得冷却水。

传统得湿式冷却技术就是目前应用最广泛得得冷却技术,但当水源缺乏或存在其它限制时,就不能够使用这种冷却方式、于就是,空气冷却凝汽技术应运而生。

空冷技术,也称干式冷却技术,按大类可分为直接空冷与间接空冷,细分与组合后又可衍生出并行空冷、混合式空冷等一系列具体得空冷发电技术形式、

火电厂直接空冷凝汽系统工作原理为:

将在蒸汽轮机内做工后得乏汽从汽轮机尾部引入大口径蒸汽管道,输送至汽轮机房A列外得空冷平台上,进而经由配汽管送至数量众多得翅片管换热管束内;空气流在大直径轴流风机得驱动下,穿过翅片管束得翅片间隙,将翅片管束内得蒸汽冷凝为凝结水,使其在重力作用下回流至凝结水箱,进入下一个做功循环。

●空冷技术得特点

1、节水效果非常明显

空冷机组得运行实践证明,空冷机组得节水效果非常明显、以大唐云冈热电得直接空冷系统为例,空冷换热面积为51万平方米,2004年累计发电水耗为0、4７千克/千瓦时,比同类型湿冷机组发电水耗设计值２千克/千瓦时低1、５3千克/千瓦时,节水76、5%,年节水量477万吨,超出山西省确定得新型电力节水率达70％以上目标6个百分点,每年因节水少支出费用80０多万元。

如果与目前一般老电厂8千克/千瓦时得发电水耗相比,年节水可达到2349万吨,少支出水费将近4000万元。

2、系统自动化程度高,运行方式方便可靠。

直接空冷系统分成若干个换热单元,每个单元对应一台冷却风机,风机采用变频技术进行无极变速,可以实现对每一个散热单元进行独立调节。

运行时候可以通过降低风机转速与停运风机等方法,调节某一冷却单元得负荷,控制其凝结水得过冷度与汽轮机背压。

3、综合换热效率提高,冬季运行经济性较好、

蒸汽与空气直接换热,省去了中间介质与二次换热,综合热效率提高,运行更加经济、空冷机组在冬季运行过程中,由于空冷系统运行背压低,而使得汽轮机带负荷能力大大提高。

因此,空冷机组可利用冬季多发电,为电厂带来额外得收益。

这一点对于地处我国北方区域得电厂尤为明显。

4、取消了庞大得湿式冷却塔,通过优化设计减少了空冷系统得占地面积、

在水冷凝汽器系统中,循环冷却水塔与循环水泵房要占用一定得建设用地。

采用直接空冷系统,通过优化设计可以省掉上述用地。

空冷平台下仍可布置电气设备等,使空冷凝汽器空间得到有效综合利用。

大唐国际云冈热电公司２X2００MW直接空冷凝汽器所占面积仅为同规格湿冷系统得四分之三。

同时,空冷系统消除了湿冷系统冷却水塔塔顶溢出得雾气团对周围环境得影响。

5、增加了火电厂厂址选择得灵活性,不必担心水资源得变迁、减量与水量加价。

空冷技术对电厂得合理布局,以有限得水资源扩大建厂容量,缓解与当地工农业、生活争水得矛盾,保持当地经济可持续发展具有重要作用。

6、大型燃煤空冷电厂为实施“节水最大化、排放最小化（零排放）”创造条件,具有较高得社会效益。

二、直接空冷系统得组成

●换热管束

●风机及驱动装置　

●排气管道与配汽管道

●抽真空系统

●疏放水与凝结水系统

●仪表与控制系统　

●空冷平台与支撑结构　

●

三、直接空冷系统功能描述

冷凝过程

空冷凝汽器采用屋顶型结构（或者称为A型框架结构）。

来自汽轮机得乏汽通过主排汽管道与配汽管道输送到翅片管换热器得翅片管道内。

冷却空气由位于换热管束下方得轴流风机驱动带走蒸汽携带得热量使蒸汽重新凝结成水。

直接空冷系统示意图

换热器通常采用顺流冷凝－逆流冷凝得布置方式,大约70％到85%得蒸汽在通过顺流冷凝换热器时被冷凝成凝结水,凝结水流到底部得蒸汽／凝结水联箱中、其余得蒸汽在逆流管束中被冷凝,蒸汽就是从蒸汽/凝结水联箱向上流动得,而凝结水则从冷凝得位置向下流到蒸汽/凝结水联箱中并被排出。

这种顺流冷凝－逆流冷凝得布置方式确保了在任何区域内蒸汽都与凝结水有直接得接触,因此将保持凝结水得水温与蒸汽温度相同,从而避免了凝结水得过冷、溶氧与冻害。

从汽轮机到凝结水箱得整个系统都就是在真空状态下。

由于采用全焊接结构,从而保证整个系统得气密性。

由于汽轮机得法兰处不可避免地会有空气漏进冷凝系统中,为了保持系统得真空,在逆流管束得上端未冷凝得蒸汽与空气得混合物将被抽出。

通过在逆流管束上端部位得过冷冷却,尽量减少未冷凝蒸汽得含量,从而避免抽出过多得蒸汽。

在不同汽机负荷与环境温度条件下,通过调节流经换热管束得空气流量来控制汽轮机得排汽压力。

换热管束

换热管束就是空冷系统得核心部件,换热管束得技术含量,直接影响了空冷系统效率得高低。

目前主流得空冷管束主要有如下两种

1．单排管

单排管得主要得特点就是:

●形状扁平,芯管材质为钢,翅片得材质为铝,因为两者得材质不同,需要用钎焊工艺将两者焊接在一起,翅片间无扰流片或定距爪

●蒸汽侧通流面积大,压损低

●适用于冬季高寒地区,可有效避免冰冻问题

●易于对管束进行表面清洗

●就是一种成熟得技术,有成功运行１5年得经验

2．

多排管

多排管得主要特点就是:

●芯管材质为钢,翅片得材质为铝或钢,翅片与芯管之间得连接方式为首先通过绕片或套片工艺将翅片与芯管连接在一起,然后再采用热浸镀锌得工艺将两者焊接在一起

●翅片间距可变,翅片间有扰流片或定距爪

●对不同运行要求得适应性强

●钢翅片低于沙尘天气得能力很强

●使用高压清洗系统,清洗效果好

●就是一种成熟得技术,有成功运行４0年得经验

风机及驱动装置

轴流风机安装在换热器下面得风机平台上。

每个风机单元由风机,电机与传动机构（齿轮或三角皮带传动）组成,并配有防逆转机构。

可以采用双速电机、但为了避免太大得压力波动与／或减少辅机得能耗,通常采用单速电机并利用变频器控制电机得转速。

（详见控制与仪表系统说明）

为了降低进风口得空气阻力与气流得噪音,将风机得风筒直接安装在平台得下面、风机得型式可以根据全厂得噪声要求选定。

从标准型到极低噪音型均可由不同得生产厂家得到。

风机叶片得材质可以选用玻璃纤维增强塑料（FRP）或铝质以适应不同得性能要求。

排气管道与配汽管道

在夏季与冬季运行时,蒸汽（对应于排汽压力）得比容得变化会导致蒸汽流速得升高与降低以及相应得压力损失。

蒸汽得流速就是其密度得函数,根据各工程项目情况得不同,通常为４0—８0m／ｓ。

通过对蒸汽排汽管道与换热器面积得优化设计,可以将对应于较小初始温差（IＴＤ）得压力损失降低到最小。

配汽管道直径得设计与翅片管内得流速有关,以便确保相同得蒸汽流量进入到各翅片管中。

由于蒸汽管道采用全焊接结构,因此不会有泄露发生、

排汽管道始于汽轮机得排汽口,其截面通常为长方形,通过一段过渡管件与直圆管段相连。

直圆管段得管道配备有加强环。

管道上得不锈钢膨胀节用于减小由于管道得热膨胀与位移导致得汽轮机排汽口法兰得推力与位移。

排汽管道上配备得人孔用于常规检查。

排汽管道还配备有必要得固定与滑动支座。

为了保护冷凝系统,以免管道承受过高压力,防爆隔膜与安全阀被安装在由平台可以接近得管段上。

抽真空系统　

抽真空系统用于在机组启动时与正常运行时从冷凝系统中除去不可冷凝得气体。

启动程序必须根据锅炉与汽轮机得启动程序而定,并且不同得电厂会有不同得解决方案。

抽真空系统使用射汽抽气器或水环式真空泵,或组合起来使用。

在大多数情况下使用射汽抽气器,因为其不易发生故障（没有旋转部件）、射汽抽气器仅需少量得维护工作,而且价格较低。

射汽抽气系统,在大多数情况下,由一台装备有消声器得启动射汽抽气器,与配备有表面式冷凝器得两级真空保持射汽抽气器组成。

冷凝器由来自凝结水箱得凝结水进行冷却,通过加热凝结水,蒸汽得能量被部分地回收。

水环式真空泵比射汽抽气器昂贵,需要一些维护工作,但具有较低得能耗。

由于需要冷却水,水环式真空泵需要比汽轮机/冷凝器压力所对应得饱与温度低１３-15°Ｃ得冷却水。

疏放水与凝结水系统

在排汽管道得最低点,设置了一个疏水箱（热井）用于排出在管道中收集得凝结水。

凝结水靠重力从蒸汽/凝结水联箱得管路经过凝结水管路流到凝结水箱,如果不能实现靠重力将凝结水收集到凝结水箱,则需要在热井下方配备水泵以便将凝结水输送到凝结水箱、　

凝结水箱位于蒸汽/凝结水联箱管路下方,同时其位置应比凝结水泵得位置尽可能地高,以便提供充分得吸入压力从而可以使用标准得水平布置得水泵。

在泵得吸入侧得阀都就是真空密封得。

仪表与控制系统　

仪表与控制系统至少由下列部分构成:

－蒸汽背压与蒸汽温度检测

-　蒸汽/凝结水联箱管路中得温度检测　

在正常运行条件下,电厂得控制系统会设定一个背压值,它与ACC得实际背压值进行比较,如果实际背压值高于设定值,则风机被调节到较高转速,如果低于设定值,则调节到较低转速。

单速或双速电机可以通过接线线路进行转换,从而给电机一个得启动时间间隔、　

利用变频器可以实现风机转速得无级调速,它具有下列优点:

—当只有少量风机时可以连续调节汽轮机得排汽压力从而避免了大得压力波动、

-可以将风机得转速调节到需要值从而减少风机能耗。

控制单元可以设计成利用PLC控制,或就是将ＡＣＣ得控制系统与整个电厂得DCＳ控制系统结合在一起

空冷平台与支撑结构

根据实际经验,使用屋顶型结构（A型框架）得空冷凝汽器具有可靠得凝结水排水功能并且减少了占地面积。

支撑结构由可组装得全钢支撑梁及其加强拉条形成一个整体框架结构。

空冷平台上得钢结构用于支撑:

-由圆形风机座平台构成得凝汽器平台　

－　安装换热器管束得屋顶型结构（A型框架）

—带栏杆得通道（通到平台）

空冷系统防止冬季冰冻

所谓得冰冻问题即管束中得凝结水结冰而导致管束破裂等一些列得问题。

早期得空冷系统由于设计方面得问题空冷系统在夏季工作得很好,但就是在冬季,即使就是满负荷运行,仍有严重得冰冻问题。

经过多年得实践后,人们找到了几种方法来克服这一问题、

1．管排束顺流－逆流布置模式

汽轮机排汽首先进入一组顺流冷凝管束,在其中被逐渐冷凝并与蒸汽一起向下流动。

通过恰当地设置顺流管束得传热面积使得它不会将全部蒸汽冷凝,一定量得蒸汽与凝结水一起由底部得芯管被引出。

其中来自后排管束得蒸汽较多而来自前排管束得蒸汽较少。

这些过量得蒸汽由中间联箱（通常称为逆流管道）所收集,在其中凝结水被通过重力收集起来,然后蒸汽被输送到第二组如前所述得逆流凝汽翅片管束、在逆流管束中蒸汽全部冷凝,不能被冷凝得气体从其顶部被抽出。

根据理论计算与试验分析,对于不同得气候条件与负荷变化情况,可以优化选择顺、逆流管束得比例,即KＤ比。

应当指出,采用顺、逆流组合就是空冷凝汽器无冰冻运行得必要条件,但不就是充分条件。

为了充分利用这一技术得效用,就必须遵循一定得运行与维护要求。

2．不同翅片间距得管排束

对于多排管空冷系统而言,解决这一问题得另一个办法就是改变每排翅片管上翅片得间距,翅片间距决定了每排翅片管得散热面积,改变翅片间距后每排翅片管得换热面积与温差得乘积保持大致相同、通常,第一排管束采用4毫米得较大翅片间距,最后排管束采用2、5毫米得较小翅片间距,这一办法可以有效地减少死区与相关得凝结水过冷问题、但如果环境温度大大低于设计温度时,对于防止冰冻得效果有限。

这一办法得另一个优点就是便于翅片管束得外部清洗。

3．单排管技术得应用

与多排管技术相比较而言,单排管空冷技术得抗冰冻性能有了很大得改善、由于单排管得芯管得截面积比多排管芯管得截面积大许多,从而能够在一定程度上避免在管束内出现蒸汽流动得“死区”以及凝结水过冷等问题,从冰冻问题得发生机理上避免了冰冻得出现、再加上风机变频调速与在蒸汽分配管上加装蝶阀来实现分段运行等技术得应用,配合现代自动控制技术。

空冷系统得冰冻问题已经得到了良好得解决。

空冷系统数值模拟

数值模拟技术就就是以计算数学为基础,以大型计算机为工具,来模拟仿真物理过程得研究方法,相对实验方法,数值模拟技术在空冷系统得研究中有着独有得优势,这种优势主要体现在以下三个方面:

∙不受地形地貌得影响,空间范围几乎不受限制。

∙可以任意设定风向、风速、环境温度与蒸汽温度,较真实得模拟流场,包括所有矢量场（如速度场）与所有标量场（如温度场、密度场与压力场等）,且自动满足所有相似性参数与相似律。

∙计算结果可以直接提供蒸汽得背压,结论直截了当、清晰明确、

火电厂直接空冷系统得设计得优劣直接关系到投产后电厂得安全与经济效益、空气冷凝器散热效果就是决定空冷电厂安全性与经济性至关重要得因素,通过数值计算可以模拟电厂完工后得空气冷凝器得换热效果,评估各种设计方案得合理性、

同时,通过数值模拟,可以预测电厂在各种环境条件下运行得汽轮机背压值,这就是业主与设计单位最关心得问题。

数值模拟技术研究得重点就就是通过流体力学热力学理论与实际经验结合,为在一定程度上降低汽轮机背压值提供合理得解决方案、

大唐环境将充分利用自己得人才优势,并联合高校得技术优势,积极引进与消化流场模拟技术、并在工程实践中积累了大量得建模与分析经验。

ﻬ选择斯必克斯（SPX）技术得原因

1、在空冷领域5０年得专有技术经验,全球6０0多个成功得空冷工程项目;

2、斯必克斯具有很强得技术研发能力术;

3、具有全面得空冷相关得设计、制造技术;

4、拥有单排管与多排管专利生产技术;

5、在国内有空冷管束生产厂,减少了对进口部件得依赖;

6、共享ＳPＸ,50年得相关技术经验

SPX公司典型业绩介绍

１、山西漳山目介绍

单机容量:

300MＷ？

排汽流量:

６６9、3t/ｈ

设计背压:

34kＰa

设计温度:

３２°Ｃ

环境温度范围:

—23to+36°C

电耗:

２420　kW

翅片管形式:

椭圆形钢翅片管,热浸镀锌

漳山电厂空冷岛　　　　　　

２、位于美国LａsVeｇas得Mirant电站

单机容量:

500MW

排汽流量:

65７.3　t/h

设计背压:

33、8kＰa

设计温度:

44、4°Ｃ

环境温度范围:

-1。

3ｔo+４9°Ｃ

电耗:

３630ｋW

翅片管形式:

椭圆形钢翅片管,热浸镀锌

Ｍｉrａnｔ电站空冷岛　　

3、位于英国Ｒｙｅ　Hoｕse得Pｏwergｅｎ电站

单机容量:

6８0MW

排汽流量:

85２ｔ/h

设计背压:

9.２　ｋPa

设计温度:

8°Ｃ

环境温度范围:

-10tｏ+30°Ｃ

电耗:

　２300　kW

翅片管形式:

椭圆形钢翅片管,热浸镀锌

Powergen电站空冷岛　　　

４。

ＳＰX公司空冷业绩表

国外业绩（部分）

序号

项目名称

国家

管束数量

换热面积　ｍ2

订货时间

Ｅnfieｌd

英国

6０　

1６１,04０　

199７

Ｍonterｒey

墨西哥

193,441

１９9７

Nｅuｎｋircｈen　

德国

2２,7１１

１997

Midloｔhｉａn　

美国

2４0

61８,5４8

1９98　

Elean

英国

１35,８17

1９９８　

６

Bｌackstoｎe

美国

180

4６５,６5７

19９９　

Soｌｉhull

英国

29,812

19９9　

８

LａkeRｏad　

美国

270

6９７,140

19９９　

Ｓhottｏn

英国

１2０

３34,459

1999

Shottｏｎ

英国

３0,050

1999　

Stapeｌfeld　

英国

14,０３6

１999

Ｍａbeｕge　

法国

２６,3２1

1999

１3

Belliｎghan

美国

120

309,977

1999

La　Loｍa　

西班牙

７4,051

200０

1５

Eｎemansａ

西班牙

74,051

2０0０　

１6　

Apex

美国

1２０

267,960　

2000

Ｃｈeｈａｌis　

美国

１8０

3５５,403

２001

1８　

Ravｅnswoｏｄ

美国

107,447

２００１　

Haguenaｕ

法国

14,260　

２001

2０

Doｕchy

法国

26,280

2001

２1　

Ｔaraｇoｎa

西班牙

150　

2９５,68６

20０1

2２

RｉoBravo

墨西哥

４8

117,98４

20０2

Accerａ

意大利

1８0

37５,480

２0０２

２4

Ｚollinｇ　Ｌadeｓbeｒgｅn　

德国

1３4,16０

20０2　

RioBravoIV.　

墨西哥

1５7,316

2０02

2６

Lauｔa　

奥地利

6０,8８０　

2002

2７

Niklａｓdorf　&Ａrnolｄstｅiｎ　

奥地利

５３,6８0　

２00２

国内业绩（部分）

序号

项目名称

装机容量

管束数量

换热面积m2

订货时间

漳山发电有限责任公司

2ｘ30０ＭＷ

50０

９85,62０

2002－１２

山西华能榆社电厂

2x30０ＭW

480

1,0７0,000

200３—03

山西恩华能源有限责任公司

2x300MW

480

１,１4０,0００

2003－04

山西华泽铝电有限公司　

２×300ＭW

４8０

1,4６0,000

200３-08

山西平朔煤矸石发电有限责任公司

2x5０MＷ

１14

219,626

２0０３－11

６

山西兆光发电有限责任公司

2×３00MW

4８0

１,420,000

2003-１2

７

内蒙古上都发电有限责任公司　

2×６０0MW

1２80

3,06０,0０0

2004-02

８

山西武乡发电厂

2ｘ６00ＭW

12８0

3,067,296

2004—04

９

山西西山热电有限责任公司

3ｘ50MW

2１６

320,００0

2０04-04

１0

山西大唐运城发电有限责任公司

２×60０MW

112０

3,１60,000

20０4－０4

1１

山西阳高晋能新能源热电有限公司

2x５0MＷ

１44

220,000

２004－０7

大同煤矿集团资源综合利用电厂／华北院

4x50MW

２88

440,000

2004—06

1３

神东保德电厂／中南院

2x135　MＷ

144

480,000

2004—09

1４

河北国电龙山发电厂　

2×60０MW

１１20

３,05２,000

200４-10

1５

内蒙古上都发电有限责任公司　二期

2×600MW

12８0

3,０６0,00０

２00４—1０

１6

内蒙古达拉特电厂四期

2x6０0MW

1280

３,２97,000

20０4-１1

１7

山西晋能集团大同热电厂有限公司　

2x１3５MW

320

６58,２32

2004—１2

内蒙古蒙电华能热电股份有限公司包头第一热电厂

2x300ＭW

6０0

1,766,100

2０05－01

１9

内蒙华电包头第二热电厂　

2x３0０MW

6０0

1,766,100

200５—01

２０

中电投集团公司山西永济热电厂

2ｘ３0０MＷ

600

1,３37,7７0

2005－０1

2１

北方联合电力有限责任公司蒙西发电厂

2x30０ＭW

60０

1,4３４,09４

２0０５-01

２2

内蒙古京隆发电有限公司　

2×600ＭＷ

1120

３,12０,000

200５-０6

忻州广宇煤电有限公司

2×１3５ＭW

3２0

574,6８4

2005—09

内蒙古岱海发电有限责任公司

2x600MW

15３６

3,66３,424

20０5－０9

山西柳林电厂/SEC

2x６００ＭW

11２0

2,354,312

２00６—0１

展开阅读全文