對直接空冷技術問題的探討

王軍

（哈爾濱空調股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150078）

1 直接空冷技術簡介

1.1 直接空冷系統的組成部分

直接空冷系統主要由以下幾部分組成：①空冷凝汽器系統。主要有橢圓翅片管束，蒸汽分配管，上、下管束聯箱，以及支撐管束的鋼構架組成。②空氣供應系統。包括調速風機，電動機，減速箱，整流罩，保護網等。③排汽管道系統。排汽管道系統包括由汽輪機排氣閥到空冷凝器蒸汽分配管之間的管道及管道上所安裝的膨脹補償器、隔斷閥、安全閥、爆破閥等附屬設備。④凝集水系統。主要包括空冷凝汽器的匯水管，凝結水箱，凝結水泵等。⑤抽空氣系統。由真空泵、其他抽氣器及相應管道組成。⑥空氣冷凝器清洗系統。主要包括高壓水泵及清洗管道等。

1.2 直接空冷技術的優點

直接空冷技術相對于其它冷卻技術有以下幾個優點：

①節水：空冷機組比水冷機組節水一半以上。②冷卻介質：空氣可免費獲取，無附加費用，并且資源豐富。③廠址：無特殊限制。④維護費用：空冷機組為水冷機組的三分之一。⑤環保：廢水可實現零排放，無汽水飄滴現象，對周圍電氣設備無影響。

1.3 直接空冷技術的缺點

直接空冷技術存在以下幾個缺點：

①空冷系統體積龐大，占地面積要比水冷高出很多。②空冷散熱器易受氣溫、大風、降雨等環境因素影響。③空冷散熱器不能靠近大型建筑物，易形成熱風再循環。④空冷散熱器要求采用制造工藝較高的翅片管。⑤空冷造價要較水冷高出兩倍還多。⑥熱耗率較高。

1.4 直接空冷系統的其它特點

除上述優缺點外，直接空冷系統還具有如下幾個特點：

①汽輪機背壓變幅大；②電廠整體占地面積小；③耗能大；④冬季防凍措施比較靈活可靠。

2 直接空冷技術若干問題探討

截至目前，直接空冷技術已經得到了廣泛的應用，但是其中仍然存在一些問題，需要對其不斷的創新、研究、改革。

2.1 關于換熱面積的問題

直接空冷凝汽器在夏天由于受到高氣溫的影響，出力大大降低，為改善這一狀況，使直接空冷機組能夠在高溫的夏季滿發，需加大的空冷凝汽器換熱面積，但是這樣又會導致冷卻系統的成本增加。鑒于直接空冷機組的這一特點，電網調度應因地制宜，針對其特點做全局統籌調度，不強求其全年的滿發小時數。當前，直接空冷機組的額定功率設計背壓一般為30KPa左右。

2.2 關于受大風影響的問題

直接空冷系統對不同的風向和風速感應的比較敏感，當風的速度超過三米每秒時，直接空冷系統的散熱效果就會受到很大的影響，當風的速度超過六米每秒時，不同的風向會對直接空冷系統形成熱回流，導致風機效率降低。為了最大程度的降低大風對空冷系統的影響，在設計時要對夏季高溫時段最大風速的風向進行研究，以便空冷系統在布置時對此風向避開，同時還需加設擋風墻，降低大風的影響。

2.3 關于降低噪音的問題

為了使直接空冷器不擾民，就要降低空冷系統風機的噪聲，而達到這一目的所采用的手段是，降低空冷器迎風面風速及增加空冷器換熱面積。由此可見，空冷系統中對噪聲的控制需付出相當大的成本代價，據估算我國直接空冷凝汽器造價因對噪聲問題的處理需增加三分之一的成本。另外，直接空冷器迎風面風速較低會使其抗大風影響的能力大大減弱，而為了保證機組的安全，就要留有足夠的背壓來抵御突襲的大風，嚴重影響機組出力。目前，我國建成在用的直接空冷凝汽器迎風面風速一般都是在兩米每秒以下，而行業專家給出的意見是直接空冷器迎風面風速要在2.5米每秒左右。對噪音問題的解決辦法，除了加快風機制造企業研發生產低噪聲風機的步伐外，還可將電廠等需應用空冷機組的行業建立在遠離居民區的地區，這樣就可適當放寬噪聲的要求，以降低投資成本，增加機組夏季出力。

2.4 關于熱風回流的問題

熱風回流的產生是由于冷凝器在冷卻時進行熱交換，使機組附近的空氣被加熱，而被加熱的空氣會受到環境或風向以及多種因素的影響，被風機再次吸入并冷卻壓縮，尤其是上風處有熱源的時候，這種熱回流現象尤為嚴重，這種熱風回流現象提高了進入空冷凝汽器的冷空氣溫度，導致了空冷凝汽器冷卻能力的下降，有時會在很短時間內造成汽輪機背壓急劇升高從而損壞設備或者造成機組跳閘。由于機組的特性及環境的因素，減少熱風回流的措施目前為止，只有采用有效的空冷凝器的布置，盡量減少熱風重新被風機吸入。

2.5 夏季空冷機組出力達不到設計值的問題

部分機組通過在換熱單元的空氣入口處加裝噴淋裝置實現降溫增濕的功能，但由于影響因素過多使目標不易實現，所以成功例子較少。也有部分機組在夏季最高氣溫條件下，以連續投后汽缸減溫水或不斷向系統補入除鹽水以降溫方式維持。但若長期進行排氣缸噴淋，會對機組的葉片鉚釘和平衡塊造成沖刷，若沖刷不均，會破壞機組的平衡性，造成高速運行時震動增大對機組造成嚴重后果。

2.6 關于防凍蝶閥設置的問題

防凍蝶閥具有隔離冷卻單元、使熱負荷集中的能力以及使凝汽器運行靈活防凍能力強等優點，因此可以有效解決由于凝結水過冷導致凝汽器凍結而造成的設備損壞問題，但是防凍蝶閥價格過于昂貴，大量使用雖可以解決上述問題卻會增加投資，解決方式為可以再機組啟動初期投用旁路，來協調啟動初期進氣量與冷凝器防凍熱負荷的矛盾。

結語

我國是一個干旱缺水嚴重的國家，在對待水資源的問題上，既要開源，更要節流，為保證社會的可持續發展要盡最大努力去保護生態，節約資源。由于直接空冷機組冷卻的初始溫差大，系統不需要循環水，可以節省大量的水資源，目前，我國的火電廠等工業上已廣泛采用直接空冷系統，但是直接空冷系統也存在許多現實問題，隨著對直接空冷技術的研究及各項技術的不斷發展創新，直接空冷系統將會日趨完善。

[1]邱麗霞，郝艷紅，李潤林.直接空冷汽輪機及其熱力系統[M].北京：中國電力出版社，2006.

[2]馬義偉.空冷器的設計與應用[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，1998.

[3]溫高.發電廠空冷技術[J].中國電力出版社備，2008.