柴油发电机组直接空冷系统
1．电站空冷系统
1．1空冷系统的单机容量
目前国内外电站空冷是二大类：一是间接空气冷却系统，二是直接空气冷却系统。其中间接空气冷却系统又分为混合式空气冷却系统和表面式空气冷却系统。
1．2直接空冷系统的特点
无论是直接空冷，还是间接空冷电厂，经过几十年的运行实践，证明均是可*的。但不排除空冷系统在运行中，存在种种原因引发的问题，如严寒、酷暑、大风、系统设计不够合理、运行管理不当等。
这些问题有的已得到解决，从国内已投运的200MW空冷机组运行实践证明了这一点。
从运行电站空冷系统比较，直接空冷系统具有主要特点：
(1)背压高；
(2)由于强制通风的风机，使电耗大；
(3)强制通风的风机产生噪声大；
(4)钢平台占地，要比钢筋混凝土塔为小；
(5)效益要比间接冷却系统大30％左右，散热面积要比间冷少30％左右；
(6)造价相比经济。
2．直接空冷系统的组成和范围
2．1直接空冷系统的热力系统
直接空冷系统，即汽轮机排汽直接进入空冷凝汽器，其冷凝水由凝结水泵排入汽轮机组的回热系统。
2．2直接空冷系统的组成和范围
自汽轮机低压缸排汽口至凝结水泵入口范围内的设备和管道，主要包括：
(1)汽轮机低压缸排汽管道；
(2)空冷凝汽器管束；
(3)凝结水系统；
(4)抽气系统；
(5)疏水系统；
(6)通风系统；
(7)直接空冷支撑结构；
(8)自控系统；
(9)清洗装置。
3．直接空冷系统各组成部分的作用和特点
3．1排汽管道
3．2空冷凝汽器的冷却装置
(1)A一型架构：
一般双排管束由钢管钢翅片所组成，为防腐表面渡锌。单排管为钢管铝翅片，钎焊在大直径矩形椭园管上。它上端同蒸汽配管焊接，下端与凝结水联箱联结。每8片或10片构成一个散热单元，每个单元的管束为59.50—60.50角组成A一型架构。
(2)冷却元件：
冷却元件即翅片管，它是空冷系统的核心，其性能直接影响空冷系统的冷却效果。对翅片管的性能基本要求：
a．良好的传热性能；b.良好的耐温性能；c.良好的耐热冲击力；d．良好的耐大气腐蚀能力；e．易于清洗尘垢：f.足够的耐压能力，较低的管内压降：g.较小的空气侧阻力；h．良好的抗机械振动能力；i.较低的制造成本。
(3)双排管的构成
(3)散热单元布置
3．3抽气系统
在逆流单元管束的上端装置排气口，与设置的抽汽泵相联。抽气泵是抽气，分运行和启动，启动抽气时间短，300MW机组的系统容积大约5300m3，抽气同时在降背压，使之接近运行背压。时间约40分钟。
在抽气时注意，蒸汽和不凝气体的分压力，抽气不可抽出蒸汽。抽气系统也是保证系统背压的。
3．4凝结水系统
冷却单元下端集水箱，从翅片管束收集的凝结水自流至平台地面或以下的热井，通过凝结泵再将凝结水送往凝结水箱并送回热力系统。
3．5通风系统
直接空冷系统散热目前均采用强制通风，大型空冷机组宜采用大直径轴流风机，风可为单速、双速、变频调速三种。根据工程条件可选择任一种或几种优化组合方案。就目前国内外设计和运行经验，在寒冷地区或昼夜温差变化较大的地区，采用变频调速使风机有利于变工况运行，同时也可降低厂用电耗。为减少风机台数，通常采用大直径轴流风机，直径达9．14m、10．36m；减速齿轮箱易发生漏油和磨损，目前以采用进口设备比较安全；变频调速器国内已有合资公司，比进口设备造价有较大幅度的降低；为降低噪音，风机叶片的选型很重要，叶片材质为玻璃钢，耐久性强，不宜破损。
4．直接空冷系统有待研究的几个问题
直接空冷系统在国内处于起步阶段，在设计和运行上均缺乏更多经验，电厂业主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，二是在冬季低温条件下能否有效防冻。为此，在直接空冷系统设计和运行过程中有必要研究和总结以下几方面的课题：
4．1大风影响
直接空冷系统受不同风向和不同风速影响比较敏感，特别是风速超过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6．0/s以上时，不同的风向会对空冷系统形成热回流，甚至降低风机效率。为了使大风的影响降低到最低限度，设计上必须研究夏季高温时段，某一风速出现最大频率的风向，在设计布置时应避开，甚至适当拉大与A列的距离。在运行期间通过气象观测收集有关数据，根据电厂发电负荷的变化进行总结，工程实施前进行必要的物模或数模试验，以指导设计和今后运行采集的数据进行对比总结。
4．2热风再回流
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。在工程上是增设挡风墙来克服热风再循环，挡风墙高度要通过设计而确定。
4．3平台高度
支撑结构平台高度与电厂总体规划、空冷系统自身的要求综合考虑。平台高度的确定原则是使平台下部有足够的空间，以利空气能顺利地流向风机。平台越高，对进风越有利，但增加工程造价。如何合理确定平台高度，目前没有完善的理论公式，各家只有习惯的经验设算，解决此问题的途径是根据多家经验，通过不同条件的模型计算和现场运行期间的测试，研究总结出一个较理想的计算方法。
4．4防冻保护
直接空冷系统的防冻是影响电厂安全运行的一个重要问题，从国外设计和运行经验有许多措施来保证防冻是有效的。
a．设计上采用合理的顺流与逆流面积比，即K／D结构。对严寒地区“K／D”取小值，对炎热地区取大值。
b.加设挡风墙，预防大风的袭击。
c．采用能逆转风机，以形成内部热风循环。
d．正确计算汽机排汽压力与环境气温的关系，以确定风机合理运行方式。
e．先停顺流单元风机，后停逆流单元风机。
f.严格控制凝结水的过冷度。
g．严格控制逆流管束出口温度，及时调节逆流风机的运行时数。以上是设计和运行两方面对防冻保护的一些措施，如何应用合理得当，仍要在设计和现场根据不同的工程条件进行必要的研究和总结。
5．空冷汽轮机的运行工况
5.1空冷汽轮机的运行工况
a．TRL工况一能力工况
b.T—MCR工况一最大连续工况
c．VWO工况一阀门全开工况
d．THA工况一额定工况
e．阻塞背压。
5．2空冷机组的匹配关系
(1)锅炉容量与汽机VWO工况进汽量相匹配；
(2)电机'>发电机最大连续功率与机组相匹配；
(3)空冷装置匹配关系应同时满足下列条件：
a．空冷装置容量应保证在规定的夏季某气温条件下的T—MCR工况发额定功率，并留有一定空冷单元或相当风量裕量；
b.空冷装置在典型年最高温条件下，机组进汽量为VWO工况汽量的背压值与机组安全限制背压之间留有15kpa以上的裕量，以适应不利的环境风速变化下安全运行；
c.当一个空冷单元风机停运或检修时，机组正常运行背压在限制背压以内。
6．结语
大型电站直接空冷系统的设计在国内应用较晚，在内蒙地区更晚，目前上都电厂、丰镇三期、托电三期、乌拉山等空冷电厂只进入施工详图设计阶段或投标阶段，设计和运行缺乏经验。本次交流只是对直接空冷系统主要系统的概念介绍，由于对直接空冷系统的理论和工程实践有待进一步学习和研究，错误之处在所难免，本稿只限内部交流和同行共同学习。
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