徐婷婷，郭 洋

(內(nèi)蒙古電力科學(xué)研究院鍋爐技術(shù)研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020)

0 引言

水和煤是火力發(fā)電廠發(fā)電根本，也是火力發(fā)電廠建廠的優(yōu)先考慮條件，而我國(guó)的西北部存在的煤多水少問(wèn)題嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)氐碾娏Πl(fā)展。近年來(lái)，隨著我國(guó)空冷技術(shù)的日益成熟，在國(guó)內(nèi)大力發(fā)展的空冷機(jī)組大大的改善了西北地區(qū)的發(fā)電問(wèn)題，同時(shí)也符合國(guó)家提出的“節(jié)能減排”和“建設(shè)節(jié)水型社會(huì)”的政策。

1 我國(guó)空冷技術(shù)發(fā)展概況

空冷技術(shù)在國(guó)內(nèi)起步較晚，1987年、1988年在大同第二發(fā)電廠投產(chǎn)兩臺(tái)國(guó)產(chǎn)200 MW空冷機(jī)組，這是國(guó)內(nèi)首次引進(jìn)匈牙利海勒式間接空冷系統(tǒng)。2003年大唐大同熱電廠200 MW機(jī)組的運(yùn)行，是國(guó)內(nèi)將直接空冷首次用于較大規(guī)?；鹆Πl(fā)電，國(guó)電電力大同發(fā)電有限責(zé)任公司2×600 MW直接空冷機(jī)組為國(guó)內(nèi)首臺(tái)600 MW空冷機(jī)組，中國(guó)近幾年的空冷機(jī)組正逐步向大機(jī)組方向發(fā)展，除了較多的600 MW機(jī)組之外，中國(guó)擬建的華電寧夏靈武發(fā)電有限公司二期2×1000 MW是世界最大的直接空冷機(jī)組，內(nèi)蒙古大唐國(guó)際克什克騰發(fā)電廠2×1000 MW則是世界最大的間接空冷機(jī)組［1］。

2 空冷系統(tǒng)簡(jiǎn)介及性能特點(diǎn)

簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)空冷就是用空氣冷卻汽輪機(jī)排氣，由于空冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不同，它可分為直接空冷系統(tǒng)和間接空冷系統(tǒng)，其中間接空冷系統(tǒng)又可分為海勒式空冷(帶混合式凝汽器的間接空冷系統(tǒng))和哈蒙式空冷(帶表面式凝汽器的間接空冷系統(tǒng))。圖1為各種空冷系統(tǒng)原理圖。

圖1 三種空冷系統(tǒng)原理s圖

2.1 各空冷系統(tǒng)性能特點(diǎn)

表1 直接空冷和間接空冷特點(diǎn)對(duì)比

除上述自身特點(diǎn)外，直接空冷系統(tǒng)與間接空冷系統(tǒng)還有由于冷卻系統(tǒng)的不同而形成的差異，詳細(xì)說(shuō)明如下。

2.1.1 熱力系統(tǒng)方案比較(直接空冷參數(shù)僅為初步值，僅用于方案論證)

表2 直接空冷和間接空冷熱力系統(tǒng)對(duì)比

2.1.2 廠用電負(fù)荷及廠用電率比較(2*660MW按實(shí)際運(yùn)行考慮，僅列出有差異的主要部分)

對(duì)直接空冷技術(shù)［2－3］和間接空冷技術(shù)的廠用電率進(jìn)行對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 直接空冷和間接空冷廠用電率對(duì)比

2.1.3 低壓缸末級(jí)葉片的比較

對(duì)于直接空冷而言，低壓缸的額定排汽背壓一般為12 kPa～15 kPa左右，夏季排汽背壓一般為32 kPa～35 kPa左右，哈汽低壓缸均采用空冷專用低壓缸和空冷末葉。

對(duì)于間接空冷而言，低壓缸的排汽背壓界于直接空冷和常規(guī)濕冷之間，排汽背壓較直接空冷低，額定排汽背壓一般為8 kPa～12 kPa左右，夏季排汽背壓一般為25 kPa～27 kPa左右。到目前為至，哈爾濱汽輪機(jī)廠沒(méi)有用于間冷的專用低壓缸和末葉。從低壓缸末級(jí)葉片來(lái)看，由于間接空冷沒(méi)有自己專用的末級(jí)葉片，所以間接空冷的優(yōu)勢(shì)稍低于直接空冷［4］。

2.1.4 水化學(xué)工況和凝結(jié)水精處理系統(tǒng)

在水化學(xué)工況方面，直接空冷系統(tǒng)的冷卻設(shè)備與冷凝設(shè)備合為一體，并一般采用全鋼制空冷散熱器，其系統(tǒng)材質(zhì)單一。試驗(yàn)證明，鋼在堿性介質(zhì)中最穩(wěn)定。因此機(jī)組熱力系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)需在堿性水工況下運(yùn)行，才能保證管道腐蝕量最少。堿性水工況時(shí)，一般維持給水PH值為9.0～9.5(無(wú)銅系統(tǒng))、8.8 ～9.3(有銅系統(tǒng))，氫電導(dǎo)率(25 ℃)為 ＜0.30 μS/cm，氧含量≤7 μg/L。而表面式間接空冷系統(tǒng)循環(huán)水管道材質(zhì)為碳鋼，凝汽器的材質(zhì)為不銹鋼管，空冷系統(tǒng)采用鋁管散熱器，則循環(huán)冷卻系統(tǒng)應(yīng)采用中性工況運(yùn)行，據(jù)資料和一些電廠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)看，冷卻水應(yīng)控制PH在8以下。而熱力系統(tǒng)由于設(shè)有凝結(jié)水處理裝置，可以采用中性水汽工況，也可采用堿性水汽工況［5］。

在凝結(jié)水精處理系統(tǒng)方面，由于直接空冷系統(tǒng)的空冷器鋼冷卻表面較混合式間冷系統(tǒng)還要龐大，夏季凝結(jié)水溫度69℃ ～70℃，較間冷系統(tǒng)64℃ ～65℃還要高，因此水系統(tǒng)中存在的鐵的腐蝕產(chǎn)物，較間冷系統(tǒng)要高;加之空氣漏入的可能性加大，水中溶入的CO2等溶解雜質(zhì)，進(jìn)一步促使冷卻器內(nèi)表面腐蝕的發(fā)生。凝結(jié)水中的雜質(zhì)以鐵腐蝕產(chǎn)物為主，加之超臨界機(jī)組的汽水品質(zhì)要求很高，所以必須對(duì)凝結(jié)水進(jìn)行100%的過(guò)濾、除鹽處理，且過(guò)濾器除鐵功能和樹脂耐溫性較間冷系統(tǒng)要求更高。由于表面式間接空冷機(jī)組的循環(huán)水與熱力系統(tǒng)的凝結(jié)水不接觸，而且循環(huán)水水質(zhì)又是除鹽水，所以即使凝汽器發(fā)生滲漏，由于循環(huán)水水質(zhì)好，對(duì)于凝結(jié)水的污染也是非常小。所以對(duì)于這類機(jī)組，熱力系統(tǒng)的水化學(xué)工況控制較為容易。

2.1.5 空冷防凍對(duì)比

直接空冷的防凍首先是要保證空冷的嚴(yán)密性合格，利用對(duì)空冷風(fēng)機(jī)的啟停和反轉(zhuǎn)進(jìn)行防凍保護(hù)，如冬季機(jī)組負(fù)荷太低時(shí)，需要將外側(cè)的風(fēng)機(jī)入口封堵，減少空氣對(duì)流來(lái)防凍。直接空冷在冬季對(duì)空冷散熱器的就地測(cè)溫是一項(xiàng)必須的防凍工作，需要較多的人力。

間接空冷的防凍相對(duì)于直接空冷要容易一些，只是國(guó)內(nèi)投產(chǎn)的間接空冷較少，相對(duì)于直接空冷的防凍經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō)比較欠缺一些。但間接空冷的防凍只要控制好百葉窗保證好扇區(qū)出水溫度，在扇區(qū)沖、泄水時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行防凍技術(shù)措施，空冷塔的安全穩(wěn)定運(yùn)行應(yīng)該可以保證。

只要完全掌握了間接空冷的運(yùn)行特性，在空冷的防凍方面來(lái)說(shuō)，間接空冷比直接空冷更具有防凍性。

2.1.6 大風(fēng)、高溫對(duì)空冷的影響

眾所周知，大風(fēng)對(duì)直接空冷的影響要比對(duì)間接空冷的影響大的多，大風(fēng)天氣對(duì)直接空冷帶來(lái)的熱風(fēng)再循環(huán)和爐后風(fēng)的影響直接威脅到直接空冷機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，某些直接空冷電廠因?yàn)榇箫L(fēng)而造成了機(jī)組的非停，為了避免大風(fēng)造成機(jī)組非停的事故，對(duì)直接空冷島系統(tǒng)增加真空RB的邏輯。在高溫天氣，直接空冷機(jī)組的滿發(fā)也是比較困難的，運(yùn)行時(shí)機(jī)組背壓要留有一定的余量，防止大風(fēng)影響背壓而造成機(jī)組停運(yùn)［6，7］。

相對(duì)直接空冷而言，大風(fēng)對(duì)間接空冷的影響就沒(méi)有那么明顯，大風(fēng)會(huì)破壞間接空冷塔的空氣動(dòng)力場(chǎng)，從而影響間接空冷的效率。所以，間接空冷對(duì)大風(fēng)、高溫的抗干擾能力要優(yōu)于直接空冷。

3 結(jié)論

通過(guò)上述對(duì)直接空冷系統(tǒng)和哈蒙間接空冷系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)、熱力系統(tǒng)方案、廠用電率、運(yùn)行背壓、低壓缸末級(jí)葉片、凝結(jié)水精處理、防凍能力、抗大風(fēng)能力等一系列的對(duì)比，可得出間接空冷的優(yōu)勢(shì)要大于直接空冷。

［1］王圣，朱法華.火電廠空冷機(jī)組水耗及煤耗性能分析［J］.環(huán)境科學(xué)和管理，2008，33(5):46 －48.

［2］楊桂秋.電站直接空冷風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo)和影響因素［J］.應(yīng)用能源技術(shù)，2009(5):22－24.

［3］楊桂秋.直接空冷風(fēng)機(jī)的選型原則和步驟［J］.應(yīng)用能源技術(shù)，2009(3):32－35.

［4］SHI Jinyuan，YANG Yu，SUN Qing，WEI Qi，etal.Technical Versions and Criteria Concerning the Design of Air Cooled Supercritical and Ultra-Supercritical Steam Turbines［J］.Journal of Power Engineering，2007，27(6):825－830.

［5］柯于進(jìn)，汪德良，袁萍帆，等.超臨界直接空冷凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的研究［C］.長(zhǎng)沙:凝結(jié)水處理專題技術(shù)研討會(huì)會(huì)議論文集2008:39－43.

［6］郭鈺鋒，秦華，于達(dá)仁，等.冷卻空氣迎面風(fēng)速和溫度對(duì)直接空冷系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響［J］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2008，28(29):22 －27.

［7］朱予東，尚星.環(huán)境因素對(duì)直接空冷機(jī)組的影響［J］.應(yīng)用能源技術(shù)，2010(2):22－27.