汽轮机空冷系统培训教材.doc

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1、汽轮机空冷系统培训教材17.1 直接空冷系统概述直接空冷系统亦称为ACC(Air Cooled Condencer)系统，它是指汽轮机的排汽引入室外空冷凝汽器内直接用空气来将排汽凝结。其工艺流程为汽轮机排汽通过大直径的排气管道引至室外的空冷凝汽器内，布置在空冷凝汽器下方的轴流冷却风机驱动空气流过冷却器外表面，将排汽冷凝为凝结水，凝结水再经凝结水泵送回汽轮机的回热系统。直接空冷机组原则性汽水系统1锅炉；2过热器；3汽轮机；4空冷凝汽器；5凝结水泵；6凝结水精处理装置；8低压加热器；9除氧器；10给水泵；11高压加热器；12汽轮机排汽管道；13轴流冷却风机；14立式电动机；15凝结水箱；17发电机

2、直接空冷系统的空冷岛部分直接空冷系统的特点直接空冷系统是将汽轮机排出的乏汽，由管道引入称之为空冷凝汽器的钢制散热器中，由环境空气直接将其冷却为凝结水，减少了常规二次换热所需要的中间冷却介质，换热温差大，效果好。该系统的主要特点还有：1、自然界大风的影响比较严重。在夏季，自然气温普遍较高，如在这一时段再受到自然大风的影响，必然对机组的运行产生影响。各电厂在夏季高温段遇到外界大风时，均有不同程度的降负荷现象，特别是山西漳山电厂、大一电厂、大二电厂在夏季高温时段皆因受到大风的影响，出现过机组跳闸现象。自然大风影响是一个世界性难题，对直接空冷机组影响是很大的。但是，自然大风的影响又是很难人为克服的。因

3、此，大一电厂在厂房顶部安装了测风装置采集数据，准备在进行相关数据分析的基础上，做出空冷机组应对自然大风的预案，尽量将因大风影响造成的损失降至最低。榆社电厂、漳山电厂也准备采取同样的措施。这种方法是否行之有效，还有待进一步探讨。2、机组的真空系统严密性是一个普遍存在的问题。特别是有一个奇怪的现象，就是有些电厂在机组刚投运时，空冷系统的严密性较好，但通过运行一年半载后，出现了反常现象。由于空冷机组的真空容积庞大，汽轮机泄漏、安装焊接等原因，都会在很大程度上影响真空系统的严密性，致使机组背压提高，增大了煤耗，降低了机组带负荷的能力。针对上述情况，各电厂都采取了一些措施，如通过查漏检查，找到漏点并补漏

4、；调整汽轮机轴端汽封等措施，尽量减小泄漏量，这些措施都取得了很好的效果。3、空冷凝汽器污垢问题。北方地区风沙大、污染较为严重，再加上夏季电厂周边树木的飞絮、昆虫等（站在风机桥架上，可看到翅片管、风筒和钢结构上沾有柳絮、蜻蜓、飞蛾、灰尘），使空冷凝汽器翅片管的翅片间间隙减小，甚至堵塞，严重影响了空冷凝汽器的通风能力，导致背压升高。所以，必须通过清洗系统严格、细致、频繁的冲洗，才能保证空冷凝汽器的性能。现在，电厂技术人员对清洗系统的使用持非常肯定的态度，但对清洗系统清洗次数、所用水质有些看法，参照国外经验，清洗次数一般每年23次，而这几个电厂实际环境空气质量均较差，冲洗次数必然相应增多。如某电厂运

5、行一个月后进行了一次清洗，可以简单的说冲洗后的水非常脏。 4、汽轮机背压变幅大。汽轮机排汽直接由空气冷凝，其背压随空气温度变化而变化，我国北方地区一年四季乃至昼夜温差都较大，故要求汽轮机要有较宽的背压运行范围。真空系统庞大。汽轮机排汽要有大直径的管道引出，用空气作为直接冷却介质通过钢制散热器进行表面换热，冷凝排汽需要较大的冷却面积，因而导致真空系统的庞大。5、电厂整体占地面积小。由于空冷凝汽器一般都布置在汽机房前的高架平台上，平台下仍可布置电气设备等，空冷凝汽器占地得到综合利用，使得电厂整体占地面积减少。6、对于直接空冷机组，由于经汽轮机做完功的蒸汽经过大型的管道及散热片被强制冷却后变成凝结水

6、，其内表面积十分庞大，在这一水汽循环过程中与大量的钢表面接触，在运行过程中凝结水中必然会携带一些铁的腐蚀产物，如不及时除去，将会在锅炉水管内形成沉积造成危害。故需设置凝结水精处理装置。7、直接空冷系统是将汽轮机排出的乏汽，由管道引入称之为空冷凝汽器的钢制散热器中，由环境空气直接将其冷却为凝结水，减少了常规二次换热所需要的中间冷却介质，换热温差大，效果好。直接空冷汽轮机的排汽直接由空气冷凝，是蒸汽和空气之间进行热交换，没有循环水系统，与其它方式的空冷系统相比较具有如下优缺点。其优点是：（1）不需要冷却水等中间冷却介质，初始温差大；（2）设备少，系统简单，基建投资较少，占地少；（3）空气量的调节灵

7、活，冬季防冻措施比较可靠。该系统的缺点是：（1）空冷凝汽器体积比水冷凝汽器体积大的多，庞大的真空系统容易漏气；（2）大直径的排汽管道加工比较困难；（3）直接空冷大多采用强制通风，因而增加了厂用电量，同时也增加了噪声源。直接空冷系统的组成直接空冷系统主要由空冷散热器、风机组（风机、电机、减速箱和变频装置等）、排气管道系统、凝结水系统、抽真空系统、风机配电室、控制系统以及支撑结构等组成。一期湿冷机组的汽轮机排汽凝结是用循环水的对流换热在凝汽器内交换余热，循环水的热量再经过冷却塔的蒸发散热和对流换热把余热带入大气中，冷却后的水温取决于冷却塔性能及大气湿球温度，冷却塔出水温度一般在1033之间，汽轮机

8、背压在411kPa之间。二期直接空冷机组汽轮机排汽凝结是用空气对流换热交换余热，排汽的余热经过空冷凝汽器与空气对流换热的方式将余热带入大气中的，干冷系统冷却后温度是趋近大气干球温度，由于整个换热过程是在密闭的环境下完成的，所以工质流失少，节水效果好，但传热效果受环境温度影响较大。空冷汽轮机的设计背压高于湿冷系统汽轮机的设计背压，而且背压在运行中随环境温度的变化而变化。间接空冷系统的水温与大气干球温度密切相关。当大气干球温度变化40，冷却水温也变化约40。当工作背压在528kPa时，汽轮机能达到额定功率；汽轮机在最高背压28kPa以上时，则要根据背压减低机组负荷。河曲典型年气象条件厂址标高： 9

9、51m；大气压力： 908.6hPa（平均值）;年平均气温： 8.2；典型年最高气温： 38.0；典型年最低气温： -25.9；设计空气温度： 18；极端最高气温 38.4 出现时间：1955.7.23极端最低气温 -32.8 出现时间：1998最大冻土深度 141cm 出现时间：1967.2最大积雪厚度 13cm 出现时间：1972.年最大降水量 715.3mm 出现时间：1967.年最小降水量 211.4mm 出现时间：1965一日最大降水量 100.0mm 一小时最大降水量 42.4mm 五十年一遇10米高十分钟平均最大风速V=21.2m/s二期工程的风向、风速、风频统计结果来看。厂址处

10、夏季及全年主导风向为S、SSE，夏季出现频率较多的风向有S，其次为SSE风向。由于本期空冷凝汽器平台距一期冷却塔相隔仅30多米，对本期直接空冷系统产生一定影响；除此而外也会受到炉后和炉后侧向的风的影响。厂址环境对空冷的影响地理位置的影响空冷系统所在的海拔高度将影响空气密度、环境温度和降雨量。在海拔高度高的地区兴建空冷电厂时，由于空气密度小，要求有更多的空气通过散热器进行热交换，若采用自然通风，就不得不增加塔高；若采用强制通风，则需增加风机所耗功率。气象条件的影响1环境温度影响发电厂采用直接空冷系统的气象条件参数之一是大气干球温度ta，采用强制通风的直接空冷系统在空冷凝汽器入口蒸汽温度ti一定时

11、，大气干球温度ta值的高低影响两侧温差的大小，在直接空冷系统设计中用一个重要参数初始温差ITD（Initial Temperature Difference）表述，初始温差ITD的值越大，所需传热面积就越小，对传热越有利；另外，大气干球温度的月变化还会影响逐月发电量与发电煤耗率的变化。因此，大气干球温度有着双重意义，一是设计选用的大气干球温度td直接影响空冷塔的塔高与空冷散热器的造价；二是机组在运行时，大气干球温度的高低直接影响发电标准煤耗率。在自然环境中，由于大气干球温度处于高温段的持续时间短暂，若采用所能观测到的最高大气干球温度作为设计干球温度td，虽然在全年任何时间都能使汽轮机达到额定功

12、率，但是使空冷散热器装设数量过多，投资激增，经济效益反而下降。若采用较低设计空气温度，虽然空冷散热器数量可以减少，投资减少，但又会使机组在夏季高温期不能达到额定功率（出力受限）。因此，在直接空冷系统的设计中，把ITD作为优化对象，恰当地选择设计空气温度有着重要意义。适宜的气象条件对空冷机组的运行有利，年平均气温较低，机组运行比较经济。但气温低时，也随之带来空冷散热器内水体容易冻结的问题。寒冷季节环境气温在0及以下时，散热器有可能由于内部水体冰冻膨胀而破裂，严重时系统循环中断及机组停运。因此，空冷系统的散热器在寒冷的冬季，必须有完备的防冻措施。2风的影响直接空冷系统多采用机械强制通风，当今大型机

13、组呈A型的空冷散热器布置在紧靠汽机厂房A列柱外侧的高架独立平台上，它与厂房的主要联系是配汽管道、凝结水管道及抽真空管道系统，故有人将其称为“空冷岛”。空冷岛的布置与风向、风速、主厂房朝向及周围建筑物都有密切关系。风影响直接空冷凝汽器性能的主要因素有：空冷凝汽器平台通风形状；空冷凝汽器热排气出口离地面高度；风速大小及主风向；强风在空冷凝汽器等周围均匀分布程度等。不同风速和不同风向对直接空冷凝汽器性能的影响比较敏感，当风速达到3 m/s时，由于发生热风再循环现象（经上风向热源加热的空气被风机吸入并加压后再次冷却空冷凝汽器的现象），导致散热器冷却效果下降，机组运行背压升高。有先例表明，在不利风向及高

14、风速的作用下会导致机组停运事故。3大气逆温层影响大气逆温层是指从地面至高空的大气对流层，在通常情况下，每升高100米，大气温度约降低0.6，离地面越高，大气温度越低。若在某一高度处大气温度反而高于地面温度，则称该空气层为大气逆温层。大气逆温层的存在，将导致空冷岛排热受阻，使得自然通风的抽力减小，空冷岛初始温差ITD增大，冷却后水温升高，塔出力降低。17.2 直接空冷凝汽器传热元件与传热理论直接空冷凝汽器中的核心传热元件是翅片管。翅片管性能的优劣，直接影响空冷凝汽器的传热效果和变工况运行特性。1）翅片管传热元件的基本要求一般来说，工程实际中除了冷却介质粘性高时采用管内纵向翅片之外，其他型式的空冷

15、凝汽器均采用管外横向翅片。在进行空冷凝汽器的设计选型时，可以考虑将以下几点作为翅片管选型的基本要求：1)翅片管有良好的传热性能与良好的耐温性能；2)耐热冲击力好；3) 良好的耐腐蚀能力；4)易于清理尘垢；5)金属材料易于取得，制造费用尽量低廉；6)足够的管内耐压能力，较低的管内压降；7)较小的空气侧阻力；8)良好的抗机械振动能力。上述各项要求，有的是互相矛盾的，翅片管的最终选择还是要根据使用条件，如所在地区、用途以及工况等来进行选择。2）翅片管的分类翅片管作为传热元件经历了多年的发展和改进，其结构参数和传热性能有了较大改进，且形式多样。早期的国产空冷用翅片管主要有绕片式翅片管、镶嵌式翅片管、双

16、金属轧片式翅片管等形式。近年来，随着空冷技术在电站凝汽器方面的应用，新型翅片管不断发展，主要有采用三排管结构布置形式的椭圆管套椭圆形翅片的翅片管，采用两排管布置形式的椭圆管套矩形翅片的翅片管，以及新近开发的采用单排布置形式的SRC翅片管。椭圆钢管外套椭圆形翅片或矩形翅片的翅片管，其外表面一般都经过热浸镀锌处理，以增强对翅片管基体表面的保护，提高翅片管抗腐蚀能力以及传热性能，并在一定程度上减小间隙热阻对传热的影响。椭圆管与圆管相比，其优点在于：在相同的截面积下，它的水力学当量直径小，表面积可增大15%；矩形翅片椭圆管采用短边迎风，迎风面积比较小，截面形状更适合空气流线，因而空冷凝汽器设计更紧凑，

17、占地面积只有圆管的80%，相对占地可减少20%左右；在相同流速下，管外换热系数可提高约25%，管外压降可减少1525%，翅片效率明显增加，管内换热系数也较大，管束排列更为紧凑。椭圆翅片管的不足之处是承压能力较低，一般工作压力不超过500kPa，且维护检修较困难，造价较高。3）翅片管的特性参数a.管壁厚度翅片管基管壁厚根据承压、刚性、腐蚀裕量和材质等因素确定，一般不应小于2mm，镶片管壁厚不能小于2.5mm。目前国内外电站空气凝汽器设计和制造领域常采用椭圆钢管，其壁厚一般为1.5mm。b.翅化比翅化比，即，它是指单位长度翅片管外表面积与光管外表面积之比。此处翅片管外表面积是翅片管所有与空气接触面

18、积的总和，包括翅片外表面积Af和翅片间翅根的表面积Ar。翅化比受材料和制造工艺条件的限制，以钢或铝为翅片材料的翅片管翅化比是不同的，前者的翅化比低于后者。翅化比应根据管内介质换热系数的大小而选定。当管内热阻较大时，应选用较小的翅化比。此时选用较大的翅化比并不能有效地增强传热，反而会增加制造成本。随着翅化比的增加，空冷凝汽器单位尺寸的换热面积增加，但制造费用也随之增加。因此，单位价格的冷却能力将随翅化比而变化。目前应用的翅片管的翅化比根据应用领域不同，有不同的选用范围。在石油化工领域，实践认为翅化比的最佳值约1728，如国产高翅片管的翅化比为23.4，低翅片管的翅化比为17.1。在电站空冷凝汽器

19、内，其椭圆钢翅片管翅化比一般相对较小。管束中管排数的不同，翅化比也不尽相同。管排数越多，翅化比相对越小，一般在914之间变化。c.翅片高度及厚度翅片越高，翅片表面积也会随之增大，传热面积也就越大，但翅片传热效率亦随之降低。在某一高度之内有效面积和翅片效率增加较快，超过这个高度后有效面积增加甚微，得不偿失，不利于换热。因而从理论上来说，翅片高度有一最佳值，应特别注意根据管内流体的换热系数选择翅片高度。当管内换热系数较低时应选取较低的翅片高度，反之采用高翅片。翅片厚度主要根据翅片强度、腐蚀裕量、制造工艺和材质等选定。我国常用铝翅片（绕片式和镶片式）与钢翅片（套片式），厚度0.5mm。在大型电站直接

20、空冷系统空冷凝汽器中，翅片壁厚多为0.3mm或0.35mm。d.翅片间距在其他几何参数相同时，翅片间距的大小将直接影响翅片表面积和空气阻力的大小。翅片间距的选择取决于管外介质。在大气中工作的空冷凝汽器，翅片间距将直接影响气流阻力及传热特性。因此，为了减少功率消耗，不宜选用较小的翅片间距。对于那些管内换热系数低的介质，或易使翅片间积垢堵塞的大气环境，则应选用较大的翅片间距。目前，国内外大多数工程实际应用中所采用的翅片管，其翅片间距一般在2.5 mm5 mm之间选取。e.管长一般来说，翅片管越长越经济。这是因为增加管长可以减少管程数，降低单位换热面积的造价以及减少占地面积。电站空冷凝汽器，管束长度

21、多采用9m，呈斜顶式“A”字型布置，管束间夹角约为60左右。管长的选择应与管程数、管排数综合进行考虑。4）散热元件传热理论由传热学可知，平壁放热只取决于两侧介质换热系数h1、h2的大小，即只取决于其热阻值的大小；而圆筒壁传热的换热系数不仅取决于两侧传热系数h的大小，而且还与直径D的大小有关。可见，在管式热交换器中，当管壁外侧介质的传热系数远小于管壁内侧介质的传热系数时，传热过程的热阻集中于传热系数较小的一侧。在电站空冷凝汽器中，管内饱和蒸汽的换热系数较大，蒸汽的换热系数h1=(24)103 W/(m2K)；而在管壁外侧，空气的换热系数很小，h2= 11.658W/(m2K)，h1与h2两者可以

22、相差几百倍。为了有效提高空冷凝汽器总传热系数，应在管壁外侧加装翅片以增大散热面积。17.3 直接空冷系统工艺流程直接空冷是指汽轮机排汽在空冷凝汽器中被空气冷却而冷凝成凝结水。排汽与空气之间的交换是在表面式空冷凝汽器内完成的。直接空冷的冷源是空气，热介质是饱和蒸汽。处于真空状况下的汽轮机排汽经排汽管道至凝汽器中，冷空气在散热器翅片管外侧流过，将管内饱和蒸汽冷凝。冷凝后的凝结水由凝结水泵送至汽轮机回热系统，最后回至锅炉。汽轮机排出的乏汽由主排汽管道引出汽机房A列外，垂直上升至一定高度后，改为水平管道，再从水平管道分出若干支管分别与空冷凝汽器顶部的蒸汽分配管相连。蒸汽从顺流空冷凝汽器上部配汽管进入，

23、与空气进行表面换热后冷凝，未凝结的蒸汽、空气混合物从逆流散热器下部进入，进一步冷凝，然后由抽气器抽出排入大气。冷凝水由凝结水管汇集，排至凝结水箱，由凝结水泵升压，送至锅炉给水系统。直接空冷系统工作原理在直接空冷系统中，既要提高传热性能，又需防止凝结水冻结，空冷凝汽器绝大多数采用顺逆流联合方式的结构，即由顺流（指蒸汽和凝结水的相对流动方向一致）管束和逆流管束两部分组成。顺流管束是冷凝蒸汽的主要部分，可冷凝80%左右的蒸汽。剩余蒸汽携带不凝气体进入逆流式管束，在其中蒸汽由下而上，凝结水由上而下。设置逆流管束主要是为了能够比较顺畅地将系统内的空气和不凝结气体排出，避免运行中在空冷凝汽器内的某些部位形

24、成死区、冬季形成冻结的情况，同时因为逆流式空冷凝汽器还要冷凝剩余的部分排汽，在空冷凝汽器翅片管热交换过程中，排汽与管外空气热交换包含了与管壁凝结水膜的热交换。此时无论是顺流还是逆流管束，其管内的水膜被加热，保持较好的等温状态而避免了冻结。以我厂二期空冷系统为例，空冷凝汽器一共分8列，每一列共7个单元，其中第1、2、4、5、7单元为顺流单元，每一个单元包括10个翅片管束，每个管束有40根翅片管；第3、6单元为混流单元，每个混流单元的10个翅片管束中6个管束为逆流管束，4个管束为顺流管束，即逆流管束占混流单元的3/5。逆流管束上方通过3根细弯管将逆流管中的不凝结气体和少量的未凝结蒸汽抽出，汇集到两

25、根母管中，通过抽真空系统排出空冷系统。逆流管束空气抽出弯管逆流管出口抽空气弯管直接空冷系统工作原理直接空冷系统组成空冷凝汽器由下列系统组成：1、蒸汽管道；2、带风机组的 蒸汽冷凝器 ；3、凝结水系统；4、空冷凝汽器清洗系统；5、挡风墙及抽真空系统组成。1、蒸汽管道蒸汽管道系统组成如下：2根主蒸汽管道及其膨胀节，1根平衡管及其膨胀节，8根蒸汽立管和蒸汽分配集管及其膨胀节，4个蒸汽隔离阀，分别安装在1,2,7,8列，在第四列、第五列排汽支管上各安装有2个安全隔膜，每个安全膜直径750mm，安全膜处标高46.2米。从汽轮机排汽缸引出的主蒸汽管道直径为6020mm，采用变径的方式，以保证每列的蒸汽分配

26、管具有相同的蒸汽压力和蒸汽流量。每个支管，即蒸汽分配管直径为3020mm，沿着每列顶部布置，蒸汽从此分配管进入顺流冷凝管束顶部的翅片管。蒸汽分配管也采取变管径的方式，从直径3020mm经过7个单元后变为2020mm，以保证每个单元的翅片管进入相同压力和流量的蒸汽。变管径的蒸汽母管蒸汽立管挡风墙凝结水管蒸汽隔离阀空冷系统主蒸汽管道及各支管挡风墙变径的蒸汽分配管2、带风机组的空冷凝汽器凝汽器由翅片管装配成束进而由束组成单元而成。每个管束有40个管子且每10个管束组成一个单元。风机提供冷却空气流（每个单元一台）。翅片管采用单排管，具有以下特点：形状扁平、钢材质基管外覆铝层、蒸汽侧流通面积大、翅片与基

27、管钎焊连接(无扰流片或定距爪)、压力损失低、铝翅片、技术成熟。采用单排管使相邻管子间有自由空间，不用焊接，因此消除管子内部的应力、可替换某一根管子，而且清洗效果好。翅片与基管钎焊连接冷凝器单元图单排翅片管内部结构（下图）单排翅片管外部结构（右图）单排管之间的间隙单排管冷却单元横剖面示意图每个风机设备配有：振动开关用以保护风机/齿轮箱/马达设备，以防过度振动。注：振动开关的设定点在调试过程中敏感度调节到最大值。 风机振动开关每个齿轮箱配有：（右图）压力开关:以避免无润滑油运行。温度元件:以保护齿轮箱，避免低温和过热，并用来控制加热器。一个加热器:以在冬季有关风机停止时保持油的粘性。一个电动油泵：

28、确保齿轮和上部轴承的润滑。一个量油计：用以检查油量。每个风机电机组配有：一个加热器:以避免在电机不运行时电机的冷凝问题。温度元件:以避免电机线圈过热。每个风机电机由一个变频器驱动，该变频器允许风机速度从30%到100%之间，当环境温度=10时，风机速度可达110%。齿轮箱油泵和加热器应由事故保安电源供电。右图为ACC风机电机风机也是空冷凝汽器中十分重要的部件，在空冷凝汽器运行中起着关键的作用，风机性能是衡量空冷凝汽器性能的重要标志。风机用电由厂用电提供，发电厂空冷系统所有风机耗电量占电厂机组发电的负荷比率一般在1.44%1.81%。某些电站风机耗电量占到机组发电负荷的2%甚至更多，可见风机性能

29、的优劣对空冷电站经济运行有着直接的影响。风机的典型结构，由于空冷凝汽器需要大量冷却风，而压头却不是很大，所以空冷凝汽器的风机一般采用低压轴流冷却风机。目前风机生产已标准化，其标准直径一般为1.59.8m，每台风机的叶片数为412枚，以46枚为最多。叶片角调节范围为45，风机叶片角度有手调和自调两种。在大型电站空冷系统中，多采用大叶轮直径（9m以上）、低转速、低噪声的风机作为空冷风机。此外，通过在风机工作台上增设消音壁和配备低电压变频器，来适时调速，达到节能降噪的目的，以求将整个空冷装置的噪声值控制在国家标准要求的90dB内。风机典型结构风机尺寸的选择是为了良好和均匀的分配通过每一个ACC管束的

30、空气，考虑到风筒入口直径的大小，风机的大小受单元的大小限制，不能与相邻的单元干涉。二期每个风机单元的尺寸为11.44m11.175m，故风机的直径选为9.754m。为了满足ACC的考核工况，此外，风机还应满足功率和噪音的要求。3、凝结水系统排汽装置底部的凝结水箱收集来自主冷凝器的冷凝水，及机组的疏放水、小机凝汽器回水，ACC的冷凝水经凝结水箱的回热装置加热、除氧后进入凝结水箱底部，为凝泵提供水源。4、空冷凝汽器清洗系统SPX公司设计了一套清洗其单排管外部的系统，专门用于清洗翅片管该系统由位于每一个冷凝汽街区两侧的移动式梯子、安装在梯子上的清洗水分配管以及分配管上的喷嘴组成。清洗水通过软管供到梯

31、子上。由于梯子是沿管束表面手动平行移动，这样在一个连续的清洗过程中，使得清洗水均匀地喷洒从而有效地清洗管束表面。先清洗冷凝汽器的一侧，然后是另一侧。每一侧分三个通道清洗（每一个梯子上有六排分配管，一次清洗管排长度的六分之一。这是为了限制清洗水量）。清洗时，从上部联箱开始，然后是中间联箱，最后是底部联箱。高压清洗水喷嘴均匀地布置并固定在分配管上，并与管束垂直，通过一根软管与水泵连接。为了减小软管的长度，每一个通道有两个供水接头。运行过程中，一名操作人员就可以容易地用手移动每一个梯子。清洗作业更适宜于电厂停机过程中进行（此时ACC可能处于真空状态）。但是，如果需要，在运行过程中，也可以进行清洗,A

32、CC运行中清洗水源必须为除盐水。操作人员用快速接头将软管与清洗系统的一个分配管和梯子连接，启动泵并打开阀门进行清洗。对于软管连接部分，关闭竖管上的阀门。为了最大限度地减小软管的重量，使得操作更加容易，软管分成两部分，用螺旋联轴节连接。整套清洗装置（泵、喷洒管、软管）在冬季前应该彻底排空，避免冻坏。然后用快速接头将软管与另一个梯子以及最近的立管连接，再一次打开立管上的阀门进行一个清洗循环。接软管隔离阀喷嘴梯子清洗系统梯子和喷嘴清洗水泵总成包括两台活塞式水泵，由一台电机驱动，安装在冷凝器的下方。还包括安装在管道上隔离阀。活塞式水泵清洗水泵电机清洗水泵及电机5、挡风墙空冷器的热风再循环（或热风再回流

33、）是指空冷器排出的热气流，在某种特定的条件下被风机吸入，提高了进入空冷器冷空气的温度，导致空冷器冷却能力下降。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8ms，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。空冷器的热风循环和管内凝结水的冻结是空冷器运行的两大危害，在设计和运行中应特别注意。通常热风再循环和环境对空冷凝汽器热工性能的影响都是在大型风洞中进行实验以求得解决。挡风墙防止

34、在夏季产生热风再循环，此点切不可忽视，在冬季，防止大风对空冷凝汽器的袭击，这一点对多风寒冷的地区尤重要。17.4 二期工程空冷系统概述汽轮机排汽采用直接空气冷却技术冷却，空冷岛主要设备由斯必克斯冷却技术（北京）有限公司设计、供货。直接空冷系统由空冷凝汽器、空冷风机、凝汽器抽真空系统及空冷散热器清洗系统等组成。汽轮机共有2个低压缸，每个低压缸各有2个排汽口。每个低压缸下方装设一个排汽装置，每个排汽装置出口经一根DN6020mm排汽主管道穿过汽机房A列外，两根排汽主管道之间有一DN2020mm的汽平衡管道。每一主排汽管道上在汽机房内靠近A列的位置上都有一个DN426mm手动真空破坏阀。每一排汽主管

35、道竖直向上至33.29米高度处转为水平管，从每一水平管分别接出4根DN3020mm排汽支管，随着蒸汽分配进入各排汽支管，水平管管径逐渐由DN6020mm过渡到DN5220mm、DN4220mm和DN3020mm。在第四列、第五列排汽支管上各安装有2个安全隔膜，每个安全膜直径750mm，安全膜处标高46.2米。排汽支管竖直向上至56.4米接至每组空冷凝汽器顶部与空冷凝汽器蒸汽分配管连接。随着蒸汽分配进入各空冷凝汽器，该联箱管径逐渐由DN3020mm过渡到DN2820mm和DN2020mm。空冷器风墙顶部标高59米，下部至空冷器平台。空冷凝汽器搁置在空冷平台之上，平台标高45.0m，每台机组的平台

36、面积为89.480.1m。布置在主厂房A列外。空冷平台下的柱子从南向北布置成4排，柱子间距22.35m，空冷平台南、北边缘均为外挑布置，柱子中心与空冷平台边缘距离11.175m。空冷平台下的柱子从西向东布置成4排，柱子间距22.88m，空冷平台东边缘为外挑布置，柱子中心与空冷平台边缘距离11.44m。空冷平台边缘距离主厂房A列外16.2m。#3、#4号机组空冷平台之间留有6.6m的走廊。2台机组空冷凝汽器平台平面尺寸长宽=186.60m80.1m。为了防止热风再回流，在空冷平台的周围设有挡风板，高度从平台到蒸汽分配管顶部。空冷平台下布置主变压器、厂用变压器、轴流风机配电间等设施。每台机组空冷岛

37、内设一座客货两用电梯。每台机组空冷平台上共安装有56组（8列7排）空冷凝汽器，分为8排冷却单元垂直A列布置，每排有7组空冷凝汽器，其中第3、第6组为逆流凝汽器，其余5组为顺流凝汽器。每组空冷凝汽器由10个散热器管束组成，以接近60角组成等腰三角形A型结构，两侧分别布置5个散热器管束。散热器管束为单排扁平翅片管，采用镀铝防腐工艺处理。顺流散热器管束是冷凝蒸汽的主要部分，逆流散热器管束主要是为了将系统内空气和不凝结气体排出，防止运行中在管束内部的某些部位形成死区，避免冬季形成冻结的情况。每组空冷凝汽器下部设置1台轴流变频调速冷却风机，共装设56台轴流风机，每台风机的直径为9.754m，风机的轴功率

38、为69kW，电机经过变频器后，转速为71r/min，通过变频器调整风机的转速，为使夏季机组能够满发，风机可以超频运行，风机的电机功率为110 kW。冷却风机使空气流过散热器管束外表面将排汽凝结成水，流回到排汽装置水箱。风机由叶轮（轮毂和叶片）、风筒、减速器、电动机等部件组成。减速器安装在风机桥架的支板上，叶轮吊挂在减速器下端输出轴上，由减速器轴端挡板与螺栓将叶轮紧固。电机安装在减速器上方通过联轴器与减速器输入轴相联，风机的变速依靠变频器来实现。风机叶片设计采用宽厚机翼翼形，材料为玻璃钢复合材料（FRP），具有强度高、重量轻、耐腐蚀等优点。迎气流看风机时，叶轮应顺时针方向旋转。变频调速具有超速1

39、10的能力。风机配有变频调节装置，风机转速能够在30-110%范围内任意调速，当环境气温大于20时，风机组可以在110%转速下长时间工作，逆流空冷器单元风机可切换至反转运行，反转转速范围为30-100%，顺流空冷器单元风机有防止反转措施。接收DCS来的4-20mA 模拟量控制信号，自动调节风机转速，输出(4-20mA)风机转速反馈信号送至DCS，同时接受DCS系统来的风机启动、停止指令；向DCS输出风机运行、停止、故障状态反馈信号等干接点信号。所有变频器接口信号配隔离器。抽空气管道接到每个冷却单元逆流空冷凝汽器的上部，运行中不断将空冷凝汽器中的空气和不凝结气体抽出，保持系统真空。汽轮机排汽装置

40、及整个空冷凝汽器及相关管道的容积约为2550m3。在三台真空泵全部投入的条件下，空冷凝汽器从大气压达到35kPa的时间不超过1小时。空冷散热翅片管束表面脏污、翅片堵塞杂物都会导致换热效果下降，进而影响机组出力带负荷,每台机组空冷系统配置一套空冷器高压水清洗系统。每台机组设一台清洗水泵，水泵出口压力8Mpa，水源取自除盐水母管。清洗系统包括高压清洗泵及控制系统、不锈钢管道，带有桁架和喷嘴的清洗头、电动机、导轨、活动软管及接头、支吊架、阀门、进、出口压力表、清洗装置控制箱等。该系统能够在机组运行或停运时人工对空冷凝汽器进行清洗。下图为空冷系统蒸汽、凝结水流程图：空冷汽轮机允许背压值的确定满发最高背

41、压满发最高背压是指允许机组达到额定功率时的最高背压。这里要考虑机组的热力特性，又要兼顾到末级叶片的强度要求，如背压超过这个数值机组就要降负荷运行。湿冷机组满发最高背压按冷却水最高计算温度确定，冷却水最高计算温度按湿球温度频率统计方法夏季三个月频率10的气象条件来计算。过去我国汽轮机制造厂大多取冷却水进水温度33作为满发最高冷却水温。空冷机组的背压取决于环境温度，参考湿冷电厂冷却水温的标准，并根据电厂条件确定满发最高环境温度，也就相应地确定了满发最高背压及不满发小时数。二期工程设计的机组的背压定为在环境温度18时，机组的满发背压为15kPa，当环境温度32时，背压为28kPa时机组能够满发。允许

42、最高背压在最高环境温度时，由制造厂根据机组特性及考虑机组安全提供汽轮机最高运行背压值及相应的汽轮机可能达到的功率。二期工程机组正常运行最高背压60Kpa，背压达到65kPa时，发报警信号，当背压大于65kPa时ETS动作跳闸。允许最低背压（阻塞背压）当汽轮机背压降到一定数值时，由于末级叶片通流部分产生汽阻，即使再降低背压，出力也不能再增加了，此时的背压值称为允许最低背压。二期工程机组设计的允许最低背压（阻塞背压）为5.78kPa。17.5 直接空冷系统的防冻我厂属于北方寒冷地区（极端最低汽温-32.8）。采用直接空冷系统后，由于在寒冷地区，冬夏两季气温相差很大，空冷系统受气温的影响较大，直接空

43、冷系统的散热器绝大多数采用鼓风式机械通风，而且以高架式布置呈三角型暴露在大气环境中。散热器的冷却能力在一定热负荷与风量的条件下，取决于空气干球温度。如果空冷系统设计不合理，在冬季低温时，散热器翅片管内的饱和蒸汽等温冷凝段缩短，凝结水冷凝段增加，过冷度增大。若气温继续下降到一定限度，翅片管内就会出现冻结现象。轻者会使传热性能大大降低，重者管束被冰块堵塞、真空下降，就会被迫停机。所以对在寒冷地区的直接空冷系统的防冻问题应引起足够的重视。自1978年在美国怀俄明州吉利特市Wyodak电厂350MW大容量机组采用直接空冷系统以来，由于地处高寒地区（极端最低气温为零下44.4），在运行过程中曾发生过空冷

44、凝汽器管束被冻坏的现象，由此，世界上各大空冷公司对直接空冷系统应用于寒冷、严寒、高寒地区的防冻问题从多方面进行了深入的研究，并取得了成功的经验。翅片管的设计它经历了多排管、两排管、单排管的发展过程，其主要目的就是为了防冻，因为空冷凝汽器翅片管内饱和蒸汽冻结现象的其中一个主要原因是翅片管束冷却能力与饱和蒸汽热负荷的不平衡。比如早期的多排管由于各排翅片管的管内外温差不同，第一排的凝汽量最大，管内压降也最大；第二排、第三排管依次递减，而翅片管出口端压力则相反。因此，第二、三排蒸汽会倒流至第一排管，导致第一排的下部存在死区，产生冻结现象。为避免这种冻结现象，德国巴克杜尔公司曾经考虑过三种解决的办法，第

45、一种方法是将第二排、第三排的管束的管径依次缩小，使其进入不同的排汽量。第二种方法是各排管的管径保持不变，在第二排、第三排的管束的管内装设节流孔板，来改变其进入排汽量。第三种方法是各排管采用不同的翅化比，第二排管的翅化比大于第一排的，第三排管的翅化比大于第二排的。出于制造上的原因，目前生产多排管、两排管的公司都采用第三种方法。在与冷空气接触的第一排管采用翅化比较小的翅片管。如GEA公司的两排管，迎风面第一排管的翅片间距为4.0mm，第二排管的翅片间距为2.5mm。空冷凝汽器型式的设计河曲冬季气候寒冷，最低-32.8，故空冷系统的防冻为考虑的重要点。从工艺设计的角度，主要考虑的防冻措施有：一、设置

46、逆流空冷凝汽器，防止凝结水在空冷凝汽器下部出现过冷进而冻结的可能性，另外可使空气和不凝结气体比较顺畅地排出，不致形成“死区”变成冷点使凝结水冻结而冻裂翅片管。顺流与逆流的散热面积之比约为3.17：1；二、加强系统监控，在每个散热单元中每一组凝结水出口、每个散热单元进汽口、凝结水出水管以及在逆流散热器风出口处分别设温度、压力、流量等测点，在冬季寒冷期，系统运行必须为自动控制。在冬季运行中如出现异常，控制系统及时发出指令，调整运行，同时发出警报，提醒运行人员注意。为防止凝结水的冻结，一般将传热计算所求得的面积分为主凝汽管束（顺流）和辅助凝汽管束（逆流）。顺流管束是冷凝蒸汽的主要部分，管束中蒸汽由上

47、而下可冷凝75%80%的蒸汽。剩余蒸汽携带不凝气体进入逆流式管束，在其中蒸汽由下而上，凝结水由上而下。设置逆流管束主要是为了能够比较顺畅地将系统内的空气和不凝结气体排出，避免运行中在空冷凝汽器内的某些部位形成死区、冬季形成冻结的情况，同时因为逆流式空冷凝汽器还要冷凝剩余的一部分排汽，在空冷凝汽器翅片管热交换过程中，排汽与管外空气热交换包含了与管壁凝结水膜的热交换。此时无论是顺流还是逆流管束，其管内的水膜被加热，保持较好的等温状态而避免了冻结。顺逆流管束的面积比根据气候条件，管内蒸汽流速，翅片管几何尺寸等多方面因素决定，其值从67:33到95:5不等。这种管束又称为K/D结构。在国外，众多的空冷凝汽器的管束都采用了K/D结构。如：南非的Matimba电站，顺流逆流管束的面积比为：10:1.4。美国的Wyodak电站，顺流逆流管束的面积比约为1.4-2:1。国外电站的实践证明，管束的这种K/D结构对防止凝结水的冻结是行之有效的。由于蒸汽中含有不凝气体，如不及时将不凝气体抽出，容易造成气阻，而不凝气体的焓值较低，当气温下降到一定极限时，极易造成空冷凝汽器管束内冻结现象的发生，因此，及时有效的排除空冷凝汽器管束内的不凝气体是防冻和提高管束传热性能的有效措施之一。根据具体工程对风量进行的合理控制是一种有效的防冻措施。对风量的控制有以下几种方法：1) 采用单速风机，在冬季根据气温停止部