火電廠空冷島加裝噴淋裝置方案分析

岳星瓊

（山西西山煤電有限責任公司發電公司電力分公司， 山西 太原 030053）

1 直接空冷機組

山西西山熱電空冷機組的裝機容量為3臺×50 MW，均采用的是直接空冷系統。它是將汽輪機的末級排汽經管道送到室外的空冷凝汽器的翅片管束中，翅片的下方是旋轉的風機，通過風機的轉動將翅片散出的熱量帶走，管束內的排汽被凝結，最終收回到排氣裝置中。如圖1所示，這些位于室外的部分則稱為“空冷島”[1-2]。

其優點是：不需要冷卻水等中間冷卻介質，初始溫差大；設備少、系統簡單、基建投資較少、占地少；空氣量可靈活調節，冬季防凍措施比較可靠。

缺點是：空冷島的體積比較大，容易使空氣漏進系統中；暴露在自然環境中，環境和天氣會對機組的真空產生影響；高速旋轉的風機，增加了廠用電量，同時也產生了噪聲[3-4]。

2 空冷島加裝噴淋裝置的必要性

影響真空的因素有很多，有真空泵的運行狀況、空冷翅片污垢以及真空系統的嚴密性等。這些因素中任何一項的變化都將導致機組的真空發生變化，真空發生變化則需調整風機的運行，導致廠用電率發生變化，影響機組的供電煤耗從而影響機組運行的經濟性。

由表1可以看出，系統真空達不到要求，限制了機組出力。此時機組處于既不經濟又不安全的工況。另外我廠所處地區比鄰煤礦，空氣中懸浮物顆粒比較多，是導致空冷凝汽器的翅片管束表面比較臟污的主要原因。通過人工沖水的方法對冷凝器管束進行清洗，費時、費力，且沖洗過程中因水流不穩定，對真空造成波動，影響機組的穩定性。根據將近20年的運行經驗，決定對空冷島進行改造，通過對空冷島的翅片管束加裝噴淋裝置，以達到清洗翅片表面的臟污和管束降溫、加強換熱的目的，增加機組效率。

表1 夏季運行時在負荷40 MW時空冷風機轉速達到110%的情況下真空值及相關參數

3 噴淋系統工作原理

空冷島噴淋冷卻的工作原理：在空冷島翅片上方合理設置可調霧化噴嘴，通過調整噴嘴水霧化程度，達到沖洗和冷卻的效果。當噴管調整為非霧化時，噴管流出的水為水流狀，可以清潔翅片污垢，霧化時噴出的水霧附著在散熱器管的表面，既能降低周圍環境溫度，又可增加翅片換熱，達到提高真空的作用[5]。

4 噴淋裝置安裝及使用方法

空冷散熱器平臺距地面10 m，管束形式為人字型，管束夾角60°，每臺機組安裝有12臺風機，每列4臺風機。化學水車間與空冷島的直線距離小于10 m，可單獨架設一趟除鹽水管，也可在進入汽機房的除鹽水管道上接出一趟管道通向人字形管束的頂端，噴嘴向下噴淋。與空冷風機的耗電相比噴淋泵的耗電可忽略不計。

當到夏季時，環境溫度升高，空冷風機的轉速已達到110%運行，如果還不能滿足機組出力，則可開啟噴淋系統。噴淋系統的控制端設置于主控室內，通過遠程操作即可達到沖洗噴淋的目的。冬季環境溫度偏低，則不需要啟動噴淋系統。整個管道部分也不需要加裝伴熱設施，系統停用期間放干管道中的積水即可，不會發生凍裂事故[6-7]。

5 加裝噴淋裝置對其他設備的影響

噴淋系統的使用會對位于空冷島下方的主變及其相關設備產生一定的影響，影響的程度取決于噴霧的大小。完全噴霧時，噴出的氣水混合物其中的98%可附著在翅片上，隨風機的強制通風換熱散發到空氣中，其余的2%可隨空氣蒸發散發到空氣中；沖洗時，由于形成水流，不能及時蒸發到空氣中，這時就要在主變及母線棧橋上方增設防水板，以減小這些設備不會受潮或發生短路。

[1]朱嵩.基于RNGk-ε湍流模型的直接空冷島數值模擬研究[J].企業技術開發，2010（15）：45-46.

[2]楊護洲.空冷島的安裝質量及進度控制[J].電力建設，2007（6）：71-73.

[3]荊有印，丁桂艷，王長海.空冷島內氣流分布不均對冷卻效果的影響[J].東北電力技術，2008（11）：4-7.

[4]楊立軍，杜小澤，楊勇平.環境風影響下的空冷島運行特性[J].工程熱物理學報，2009（2）：325-328.

[5]周蘭欣，李建波，李衛華，等.600MW機組空冷島外部流場的數值模擬與結構優化[J].中國電機工程學報，2009（17）：32-38.

[6]汪公河.電廠空冷島鋼結構及設備吊裝方案研究與應用[J].安徽電力，2010（4）：35-36.

[7]丁振宇，陳巍，田永興，等.環境風對直接空冷島換熱的影響[J].汽輪機技術，2011（3）：195-198.