空冷器在汽輪機乏汽冷卻中的應用分析

（哈爾濱空調股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150078）

空冷器在汽輪機乏汽冷卻中的應用分析

楊 峰

（哈爾濱空調股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150078）

本文描述了在汽輪機乏汽冷卻中空冷器的組成及運行工藝過程，并討論了空冷器與水冷器相比在汽輪機乏汽冷卻中應用的優缺點。

空冷器；汽輪機；乏汽；冷卻；水冷

1 在汽輪機乏汽冷卻中空冷器的運行過程

1.1 空冷器的組成及各部分功能

空冷器一般包括疏水系統、凝結水系統、空氣冷卻系統等。其中疏水系統包括疏水泵和疏水槽，功能是通過疏水槽收集汽輪機排氣口及排氣管道內排出的水，經過疏水泵將這些水輸送到凝結水系統中。凝結水系統包括凝結水泵、凝結水管道及凝結水槽，功能是將凝結水槽收集到的來自疏水泵及凝汽器凝結水通過管道輸送至凝結水泵，通過水泵泵至外界。空氣冷卻系統包括變頻風機和用于高效換熱的翅片管束，是空冷器的核心部分，其可根據機組實際負荷確定用于冷卻風機數量及通過變頻器來實時調節每臺風機轉速，以達經濟、高效運行目的。凝氣系統包括翅片管束和用于收集冷凝水的下聯箱，主要任務是建立并保持高度真空，乏汽在經過翅片管束使會被冷卻下來，通過此過程就形成真空。實際工作中要根據風機單元分布情況布置凝氣系統。抽真空系統包括若干臺抽氣射氣器，根據系統實際情況來設置這些設備級數和數量，且一般在每臺工作抽氣射氣器外設置備用設備，以備設備在維修、故障時維持系統正常運行。其功用是排除凝汽器內和其他輔助設備和管道內空氣，維持系統內部真空度。

1.2 空冷器的運行方式

空冷器系統組成及運行方式如圖1，乏汽由汽輪機出口排出，部分直接形成水進入疏水系統，而大量蒸汽進入蒸汽管道中，并被分配至各翅片管束中，在風機組作用下大量環境空氣與翅片管束直接接觸達到熱交換，大量熱被環境空氣帶走，大量蒸汽被冷卻成水直接流入下聯箱，未被冷卻蒸汽進入逆流翅片管束中再次冷凝，經過此過程后還有部分未被冷卻蒸汽被抽真空系統抽出排入外界環境，被凝結后形成水經過管路進入凝結水槽。

2 在汽輪機乏汽冷卻中空冷器與水冷器的應用比較

2.1 空冷器的優點

2.1.1 節約水資源

以國內某火電廠汽輪機組為例，設上水溫度28℃，回水溫度40℃，那么現有水冷散熱器每小時消耗一次水量20t，按每日24小時計，年消耗一次水量175200t，機組散熱功率為30MW，消耗循環水量為每小時散熱量/[水的比熱容×（40-28）×1000]=30000×3600[4.2×（40-28）×1000]=2142.86t，由于空冷器是用空氣作冷卻介質，因而不需要大量水源，由以上分析可見，采用空冷器對節約水資源有重大意義。

2.1.2 節能降耗

以耗電和耗水的成本來衡量冷卻系統的能耗情況。

圖1 空冷器的系統組成及運行方式

當采用水冷器冷卻乏汽時，以水費3元/t，電費0.6元/度，每噸循環水耗電0.15kW/h為例，年水費為：175200×3=525600元；年消耗電費為2142.86t/h×0.15kW/h×24h×365d×0.5元=1407859元；以水冷器冷凝系統年運行成本525600元+1407859元=1933459元。采用空冷器冷卻系統時以系統為4臺風機，每臺風機功率100kW計算，年耗電成本為100kW×4×24h×365d×0.5元=1752000元。再加上空冷系統可根據系統實際需求通過調整變頻器來控制風機負荷，一般情況下全年風機以滿負荷運行時間少，大多數時間為不到風機機組負荷一半，因此全年運行費不會高于1752000元×50%=876000元。從以上分析可見，用空冷器時系統運行成本低于采用水冷器成本，利于系統節能降耗。

2.2 空冷器的缺陷

2.2.1 空冷器一次投資較大且施工困難

空冷器造價高于等同冷卻效果的水冷器，空冷器重量、體積較大，因此安裝時更困難，需要額外建造混凝土基礎作為支撐結構，因此一次投資成本高。另外空冷器的安裝位置距離汽輪機較遠，需要額外鋪設排氣管道。

2.2.2 運行操作較水冷器難度大

水冷器冷卻介質為循環水，而一般水的壓力和溫度性質較穩定，導致汽輪機被壓較穩定，易操作；空冷器用環境空氣作冷卻介質，冷卻效果很大程度上取決于環境空氣溫度及風向，由于環境空氣溫度和風向不穩定，因此汽輪機的被壓常處于被動狀態，因此系統穩定運行較困難，操作較復雜，需要為系統額外設計噴霧系統等冷卻環境空氣設施，增加系統運行復雜度。

結語

在汽輪機乏汽冷卻中用空冷器比用水冷器具有節水、節能降耗優點，同時空冷器一次投資較高、施工較困難，且運行操作較復雜，可見采用空冷器進行乏汽冷凝優缺點都很鮮明，因此實際工作中要充分利用優勢，采取有效措施來規避缺陷，使空冷器在汽輪機乏汽冷卻中發揮更大作用。

[1]張學亮.直接空冷技術的發展[J].化工管理，2013.

[2]邵偉，等.發電廠乏汽回收技術的應用研究[J].通用機械，2012.

TQ05 < class="emphasis_bold"> 文獻標識碼：A

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