【摘要】針對當前空冷機組運行過程中所存在的問題，指出了通過空冷島地下進風的方式。并對這種進風方式下的冷凝汽器傳熱性能與汽輪機背壓兩個方面所表現(xiàn)出的優(yōu)勢進行了分析，通過相應(yīng)的理論計算可以得出散熱器在不同迎風速率作用下的傳熱系數(shù)，對于與環(huán)境的風速與風溫，凝汽器表現(xiàn)出不同的蒸汽壓力。實踐的結(jié)果表明，環(huán)境風的風溫宜選取為25～28℃之間，環(huán)境風的風速宜選取在2～4m/s之間，此時可以有效的保證地下冷凝系統(tǒng)的最優(yōu)狀態(tài)，為此進一步證實了直接空冷機組空冷島地下進風技術(shù)有著明顯的優(yōu)越性。

【關(guān)鍵詞】空冷機組；冷空島地下進風技術(shù)；凝汽器壓力；優(yōu)越性

前言

直接空冷機組的凝汽器的主要作用在于冷凝汽輪機所排出的蒸汽，空冷機組使用空氣進行冷卻，為此其冷卻的效果直接受限于環(huán)境因素。相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計可以知道，當空氣溫度每升高1℃，都會使得凝汽器的蒸汽壓力增加1kPa左右，所帶來的煤耗發(fā)電量將會直接損失2.5g/Kwh。當前，600MW直接空冷機組的凝汽器都是布置于距離地面40m左右的空冷平臺上。由于其進風口的位置布置得較高，使其受環(huán)境條件的影響相對較大，極易產(chǎn)生熱風的回流與倒灌，如此會導致凝汽器的翅片夏季在熱風作用下加速氧化，冬季時則會由于凝結(jié)水冷凝作用導致設(shè)備凍結(jié)。基于上述的諸多問題，相應(yīng)的學者對空冷島的結(jié)構(gòu)進行了一些優(yōu)化，通過地下進風的方式，有效的緩解了上述的問題，其使用效果明顯優(yōu)于直接空冷機組的冷凝效果。

1、空冷島地下進風技術(shù)的方案分析

1.1空冷島地下進風技術(shù)的結(jié)構(gòu)布置

所謂的空冷島地下進風是將空冷平臺由高空中移至地面進行布置，冷凝器工作過程中，主要是通過將環(huán)境空氣通過地下通道進入的方式送至風機的入口處，并在進風口處設(shè)置相應(yīng)的冷卻裝置與凈化裝置，由于通道處始終處于一種潮濕的環(huán)境之下，為此應(yīng)對內(nèi)壁進行一定的防銹處理，同時設(shè)置一些簡單的回收裝置，以方便相應(yīng)的除鹽水的回收，有效的保護內(nèi)部不受化學物質(zhì)的侵入，延長其使用壽命。

1.2影響因素的分析

假設(shè)凝汽器的壓力與熱負荷保持不變的情況下，當空氣的流速與風溫發(fā)生改變時，如此便需要通過調(diào)節(jié)風道的流通面積來保障凝汽器的壓力。實踐證實，當風速增大時，風道的流通面積應(yīng)進行相應(yīng)的減小，如此才能有效的維系凝汽器的壓力保持不變。當風溫升高時，其風道的流通面積也應(yīng)相應(yīng)的減小，從而保障熱負荷保持不變。因此為了有效的保障凝汽器水位壓力與熱負荷，就應(yīng)對空氣的風速、風溫的數(shù)據(jù)進行及時采集，根據(jù)相應(yīng)的需要對流通面積做出定量的調(diào)整。

2、空冷島地下進風技術(shù)的優(yōu)越性分析

空冷島地下進風的布置方式，主要存在以下幾個方面的優(yōu)勢。第一，有效的避免了熱風的回流與倒灌?？绽鋶u低下進風過程中，在其風道的入口處會相應(yīng)的布置散熱器，并且在風室的內(nèi)部有效的控制了空氣的流場。此外在進風口處，由于地下結(jié)構(gòu)的限制，其橫風的作用會相對較少，如此進一步的保障了進風的勻質(zhì)性與穩(wěn)定性，可以有效的防止熱風產(chǎn)生回流與倒灌，進而提升了凝汽器在大風環(huán)境作用下運行的穩(wěn)定性。第二，地下土層作為一種天然的保溫材料，溫度相對恒定，且具有冬暖夏涼的特點。為此在高溫的夏季采用空冷島地下進風技術(shù)時，空氣經(jīng)過地下通道，其溫度會相應(yīng)的降低；相應(yīng)的在冬季，空氣通過地下通道時，會被壁面加熱，如此可以有效的防止凝汽器產(chǎn)生冷凝作用而被凍結(jié)。第三，地下風道口出安裝相應(yīng)的過濾裝置，可以有效的凈化空氣，促進傳熱效果的提升。通過通道口出設(shè)置篩型濾網(wǎng)，實現(xiàn)對空氣的過濾，此外通道的內(nèi)部還會設(shè)置相應(yīng)的噴霧裝置，實現(xiàn)對空氣的增濕與降溫作用。第四，除鹽水的回收。為了有效的保證夏季凝汽器的真空，直接空冷機組通常都會采取噴霧增濕的方式來降低空冷機的溫度，一般情況下采用的噴霧裝置主要為除鹽水。根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計可以知道，600MW機組在夏季運作過程中，通過噴霧增濕的方式降溫會消耗除鹽水約80000t左右，直接造成的經(jīng)濟損失約為200萬元。采取空冷島地下進風裝置，通過在內(nèi)部裝設(shè)不銹鋼鋼板，進行除鹽水的回收，實現(xiàn)除鹽水的循環(huán)利用，有效的降低了凝汽器降溫的成本。第五，提升凝汽器的真空，有效降低排汽阻力。隨著空冷平臺得以降低至地面，通向凝汽器的排汽管道將會大大縮短，如此有效的降低了管道的阻力作用。隨著垂直排汽管的蒸汽壓力降低，其汽輪機背壓也會隨之降低。理論計算可以知道，對于600MW的空冷機機組而言，其凝汽器每降低1m，其管道的沿程阻力將會減小0.033kPa的損失。第六，降低空冷機組成本。隨著排汽管道隨著空冷平臺的降低而縮短，其管道的鋼材使用量將會直接降低。此外其沿線的混凝土平臺成本也隨之減小，從而降低了空冷機組的整體成本與造價。

3、空冷島地下進風方式的綜合分析

汽輪機的排汽壓力值為凝汽器系統(tǒng)的綜合性能指標，排汽壓力值的高低將對機組的熱經(jīng)濟效益產(chǎn)生直接的影響，排汽壓力的大小主要取決于汽輪機的背壓值，背壓值又受限于機組的工作狀態(tài)與環(huán)境因素。在眾多的環(huán)境影響因素中，空氣的溫度與風速大小對排汽壓力的影響最為明顯。下面將通過理論計算來得出最優(yōu)的空冷島地下進風方式。

（1）進風溫度對凝汽器排汽壓力的影響分析。我們知道，環(huán)境溫度的高低會對空冷凝汽器產(chǎn)生非常直接的影響，若空氣的溫度較高時，會使得空冷凝汽器的冷凝效果相對下降，相反的空氣的溫度越低，其空冷凝汽器的冷凝效果將會較好。然而當進風的空氣溫度過低，會造成凝汽器中的水分凝結(jié)，進而影響了機器的正常運轉(zhuǎn)。為此選擇最優(yōu)的進風溫度，對凝汽器系統(tǒng)運行效率的提升有著非常重要的意義。下表1為進風溫度對凝汽器的排汽壓力的影響情況。

將上表中的數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的趨勢圖，并將其進行線性擬合，擬合的結(jié)果如下圖1所示。

上圖可以看出，隨著進風溫度的上升，凝汽器的排汽壓力隨之呈現(xiàn)線性增長的關(guān)系。由于夏天時，進風溫度在地下進風口處，通過噴灑除鹽水進行降溫的方式中，綜合考慮到降溫的成本與進風溫度對凝汽器的排汽壓力的影響這兩個方面的因素值，通常情況下空冷島地下進風溫度一般為25～28℃之間，如此可以實現(xiàn)空冷機組的成本最優(yōu)。

（2）進風風速度凝汽器排汽壓力的影響分析。環(huán)境風會對空冷島地下進風過程中的通風量，尤其是當環(huán)境風的風速較大時，極容易造成空冷單元產(chǎn)生環(huán)境風的倒灌作用，如此會對凝汽器的正常通風與換熱產(chǎn)生非常不利的影響。然而當風速過小，單位的進風量又難以滿足凝汽器的空冷需求，如此會造成凝汽器的工作效率降低。為此通過綜合因素的考慮，選擇最佳的進風風速，是凝汽器工作過程中的又一個重要考慮因素。通過相關(guān)的試驗總結(jié)，得出了進風風速對凝汽器排汽壓力的影響如下表2所示。

將上表中的數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的趨勢圖，并將其進行線性擬合，擬合的結(jié)果如下圖2所示。

從圖2可以看出，進風風速越大，其凝汽器的排汽壓力值也隨之增大，即進風速度過大時，會對凝汽器造成非常大的背壓作用，導致其排汽壓力值增大。當風速為0時，此時凝汽器的排汽壓力為25.8kPa，然而當風速為0時，容易導致冷凝系統(tǒng)的空氣進入量不足，導致冷凝效果受到影響。綜合考慮冷凝器的單位進風量與進風速度對凝汽器的排汽壓力的影響兩個因素作用時，通常情況下，地下進風過程中，選取的進風速度為2～4m/s之間，此時可以保證最佳的進風量與排汽壓力。綜上，地下冷凝系統(tǒng)的正常工作過程中，會遭受到諸多環(huán)境因素的影響，導致其冷凝系統(tǒng)的工作效率降低。在諸多的影響因素之中，環(huán)境風的溫度以及環(huán)境風的風速對凝汽器的背壓作用最為明顯。綜合成本以及凝汽器排氣壓力的考慮，地下進風過程中，環(huán)境風的風溫宜選取為25～28℃之間，環(huán)境風的風速宜選取在2～4m/s之間，此時可以有效的保證地下冷凝系統(tǒng)的最優(yōu)狀態(tài)。

4、結(jié)束語

空冷機組直接進風時，會由于空氣過濾不干凈，造成翅片污染，同時高空中的空氣溫度與風速都難以得到準確的控制，導致地上空冷機組的工作效率降低。同時由于地上空冷機組一般設(shè)置于地上40m左右的高空，其建設(shè)成本巨大。然而采取空冷島地下進風技術(shù)不僅可以有效的緩解上述的問題，同時能夠降低機組的建設(shè)成本，實現(xiàn)機組社會效益的提升。

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作者簡介

王寶良（1961.7-），男，助理工程師.