维普资讯 http://www.cqvip.com 永济热电厂２×３ ０ ０ Ｍ Ｗ机组 直接空冷凝汽系统特点 李春朋 ，张延旭 （１．中电投电力工程有限公司，山东海阳 ２６５１００；２．许昌龙岗发电有限公司，河南许昌４６１０００） 直接空冷凝汽系统是将汽轮机排汽由管道引入 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，减少了常规凝汽系统二次换热所需要的 中间冷却介质，换热温差大，效果好。直接空冷机组热 力系统如图ｌ所示。 １ 机组概况 永济热电厂ｌ号和２号机组分别于２００６年ｌ０月 ２９日和２００６年ｌ２月２９日投入商业运行。机组空冷 １一锅炉２一汽轮机３一空冷凝汽器４一凝结水泵５一凝结水精处理装 置６一凝结水升压泵７一低压加热器８一除氧器９一给水泵１０一高压 凝汽装置是由斯必克冷却技术（张家口）有限公司和山 西省电力勘测设计院联合设计，由斯必克冷却技术（张 家口）有限公司制造。 ｌ、２号机组运行参数见表ｌ。工况ｌ为主要考核 工况。 加热器１１一汽轮机排汽管道１２一轴流冷却风机１３一立式电动机 １４一凝结水箱１５一除铁器１６一发电机 图１直接空冷机组热力系统 表１ １号、２号机组运行参数 作者简介：李春朋（１９７４一），男，河南南阳人，现为中电投电力工程有限公司核电分公司海阳核电项目部工程师。 Ｅ－ｍａｌｌ：ｌｃｌ２６７６＠ｓｉｎａ ｃｏｍ 压 巫垂二三 匝＠ 维普资讯 http://www.cqvip.com 厂区气象条件：多年平均气温１３．８℃，极端最低 气温一１５．５℃，极端最高气温４１．７℃，多年平均相对 湿度６３．９％。 ２直接空冷系统主要组成 １、２号机组直接空冷凝汽系统工作过程：汽轮机 的排汽通过大直径管道进入空冷凝汽器，采用轴流风 机使冷空气流过空冷凝汽器，排汽冷凝得到的凝结水 经过处理后送回到锅炉给水系统。将该系统划分为空 冷凝汽器及其清洗系统等６个子系统，分别介绍各子 系统的基本性能。 ２．１空冷凝汽器 空冷凝汽器（ＡＣＣ）布置在汽轮机房Ａ列前，其平 台高度为４０ ｍ，整个ＡＣＣ结构的风载荷受力形状系 数按德国工业规程（ＤＩＮ）考虑，平台活载荷按２．５ ｋＮ／ｍ 设计；地震载荷按中国标准执行。１、２号机组 可供空冷凝汽器布置的场地垂直于汽轮机房Ａ列支 柱中心线至空冷凝汽器平台最外列支柱中心线（宽）约 ６６ ｍ，平行于汽轮机房Ａ列支柱（长）１５０ ｍ。 空冷凝汽器分为顺流式和逆流式，其每排管束宽 约３．０７５ ｍ，管束高度顺流１２．７７ ｍ，逆流１０．６ ｍ。１ 台空冷凝汽器由８排管束以接近６Ｏ。角组成“Ａ”型结 构的散热器，两侧分别布置有４排管束。每台机组共 有２４台空冷凝汽器，分成６组，每组布置有３台顺流 空冷凝汽器和１台逆流空冷凝汽器。 每台空冷凝汽器配置１台轴流式风机，风机叶轮 直径９．１４ ｍ，转速１１５ ｒ／ｍｉｎ，风量６５９ ｒｎ。／ｓ，风压 １２２ Ｐａ，风机轴功率１３７ ｋＷ，迎风面风速２．２ ｍ／ｓ。 汽轮机排汽通过管道系统被送到空冷凝汽器的散 热器，空冷凝汽器所需散热面积按以下条件计算确定： 当大气温度为３６℃时，要满足汽轮发电机组运行工况 １的要求，即汽轮机排汽压力为３３ ｋＰａ、排汽比焓 ２ ５４０．３ ｋＪ／ｋｇ、排汽流量１８５．２ ｋｇ／ｓ。每台机组需要 空冷凝汽器总散热面积为７９５ ６７５ ｍ。，能满足汽轮发 电机组各种工况条件（ｆｇ括冬季、夏季、不同负荷、机组 起停、旁路运行等）下的运行。机组冬季低负荷运行以 及起停过程中要有可靠的防冻措施，在规定的操作规 程范围内能保证空冷凝汽器散热器管束不冻坏。由于 空冷凝汽器平台主进风侧距中条山山体较近，设计中 应充分考虑当自然风速较大时，地形和平台周围的构 筑物对空冷凝汽器散热效率的影响。 ＠Ｊ热力发电・２００７（５）｛ 散热器管束由许多平行排列的翅片管组成，蒸汽 在管内冷凝，而冷却空气横掠过管外。散热器管束排 列成三角形，顶部管束与蒸汽分配管道相联形成脊。 散热器的下部管束通过管箱和连接管与凝结水收集管 道相连，所需的冷却空气由排列在空冷凝汽器下部的 轴流风机提供。排汽真空冷凝所存在的问题是蒸汽总 含有一定量的不凝气体（空气）。如果这些气体不能被 及时排除，就会在以后的运行中不断聚集，从而在空冷 凝汽器中占据越来越大的空间。如果不在适当的地方 排气，这些不凝气体就会显著地聚集在空冷凝汽器的 低温区，从而阻碍了蒸汽在此凝结。不凝气体聚集在 空冷凝汽器中占据了冷凝表面导致凝汽能力下降，凝 结水过冷度大，增加了散热器管束结冰和腐蚀的危险。 为了避免此类问题发生，一是要确保在所有运行条件 下向每根管子提供蒸汽，二要使不凝气体在合适的地 方被排出，三要使蒸汽能随着其体积的减小而自动找 到它在空冷凝汽器中的合适的流通路径。解决的办法 是由３台顺流空冷凝汽器和１台逆流凝汽器组成串联 连接的两个冷凝段。 先由顺流空冷凝汽器冷凝７Ｏ 到８５ 蒸汽流量。 蒸汽和冷空气都从上向下同向流动。剩余的未凝结蒸 汽在具有防冻功能的逆流空冷凝汽器中继续冷凝。在 逆流空冷凝汽器中，蒸汽和冷空气以反向流动，保持充 分接触，不会发生过冷现象。 风机采用变频调速，转速可在Ｏ～１００ 范围内任 意调节。环境温度２５℃以上时，风机可在ｌｌＯ 额定 转速下运行。逆流空冷凝汽器采用的风机能反转运 行。运行风机的调节要与环境气温、汽轮机排汽压力、 凝结水温紧密结合，自动调节风机运行台数、转速等， 以求达到机组发电功率最大。风机群的噪音距离平台 边缘１５０ ｍ处应不大于５５ ｄＢ（Ａ）。 风机应具有防震措施，在各种运行条件下，风机群 不会与凝汽器平台和支撑系统发生共振。 ２．２排汽管道系统 排汽管道系统由汽轮机低压缸排汽口到与连接各 空冷凝汽器的蒸汽分配管之间的管道以及在排汽管道 上设置的滑动和固定支座、膨胀补偿器、相关的隔断 阀、安全阀（若需要）、爆破膜、疏水等组成。排汽管道 系统应严密，管道之间的连接采用焊接，转弯处的弯管 内设有导流板，管道系统中还应采取防止内、外部因素 引起的震动和补偿管系热膨胀等措施。从汽轮机低压 缸排汽口上接出的主排汽管道的管径为ＤＮ５ ５００ 维普资讯 http://www.cqvip.com ｍｍ，管中心标高３．２０ ｍ。排汽管道上的疏水直接自 流进入排汽口下部本体疏水箱。每台机组的主排汽管 道引至汽轮机房Ａ列外，从主排汽管上分别接出６根 ＤＮ２ ５００ ｍｍ的排汽支管与空冷凝汽器的蒸汽分配管 连接。在排汽支管道上装有补偿器，消除管道的热应 力。在管道的不同部位设有支吊架。 ２．３凝结水收集系统 凝结水收集系统是指凝结水分别由６组空冷凝汽 器底部的凝结水联箱接出，通过凝结水管道汇集至凝结 水箱，然后通过凝结水泵送人凝结水精处理装置，再送 人回热系统（图１）。排汽管道系统的疏水以及其它的疏 水进入本体疏水箱后通过疏水泵送人凝结水箱。凝结 水箱单独布置在汽轮机房顶。每台机组有５０ ｔ／ｈ的除 盐水补水经凝结水箱设置的除氧装置除氧后补人凝结 水箱，凝结水箱出口处凝结水的含氧量小于３０ ｇ／Ｌ。 ２．４抽真空系统 抽真空系统由３台１００ 水环式真空泵及其所需 的管道、阀门等组成。该系统用于将空冷凝汽器中不 凝结气体抽出，以便保持系统的真空状态。机组起动 时３台真空泵运行，正常运行时单台泵工作。在３台 水环式真空泵全部运行下，真空系统从当地大气压达 到３０ ｋＰａ（绝对压力）的时间不超过４５ ｒａｉｎ。 ２．５控制系统 直接空冷系统在集中控制室进行控制，在分散控 制系统（ＤＣＳ）中设的控制器对直接空冷系统进行 监控。控制系统包括：数据采集和处理系统（ＤＡＳ）、模 拟量控制系统（ＭｃＳ）和顺序控制系统（ＳＣＳ）。 各系统间通过控制系统数据总线共享信息。ＤＡＳ 可连续采集和处理空冷系统有关的重要测点信号及设 备状态信号，以便及时向操作人员提供有关的运行信 息，实现安全经济运行。任何异常工况可及时报警。 ＭＣＳ可根据机组的负荷（空冷凝汽器的热负荷） 和空气温度，自动对有关参数，如：排汽压力，凝结水温 度，凝结水管道的水位等参数进行调节，以确保汽轮机 在安全运行的范围内经济运行。 ＳＣＳ的设计以子组级控制水平为主，用于启／停子 组。１个子组级被定义为某个设备组，如：每组冷却风 机及其相关设备分别构成１个子组级。ＳＣＳ应通过联 锁、联跳和保护跳闸功能来保证被控制的子组级安全。 对逻辑规律性不强，但需远方操作的辅机、阀门等也被 纳入ＳＣＳ系统，只设驱动级控制。 ２．６ 空冷凝汽器清洗装置 永济电厂处于风沙较大的地区，灰尘落在空冷凝 汽器散热器表面会影响散热效果和增加通风阻力，减 少进风量，为此设置有高效、可靠的半自动水力清洗装 置，在机组运行中和停运时都能定期对空冷凝汽器进 行冲洗。清洗水压约为１５ ＭＰａ。 ３ １号、２号机组直接空冷系统的主要特点 永济电厂直接空冷凝汽系统的主要特点如下： （１）空冷凝汽器的布置非常简单，保证了运行的 可靠性。没有冷却水循环，空冷凝汽器排空装置也没 有水封。抽真空系统的抽气压力没有差别，不凝气体 在逆流空冷凝汽器的顶部被排除。 （２）汽轮机背压变化大。汽轮机排汽直接由空气冷 凝，其背压随空气温度而变化，永济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。 （３）直接空冷凝汽系统结构庞大。汽轮机排汽由 大直径的管道引至空冷凝汽器，用空气作为直接冷却 介质通过散热器进行表面换热。排汽冷凝需要较大的 冷却面积，导致空冷系统的结构较庞大。 （４）电厂占地面积较小。由于空冷凝汽器一般都 布置在汽轮机房顶或汽轮机房前的高架平台上，平台 下仍可布置电气设备等，直接空冷凝汽器的占地可得 到综合利用，使电厂整体占地面积减少。 （５）冬季防冻措施较灵活可靠。间接空冷系统的 主要防冻手段是设置百叶窗来调节和隔绝进入空冷凝 汽器散热器的空气量。若百叶窗关闭不严或驱动机构 出现机械或电气故障，将导致散热器冻结。直接空冷 系统可通过改变风机转速或停运风机台数或使风机反 转来调节空冷凝汽器的进风量直至吸热风来防止空冷 凝汽器冻结，调节相对灵活、可靠。 （６）直接空冷凝汽系统用水量比湿冷系统节水 ７Ｏ 。投资上与混凝式间接空冷凝汽系统相比，降低 工程投资３５．７ ；与表面凝汽式间接空冷凝汽系统相 比，降低工程投资４Ｏ．２ 。汽轮机的排汽采用直接空 冷凝汽系统，比采用常规湿冷凝汽系统可减少大量的 蒸发、排污等水量损失，节水量约５３５ ｍ。／ｈ。 （下转第５５页） 维普资讯 http://www.cqvip.com 准煤单价５００元／ｔ计，每年可节约１ ６９６．６万元。 阀对角开启顺序阀运行取得了成功，在保障机组安全 问再热凝汽式汽轮机说明书Ｅｚ２．２００２． 力电力出版社，１９９１． 能源部西安热工研究院．热工技术手册汽轮机篇［Ｍ］．水 聊城电厂６ＯＯ Ｍｗ机组配汽方式由单阀改为调节 ［２］［３］ 上海汽轮机厂．四缸四排汽６００ ＭＷ顺序阀强度计算报告 稳定运行的前提下，为企业创造了显著的经济效益，并 在同类型机组中具有推广应用价值。 Ｅｚ３．２００５． ［４２ ＧＥ新华有限公司．聊城电厂６００ Ｍｗ机组重叠度优化 ｒＺ］．２００５． ［参 考 文 献］ ［１］上海汽轮机厂．Ｎ６００—１６．７／５３８／５３８ ６００ Ｍｗ亚临界中 ＳＡＦＥＴＹ ＡＮＤ ＥＣｏＮｏＭＩＣ ＢＥＨＡＶＩｏＲ ｏＦ ＳＷＩＴＣＨＩＮＧ ＴＨＥ ＧｏＶＥＲＮＩＮＧ ＶＡＬＶＥ ＦＲｏＭ ＳＩＮＧＬＥ ＶＡＬＶＥ ＣｏＮＴＲｏＬ ＴＯ ＳＥＱＵＥＮＣＩＡＬ ＶＡＬＶＥ ＣｏＮＴＲｏＬ ＩＮ ｏＰＥＲＡＴＩｏＮ ｏＦ ６００ ＭＷ ＳＴＥＡＭ ＴＵＲＢＩＮＥ ＺＨＡＯ Ｙｏｎｇ—ｌｉｎ，ＱＩＮ Ｚｈａｎ—ｆｅｎｇ，ＦＡＮ Ｐｅｉ—ｈｕａ，ＳＨＩ Ｘｉｎ—ｇａｎｇ （Ｌｉａｏｃｈｅｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ，Ｌｉａｏｃｈｅｎｇ ２５２０３３，Ｓｈａｎｄｏｎｇ ｐｒｏｖｉｎｃｅ，ＰＲＣ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｇｏｖｅｒｎｉｎｇ ｖａｌｖｅｓ ｆｏｒ ｔｗｏ ６００ ＭＷ ｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅｓ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｉｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｇｏｖｅｒｎｉｎｇ ｖａｌｖｅ ｃａｎ’ｔ ｂｅ ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｆｒｏｍ ｓｉｎｇｌｅ ｖａｌｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｏ ｓｅｑｕｅｎｃｉａｌ ｖａｌｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｈａｖｉｎｇ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｌｙ ｌａｒｇｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｕｐｏｎ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｕｎｉｔｓ．Ｆｏｒ ｔｈｉｓ，ａｎ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｏｐｅｎ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｇｏｖｅｒｎｉｎｇ ｖａｌｖｅｓ ａｎｄ ｆｏｒ ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｔｈｅ ｏｖｅｒｌａｐ ｄｅ— ｇｒｅｅ ｏｆ ｓａｉｄ ｖａｌｖｅｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．Ａｆｔｅｒ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｏｄｅ ｏｆ ｓａｉｄ ｇｏｖｅｒｎｉｎｇ ｖａｌｖｅｓ ｔｏ ｓｅｑｕｅｎｃｉａｌ ｖａｌｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｂｅ ｄｉａｇｏｎａｌｌｙ ｏｐｅｎｅｄ，ｓａｆｅ ａｎｄ ｓｔａｈｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｕｎｉｔｓ ｃａｎ ｂｅ ｅｌｌｓｕｒｅｄ，ｏｂｔａｉｎｉｎｇ ｒｅｍａｒｋａｂｌｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｂｅｎｅｆｉｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：６００ ＭＷ ｕｎｉｔ；ｇｏｖｅｒｎｉｎｇ ｖａｌｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ：ｓｉｎｇｌｅ ｖａｌｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ：ｓｅｑｕｅｎｃｉａｌ ｖａｌｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ （上接第５１页） ［参 考 文 献］ ４ 结 语 ［１］ 丁尔谋．发电厂空冷技术［Ｍ］．北京：水力电力出版社， １９９２． 直接空冷凝汽系统的性能状况直接决定了电厂机 Ｅ２］ 马义伟．电站空冷若干专题讨论［Ｒ］．哈尔滨：哈尔滨工业 组的运行和经济性能。永济热电厂直接空冷凝汽系统 大学，哈尔滨能源科学与工程学院，２００４． 有诸多优点，随着对该系统性能的了解和运行经验的 ［３］胡尊立．从Ｗｙｏｄａｋ电厂看严寒缺水地区发展直接空冷的 积累，其所具有的良好性能将会在生产中逐渐体现。 可行性口］．中国电力，２００２，３５（９）． ＦＥＡＴＵＲＥＳ ｏＦ ＤＩＲＥＣＴ ＡＩＲ ＣｏｏＬＥＤ ＣｏＮＤＥＮＣＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ ＦｏＲ ２ Ｘ ３００ ＭＷ ＵＮＩＴＳ ＩＮ ＹｏＮＧＪＩ ＴＨＥＲＭＡＬ ＰｏＷＥＲ ＰＬＡＮＴ ＬＩ Ｃｈｕｎ—ｐｅｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｙａｎ—ＸＵ。 （１．Ｎｕｃｌｅａｒ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｂ～Ｃｏｍｐａｎｙ ｕｎｄｅｒ Ｚｈｏｎｇｄｉａｎｔｏｕ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ Ｌｔｄ． Ｈａｉｙａｎｇ ２６５１Ｏ０，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，ＰＲＣ； ２．Ｘｕｃｈａｎｇ Ｌｏｎｇｇａｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｃｏ Ｌｔｄ，Ｘｕｃｈａｎｇ ４ ６ １ ０００，Ｈｅｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，ＰＲＣ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｄｏｐｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｒｅｃｔ ａｉｒ ｃｏｏｌｅｄ ｃｏｎｄｅｎｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｎｔｏ ａｉｒ ｃｏｏｌｅｄ ｕｎｉｔｓ ｉｓ ｏｎｅ ｗａｙ ｆｏｒ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｉｎ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ—ｄｅｆｉｃｉｅｎｔ ａｒｅａｓ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇ ｄｉｒｅｃｔ ａｉｒ ｃｏｏｌｅｄ ｃｏｎｄｅｎｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ２× ３００ Ｍｗ ｕｎｉｔｓ ｉｎ Ｙｏｎｇｊｉ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ．ｔｈｅ ｋｅｙ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｉｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓａｉｄ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｎａｌｙｓｅｄ ｉｎ ｍｏｒｅ ｄｅ— ｔａｉｌ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：３００ ＭＷ ｕｎｉｔ；ｄｉｒｅｃｔ ａｉｒ ｃｏｏｌｉｎｇ；ｃｏｎｄｅｎｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ
