影響直接空冷機組穩定運行的因素與對策探究

趙一丹

摘 要：直接空冷機組采用直接空冷系統利用空氣作為介質實現對汽輪機排氣的直接冷卻，具有明顯的節水效果。尤其是在我國缺水的北方地區，直接空冷機組已經成為循環經濟背景下未來發電機組發展的重要趨勢。然而，直接空冷機組由于技術和環境因素的影響，還存在著管束積灰、真空泄漏、背壓過高、嚴寒凍結以及熱污染等方面的問題，嚴重危及直接空冷機組正常運行，更可能造成不必要的安全事故。文章針對影響直接空冷機組穩定運行的溫度、沙塵以及環境風進行了探討和分析，結合直接空冷的特點和運行機制，重點提出了保證直接空冷機組穩定運行的對策。

關鍵詞：直接空冷機組；火力發電站；影響因素

1 概述

1.1 直接空冷機組的含義

發電機組空冷系統是指通過一定的裝置將排放的熱氣汽冷卻為凝結水。而直接空冷系統以用取之不盡、用之不竭的空氣作為冷卻介質。汽機的排汽直接用空氣冷卻，而汽機排出的飽和蒸汽經排汽管道排至安置在室外的空冷凝汽器中，最后送至鍋爐，從而實現循環利用。

1.2 直接空冷機組的特點

隨著科學技術的發展和環境保護要求日益嚴格，火電廠采用空氣冷卻汽輪機冷端技術也日趨成熟，在國際上單機容量均已達到600MW200MW的直冷機組應用已經較為廣泛。直接空冷機組的快速推廣無疑具有有別于其他冷卻機組的特點。

另外，直接空冷機組不僅直接直接解決了富煤貧水的矛盾，同時也代表了未來空冷系統的發展方向。不僅節水，而且也減少了大量的運輸成本。而我國是全球13個貧水國之一，而北方地區缺水情況更加更甚。直接空冷機自然成為未來我國火力發電的主要發展趨勢之一。

其次，由于直接空冷機組直接采用空氣來冷卻汽輪機或采用空氣冷卻循環水來間接冷卻汽輪機，從而使得整個冷卻系統成為一個有機的整體。因此，直接空冷機組理論上沒有采用循環冷卻水所產生的各項損失。進而使得采用直接空冷機組的電廠總耗水量降低80%左右。

1.3 文章研究的意義

隨著我國工業化的迅速發展，超臨界、超超臨界機組的大量投入應用，而直接空冷機組大大減少了電廠耗水，并因此而使得電廠選址不受水源限制，為水源匱乏地區發電廠項目的落實奠定了技術基礎，從而為這些地區的發展提供了便利條件。同時，直接空冷技術代表了未來空冷系統的發展方向，直接一次冷卻，不需中間換熱介質，換熱溫差大，冷凝效果好。因而占地少，節省投資。無疑，采用空冷機組對缺水地區有著特別重要的意義。而深入探究和分析直接空冷機組存在的問題和運行中可能遇到的困難，對進一步保證直接空冷機組的平穩健康運行同樣具有積極的意義。

2 影響直接空冷機組穩定運行的因素

直接空冷機組因具有卓越的節水性能而在北方富煤缺水的煤礦坑口地區備受青睞，成為北方水源匱乏的地區發電機組的核心。然而，由于自身的特點，直接空冷機組還存在不少問題。

直接空冷機組與常規機組的主要區別在冷端系統。由于直接空冷機組以周邊環境種的空氣而不是以水作為汽輪機排汽的冷卻介質。因此，環境變化會顯著影響直接空冷機組的健康穩定運行。

2.1 汽輪機背壓隨季節及晝夜的變化影響

我國北方四季及晝夜溫差大。而直接空冷機組的冷卻極限溫度干球溫度隨著環境溫度的變化而變化，因此，直接空冷機組的一年四季的干球溫度溫度變化范圍更大，故空冷汽輪機的背壓晝夜變化大，一年四季的變化范圍更大。空冷汽輪機的背壓變化范圍是濕冷汽輪機的3～4倍，直接影響機組出力及安全性與經濟性。

2.2 空冷凝汽器冷卻性能受環境沙塵影響

伴隨著寂靜的飛速發展，我國空氣污染日趨加劇，沙塵天氣異常多發。風沙大，揚塵多，空氣質量在使得人們的生活甚為令人擔憂的同時也對空冷機組造成巨大的威脅。沙城往往成為空冷機組平穩安全運行的慢性毒藥，甚至定時炸彈。直接空冷機組采用翅片管結構，翅片布置緊湊而翅片間距較小。因此，沙塵極易在翅片管上聚集，最終導致凝汽器傳熱性能急劇惡化，使得整個機組經濟性弱化。

3 保證直接空冷機組穩定運行的對策

針對影響影響直接空冷機組健康運行的因素必須采取針對項措施，解決其運行中存在的缺陷和不足才能保證直接空冷機組穩定運行。

3.1 噴水增濕降溫，關注汽輪機背壓

根據直接空冷汽輪機背壓高及背壓變幅大的的特點，首先，在設計和選用直接空冷汽輪機背壓汽輪機時就必須提前配套設計特殊的具有末級葉片結構的變背壓以及變功率汽輪機。其次，在天氣溫度高時可向散熱器翅片表面噴水增濕或盡量采取向冷卻空氣流中噴水來促使其蒸發冷卻達到降溫的目的，防止汽輪機的背壓可能升高超過設計范圍，進而改善直接空冷汽輪機安全度夏能力。特別是高溫季節應適當降低機組功率或使用時間，確保機組不因背壓過高而導致保護動作停機。

3.2 定期維護空冷凝汽器，避免空氣質量影響散熱

只要在使用運行中，直接空冷機組的老化以及受到環境的侵蝕就是難以避免的，因此能做的就是努力去維護和延長其運行的壽命和質量。針對沙塵影響冷凝汽器外表面的散熱效果，能夠設計移動與固定相聯系的自動清洗水力系統，因而達到對空冷凝汽器維護保養與定期清洗的目的。

4 結束語

隨著國民經濟水平的提升和經濟結構調整的加快，居民進一步提高了資源保護意識。擁有很好的節水性能的直接空冷火電機組一定會在富煤缺水地區進一步的發展。

參考文獻

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