1、空冷凝汽器1什么是火电站空冷发电技术？火电站空冷发电技术是指：使用空冷凝汽系统而不是水冷凝汽系统来作为火力发电厂蒸汽轮机的冷端，将在蒸汽轮机低压缸内做工后的乏汽冷凝成为凝结水，从而完成一个做工循环而进入下一个做工循环。中国首个大型直接空冷发电项目 山西云岗发电有限公司2x200MW (北京大唐控股)2022年2月8日19时57分2为什么要使用空冷发电技术？一般来讲，火力发电厂经常使用湿式冷却塔来冷却废热，其中效率最高的莫过于使用河水或海水的开式循环冷却。当限于自然和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（即常见的双曲面冷却塔），但效率略低，而且在运行中要不停补充大量的冷
2、却水。传统的湿式冷却技术在条件允许的情况下得到了广泛应用，但当水源缺乏、空间有限或存在其它限制时（富煤少水），就不能够使用，于是空气冷却凝汽技术，尤其是直接空冷凝汽技术，便应运而生。2022年2月8日19时57分3空冷机组技术指标序号电厂名称空冷机组的技术经济指标机组容量风机群总功率风机功率占机组额定功率的百分比年均供电煤耗发电装机取水量(方/秒/GW)空冷机组全厂热效率与同容量湿冷机组相比年节水率%年节水量吨/年/台增加供电煤耗百分比1宝日希勒发电600338.30.15540.332陕西国华锦界6.161332.60.464080500万3大唐云冈热电2002.161.080.4770.1
3、4.3754国电大同6005.0271.2323430.16139.63756.35内蒙托克托5.040.84352.50.1837.869745万8.16山西保德1351.20.88351.40.16535781705867鄂尔多斯6004.3990.73306012840.984944万28青山3003.31.1347.438.92022年2月8日19时57分4空冷汽轮机 空冷技术在循环冷端，通过改变低压缸的设计，以增加能源消耗的代价来节约水资源。 空冷汽轮机的设计背压是湿冷汽轮机的23倍，损失了约58%的有效焓降，机组的热效率降低了35%，排汽容积流量约为湿冷机组的1/21/3。 在同样
4、功率下，新汽流量增加了35%2022年2月8日19时57分5空冷汽轮机末级叶片 容积流量小，末级叶片短 为适应高背压以及背压变化敏感的特点，应提高叶片级的根部反动度。 背压变化大排汽容积变化大要求低压缸长叶片具有良好的变工况运行性能。 小流量高背压工况和大流量低背压工况2022年2月8日19时57分6空冷系统分类 表面式凝汽器间接空冷哈蒙式 混合式凝汽器间接空冷海勒式 直接空冷2022年2月8日19时57分7间接空冷海勒系统2022年2月8日19时57分8调压水轮机的功能 调整水轮机导叶开度来调整混合式凝汽器喷嘴前的水压，使水和蒸汽充分接触 回收能量，减少冷却水循环的功率消耗2022年2月8日
5、19时57分9海勒系统缺点 设备多 系统复杂 防冻性能差 初投资较高2022年2月8日19时57分10间接空冷哈蒙系统2022年2月8日19时57分11哈蒙系统缺点 空冷基建投资大 空冷设施占地面积大 两次换热都是表面式换热，效率低2022年2月8日19时57分122022年2月8日19时57分132022年2月8日19时57分14直接空冷系统2022年2月8日19时57分15直接空冷发电技术直接空冷发电技术是目前空冷发电技术中最主要的一种，其工作原理为：将在蒸汽轮机低压缸内做工后的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列外的空冷平台上，进而经由配汽管送至数量众多的翅片管换热管束
6、内；空气流在大直径轴流风机的驱动下，穿过翅片管束的翅片间隙，从而将翅片管束内的蒸汽冷凝为凝结水，使其在重力作用下回流至凝结水箱，进入下一个做工循环。2022年2月8日19时57分16直接空冷与间接空冷的比较冷却系统直接空冷间接空冷混合式凝汽器表面式凝汽器运行效果良好适合负荷不宜带尖峰负荷可带尖峰负荷不宜带尖峰负荷防冻经验43有一定防冻经验热风再循环有无厂用电风机耗发电功率的1.6泵耗发电功率的0.3%占地面积（平米/MW）154060散热面积11.31.4投资11.52022年2月8日19时57分17不同冷却方式投资比较 湿冷：直接空冷：间接空冷2：3：5配套配套500MW机组机组冷却系统冷却
7、系统厂址厂址德里赫尔辛基马德拉斯自然通风湿式冷却10.91.1直接空冷1.61.251.6自然通风间接冷却2.4522.52022年2月8日19时57分18空冷技术在我国应用 1987年，山西大同第二发电厂，200MW，海勒； 八五期间，太原第二热电厂，200MW，哈蒙 1992年，内蒙古丰镇电厂，4200MW，海勒 2000年后，直接空冷 2003，首台大容量，大同平旺电厂，200MW 2004，山西漳山电厂，2300MW 2004 ，山西华能榆社电厂，2300MW 2005，大同第二发电厂，2600MW2022年2月8日19时57分19直接空冷系统相对于间接空冷系统的优点相对于间接空冷系统
8、等其它类型的空冷发电技术，直接空冷系统具有以下突出优点：n无冷却塔，占地少，布置灵活，土建工作量小n系统结构简单明晰n系统运行简便、自动化程度高，可操控性好，机组系统控制响应快n可靠性高，运行维护工作量小n冬季运行防冻性能好2022年2月8日19时57分20直接空冷和水冷发电技术的主要区别？直接空冷凝汽发电技术直接空冷凝汽发电技术n使用空气作为最终冷却介质n无敞开式的蒸汽/水同空气间的换热过程，无水份蒸发/漂移损失，避免工作用水的水质污染n取消冷却塔，可节省土建投资和占地，布置灵活性高n换热效率相对较低，夏季汽机背压略高n在寒冷地区冬季运行经济性较好n冷却系统可控性很强水冷凝汽技术使用水作为最
9、终冷却介质存在敞开式蒸汽/水同同空气间的换热过程，一台60万常规水冷塔机组每小时蒸发/漂移损失水份达上千吨，年耗水达1040万吨，并且存在工作用水的水质污染除极个别具备自然条件的厂外，均需要冷却塔或冷水池，布置灵活性小，土建工作量和占地较大换热效率相对较高，冬、夏季汽机背压差异小夏季厂用电较低2022年2月8日19时57分21直接空冷分类 按结构形式分类 顺流式、逆流式、顺逆流联合式 按冷却空气提供方式分 自然通风、强制通风 按管束翅片管排数分 单排管、多排管 按管子材质与形状分2022年2月8日19时57分22按结构形式分类顺流式 凝结水与蒸汽流动方向相同 液膜薄，传热效果好，汽阻小 易过冷
10、，除氧效果差，翅片管腐蚀，易冰冻逆流式 过冷度小，不易冰冻 水膜厚，传热差，汽阻大联合式 以顺流为主，逆流为辅 既提高传热性能，又可防冰冻2022年2月8日19时57分23按空气提供方式自然通风 自然通风冷却塔尺寸太大 占地面积大，基建投资大强制通风 占地面积小，投资小 冷却风量易于控制 300MW级别的散热面积、风机台数以及噪音水平已经达到最佳状态2022年2月8日19时57分24GEA单压双级式直接空冷凝汽系统使用空冷凝汽器的直接空冷发电技术GEA上世纪的专利设计单压双级式空冷凝汽系统，如今已成为业界标准在真空状态下运行 设计承压 1,5 bar以上 设计温度 120 C2022年2月8日
11、19时57分252022年2月8日19时57分262022年2月8日19时57分27空冷流程示意图CROSS SECTIONSECONDARY BUNDLECROSS SECTIONPRIMARY BUNDLEFANFAN 顺流 逆流STEAM/蒸汽STEAM BY-PASS蒸汽旁路DUCT DRAIN/管道疏水FAN顺流FAN顺流ATMSTEAM FLOW/蒸汽流向10/93VACUUM PUMPS真空泵TURBINE EXHAUST BOX CONDENS. TANKDEAERATORCONDENSATE凝结水TO MAIN CONDENSATE PUMPS/到凝结水泵2022年2月8日1
12、9时57分282022年2月8日19时57分29原理图: 直接空气冷凝器 (机械强制通风)风扇联箱/凝结水收集排汽和配汽汽管道蒸汽/凝结水冷却空气换热管束2022年2月8日19时57分30主凝汽器：顺流分凝汽器：逆流，空气冷却区管束布置2022年2月8日19时57分31单排管优势管束两侧换热面积充分利用，总换热面积减小，总造价和工期缩短空气流动阻力减小，电耗下降，运行费用下降管束内不凝结气体不易积聚，过冷度小，不易冰冻总质量小，钢架轻，节省投资容易清洗2022年2月8日19时57分32蒸汽在双排管中的冷凝过程2022年2月8日19时57分33此处为过冷区，低温下易冰冻第一排管冷却能力强，蒸汽流
13、量大，阻力大，第二排管出口压力大于第一排管子出口压力，导致第二排管出口空气倒流至第一排管内。GEA的两种换热管束产品双排和单排翅片管换热系统双排管设计热浸镀锌钢芯钢翅片管单排管设计大管径钢芯铝翅片系统A Tube双排管系统ALEX 单排管系统2022年2月8日19时57分342022年2月8日19时57分352022年2月8日19时57分362022年2月8日19时57分372022年2月8日19时57分382022年2月8日19时57分392022年2月8日19时57分402022年2月8日19时57分412022年2月8日19时57分422022年2月8日19时57分432022年2月8日
14、19时57分442022年2月8日19时57分45防止冰冻的技术措施确定最小防冻流量，考虑热偏差的影响确定最小防冻热负荷风机自动调节，根据背压、过冷度来调节采用单排管束采用大直径椭圆管束，椭圆管冰冻时变成圆管，可防止对设备的破坏，设置挡风墙设置阀门，实现分区控制顺逆流联合式设计2022年2月8日19时57分46挡风墙2022年2月8日19时57分47防冻的运行措施调整送风量 通过自动调节风机，百叶窗或调频风机 在可能出现冰冻的区域，风机停转或倒转，实现热风再循环投蒸汽盘管监视管壁温度保证最小蒸汽流量提高机组运行背压2022年2月8日19时57分48热风再循环定义：在某些特定的条件下，管束出口的热风被风机再次吸入送入凝汽器的现象。危害：热风再循环或热风回流提高的入口冷风温度，导致凝汽器冷却能力下降，甚至在短时间内影响机组背压而跳闸。2022年2月8日19时57分49空冷岛整体布置2022年2月8日19时57分502022年2月8日19时57分512022年2月8日19时57分522022年2月8日19时57分532022年2月8日19时57分54
