論述汽輪機直接空冷系統的設備與管道布置

馬秀云

（中國天辰工程有限公司，天津 300400）

論述汽輪機直接空冷系統的設備與管道布置

馬秀云

（中國天辰工程有限公司，天津 300400）

汽輪機排汽空冷系統在節約水資源方面的效果很好，分為直接空冷系統和間接空冷系統。直接空冷系統可以直接對排汽進行冷卻，使其變為凝水；而間接空冷系統是先將乏汽冷凝，然后再進行冷卻。直接空冷系統較間接空冷系統可以更好、更快、更安全的進行工作，隨著社會的不斷發展，科技的不斷進步，直接空冷技術也在不斷的發展和進步，當前已成為應用比較廣泛的排汽空冷系統。汽輪機排汽空冷系統對機組來說至關重要，它可以決定機組能否安全穩定的運行，因此主要就是對汽輪機排汽空冷系統的設備與管道布置進行的探討。

汽輪機；排汽空冷系統；管道布置；運行特性

1 直接空冷系統的工作原理及系統特點

1.1 工作原理和主要設備

排汽空冷系統是汽輪機非常重要的部分，它的好壞能夠決定汽輪機能否正常的工作。其工作程序大體可分為：排汽通過管道進入翅片管內，空氣進入并帶走排汽的熱量，從而達到冷卻的效果，被冷凝的水則會進入凝結水箱。直接空冷系統可以節省大量的水資源，達到基本的循環利用作用。其設備主要包括空冷凝汽器、翅管、凝結水箱、冷卻管等。

1.2 直接空冷系統特點

直接空冷系統比較簡單，體積很大，需要很好的密封性能，其能夠很輕松的調節風量，對電的使用功率很高，系統運行時候有很大的噪音。直接空冷系統受冷熱環境的影響非常大，在冬天運行時有很好的防寒作用，為系統提供保護，直接空冷系統運行方式比較簡單實用，而且占地比較小，值得被推廣使用。

2.1 空氣供應系統

這個系統由風機、風筒等設備組成，經過一些計算可以得知，風機的靜壓效率要大于60%，制造商要根據要求來進行風機的制造。風機要有很好的變頻能力，要能夠在30%~100%的轉速區間穩定運行。

2.2 排汽管道系統

排汽管道系統安裝起來比較復雜，所需要的施工操作程序很多。在進行安裝時，其系統組裝地點在汽機房和空冷島之間，組裝完畢后，將其吊起來安裝，排汽管道的管道口直徑比較大，其管道口對接焊接就變得非常的重要，不利于管道口的對接和焊接，由于管道口徑比較大，管道卷制質量的控制和對口焊接的質量控制就比較關鍵。

2.3 凝結水系統

排汽裝置位于汽輪機低壓缸下部，機組凝結水箱內置于排汽裝置底部，汽輪機低壓缸排汽經排汽裝置進入空冷凝汽器，空冷凝汽器冷凝后經除氧進入汽機房凝結水箱。進入排汽裝置的凝結水含氧量小于20×10-6，凝結水系統主要用于收集啟動和正常工作時來自空冷凝汽器的凝結水、凝結水再循環來水、化學補充水、汽機本體疏水擴容器來水以及加熱器事故疏水擴容器來水等。

3 空冷系統的保護功能

3.1 空冷凝汽器防凍要求

根據相關規定，其防凍要求為在溫度低于3℃的時候，不能在蒸汽量小于20%的時候長久的使用，應該關閉一些蒸汽門閥，使其不會因為蒸汽量少而結冰，以至于會影響汽輪機的正常使用，會給機組正常使用帶來麻煩。

3.2 風機振動及低油壓保護

風機振動數過大的時候應該關閉，必須在修理好了之后才能進行正常的工作；同樣，風機潤滑油壓強小于標準值的時候應該將其關閉，檢修人員將其修理好才能正常工作，只有嚴格遵從運行標準，才能夠讓風機安穩順利的運行。

3.3 空冷系統冬季防凍保護

3.3.1 順流冷凝器保護的設置

當溫度低于3℃時，逆流冷凝器風機沒有發生變化；在溫度低于15℃的時候，順流冷凝器風機按照規定相繼停止；在溫度低于12℃的時候，逆流冷凝器風機停止使用，順流冷凝器風機速度減小。這樣做的原因就是防止蒸汽的溫度過低。

3.3.2 逆流冷凝器防凍保護的設定

當溫度低于4℃，氣體溫度低于13℃，順流冷凝器防護未運行，逆流冷凝器在運行的時候，其逆流冷凝器風機速度變慢甚至會關閉。當PID的儲存指令值作為開始點的時候會以1min9%速度變為0，其二號風機不會運行；順流冷凝器風機一、三、四正常運行。這樣就會使順流冷凝器風機轉速不會提升，其冷凝器也會變得溫度過低；當逆流冷凝器防護沒有時候，會以1min10%的速度增快，達到PID標準預留數值時候，它會重新開始工作。

3.3.3 逆流冷凝器的加熱循環

在我國北方，冬天非常的寒冷，汽輪機排汽空冷系統要有很好的防凍系統，使其能在寒冷的天氣中正常的工作，使機組能夠安全平穩的運行。在空冷凝汽器控制系統設計時，增加了針對逆流冷凝器的加熱循環。

4 空冷器所在管廊的布置分析

在管廊軸線方向上，為利于結構計算，應盡可能將管廊立柱與空冷器支柱對齊，因此將空冷器所在部分管廊的跨距設定為空冷器單元間距取值6m，在管廊寬度方向上，受管廊上管道布置、地面設備布置等因素影響，管廊寬度通常與空冷器寬度不同，可以根據實際情況比較靈活地布置，見圖1。

圖1 壓縮機廠房及空冷器立面布置

空冷器廠家認為管廊上管道是熱源，需進行隔斷，因此支撐空冷器框架平臺選用花紋鋼板，下方按照無空氣吸入考慮。安全閥層平臺與支撐空冷器框架平臺的高差C僅需要考慮安全閥層平臺上最高的安全閥、調節閥等閥門的安裝與檢修，C值核算后取4.7m。空冷器廠家建立包含空冷系統及周邊建筑物和地形地貌在內的數學模型，對其進行風力和熱力學分析計算，盡最大可能模擬和預測熱風對空冷器的影響。

5 結語

綜上所述，空冷系統設備在應用過程中，操作簡單，便于使用。在空冷系統的運行設計中，還需要不斷的技術創新。針對空冷系統管廊的布置還需針對實際應用地區的情況，進行分析，從而在管廊的布置上更加合理，提升工作效率。

[1] 蔣小林，袁苑.一起空冷系統事件的思考[J].冶金動力，2013，（7）.

[2] 偶國富，謝浩平，詹劍良，等.基于流動分析的加氫空冷系統氯化銨沉積規律研究[J].浙江理工大學學報，2012，（1）.

Equipment and Piping Layout of Steam Turbine Direct Air Cooling System

Ma Xiu-yun

steam turbine exhaust air cooling system has a good effect in saving water resources，which is divided into direct air cooling system and indirect air cooling system.The direct air cooling system can be used to cool the exhaust water directly and make it into water.Direct air cooling system to work better than the indirect air cooling system better，faster and more secure，with the continuous development of society，the progress of science and technology，the progress and development of direct air cooling technology constantly，make it become more widely used in the exhaust air cooling system.Steam turbine exhaust air cooling system is very important to the machine，it can determine the safe and stable operation of the machine，the following is the steam turbine exhaust air cooling system equipment and piping layout.

steam turbine；exhaust air cooling system；pipeline layout；operating characteristics

TQ051.5

B

1003–6490（2017）05–0103–02

2016–09–07

馬秀云（1972—），男，河南南陽人，高級工程師，主要研究方向為熱電聯產工程設計。