《空冷凝汽器》多媒体教学方法研究与实践

2010-05-07孙文杰张宝莉陈智敏

山东电力高等专科学校学报 2010年5期

孙文杰张宝莉张雷陈智敏

西安电力高等专科学校陕西西安 710032

0 引言

随着我国经济的快速发展，需要的电能也越来越多，而火电厂在我国的电力结构中仍然占据重要地位，其装机容量比例达70%左右。

火力发电机组不仅燃用大量煤炭，同时也耗用大量水资源。据推算，常规湿冷火电厂全厂耗水量按设计装机容量计算，每百万千瓦约为1吨/秒，按年运行8，000小时计，年耗水量约3，000万吨，可供一座中型城市50万居民的生活用水。如果火力发电厂汽轮机采用空气冷却系统（简称发电厂空冷系统）作为冷源，其耗水量仅为常规湿冷火电厂的三分之一，同样使用1吨/秒的水量，可建三百万千瓦的空冷电站，所以空冷机组是“富煤缺水”地区或干旱地区建设火力发电厂的最佳选择。

我国的空冷技术研究工作始于20世纪60年代中期，但大型空冷机组的建设始于20世纪80年代。到目前为止，我国空冷机组的运行规模、参数等级和装机容量已处于世界前列，既有200MW的空冷机组，又有300MW、600MW的空冷机组，既有亚临界机组，又有超临界机组，超超临界1000MW的空冷机组正在研制中。已运行的空冷机组在设计、制造、安装、调试和运行中都积累了很多宝贵经验。

1 空冷系统的类型和空冷凝汽器

发电厂的空冷系统主要有三种，即直接空冷系统、带喷射式（混合式）凝汽器的空冷系统（又称为海勒式间接空冷系统）和带表面式凝汽器的间接空冷系统（又称为哈蒙式间接空冷系统）。

海勒式间接空冷系统主要由喷射式凝汽器和装有福歌型散热器的自然通风冷却塔组成。

喷射式凝汽器是海勒式间接空冷系统的主要配套设备，它是混合式凝汽器，汽轮机的排汽直接与水雾状的冷却水接触凝结成水。该空冷系统无空冷凝汽器。

哈蒙式间接空冷系统是在海勒式间接空冷系统的运行实践基础上发展起来的系统。该系统由表面式凝汽器和自然通风的空冷塔组成，空冷塔内的散热器是由经过整体热镀锌处理的椭圆形钢管、外缠绕椭圆形翅片或套嵌矩形钢翅片的管束组成。该空冷系统是水冷凝汽器。

2 空冷凝汽器的组成及工作过程

2.1 空冷凝汽器的组成

空冷凝汽器是直接空冷机组中将汽轮机的排汽凝结成水的场所，其组成设备有：蒸汽分配管、冷却管束、底部联箱、冷却风机、疏水管、抽气管等。与其联系紧密的还有排汽装置、排汽管道、清洗装置、抽气系统、控制系统、支架等。

由于空气的冷却效果低于水的冷却效果，为了短时间内把大量的汽轮机排汽凝结成水，形成足够高的真空，需要很多的冷却管束，因此空冷凝汽器的冷却面积很大；为了有效控制冷却管束内的冷却效果，冷却管束又分为若干个冷却单元，各个冷却单元又形成列和排；为了使蒸汽能够尽可能的凝结成水，减少抽出去的蒸汽量，各冷却单元又分为顺流（冷却管束内，蒸汽和凝结水的流动方向相同，如图1）和逆流（冷却管束内，蒸汽和凝结水的流动方向相反，如图2）。

2.2 空冷凝汽器的工作过程

直接空冷系统的整体工作过程为：锅炉产生的新蒸汽→汽轮机→排汽（也称乏汽）→空冷凝汽器→凝结水进入凝结水箱→给水泵→锅炉。

空冷凝汽器的工作过程为：汽轮机乏汽→排汽装置→排汽管道→蒸汽分配管→顺流换热管束→底部联箱→冷凝水管→凝结水箱。不凝结气体和部分蒸汽→逆流换热管束→气体经抽真空管道排出，凝结水流回水箱。

3 《空冷凝汽器》教学方法分析

研究空冷凝汽器作为凝汽器的一种类型，其数量随着空冷机组的普及越来越多。为了能够更好的传授空冷凝汽器的有关知识，使学生了解更多的相关设备和学到更多的知识，便于他们进行深入学习和研究，提高他们的实际技能，在短时间内适应工作岗位，满足企业需要等，就必须有一个好的教学方法，指引他们去学习、研究。根据多年的教学经验，其教学方法总结如下：

图1 顺流凝汽器示意图（或主凝汽器）

图2 逆流凝汽器示意图（或分凝汽器）

3.1 《空冷凝汽器》直接教学法

《空冷凝汽器》直接教学法就是按照教材编写内容顺序有步骤的进行教学的一种方法。该方法与教材内容结合紧密，只要教材内容符合现今技术，就能够满足学生学习理论知识的需要。由于该教学方法主要以教材为主，使得学生对空冷凝汽器的认识比较模糊，不能建立空冷凝汽器的立体影像；另外文字偏多，学习起来会觉得枯燥乏味，从而影响到学生学习的兴趣，激发不出进一步学习的动力。

3.2 《空冷凝汽器》实物图片教学法

将火电厂实际的空冷凝汽器设备图片应用到课堂上的教学，将理论与实际紧密结合起来的方法称为《空冷凝汽器》实物图片教学法。该方法既有理论内容，又有实际图片，能够建立起一个较好的学习情境，吸引学生、引导学生，用情景激发他们学习的潜力。通过这种方式使学生学完该部分内容后，不仅能够认识空冷凝汽器，还能够掌握相应的知识，可以实现理论与实际的结合，并且提高到电厂的适应能力，达到理实一体。

（2）点对点（P2P）网络。NAKAMOTO S[14]曾说过：“比特币是一种P2P的现金支付系统。”这种P2P结构的特点是：中心平台不是必要条件，每一台电脑都是一个独立体，独立体间通过互联网相互连接，最终形成密密麻麻的网络节点图。因此P2P网络一旦启动就无法停止下来，除非所有实体都退出该网络。

3.3 《空冷凝汽器》倒序教学法

为了给学生建立一种学习知识、探索知识的欲望，较好的方法就是提出问题、分析问题、解决问题，为此采用倒序教学法也是一种比较合适方法。所谓倒序教学法（也可称比较教学法），就是先给出空冷凝汽器与湿冷凝汽器的图片，让学生自己去比较、寻找区别，由此先认识空冷凝汽器的组成，然后再结合实物图片逐渐加入理论知识，学习空冷凝汽器各个设备的作用及其具体结构，完成整个空冷凝汽器的教学内容。由此可知，采用该方法教学时，湿冷凝汽器已经讲授完毕，这样不仅可以互相印证、相互促进，还可以提高学生的判断能力、思维能力、视觉能力，创造出对比与分析、理论与实际相互对应的真实视觉效果，创造良好的学习氛围，获得良好的学习效果。

3.4 《空冷凝汽器》行为导向教学法

结合现今高职高专教学改革的经验，为了充分发挥学生学的积极性，可以将“行为导向”教学法引入到该部分内容的教学过程中。

在具体实施教学时，一方面教师要准备现场实际设备图片，另一方面要开发学习课题，通过课题将学习内容包含其中。这样通过图片和课题引导每一个学生参与到内容的学习、研究之中，广开思路，畅所欲言，激发每个学生学习的积极性，再通过部分学生的回答和教师的最后总结，完成学习内容，达到学习目的。

4 《空冷凝汽器》教学方法实践与总结

4.1 《空冷凝汽器》教学方法实践

随着空冷机组的大力发展，该方面的教学活动也越来越多，空冷凝汽器的地位也显得更加重要，为了获得较好的教学效果，满足教学与培训需要，授课教师利用各种渠道搜集有关空冷设备素材，并把素材及时应用到实际的教学过程中，通过近一年的实践证明，达到了预期效果。

为了适应不同的培训对象，就要根据实际情况不断进行教学改革。在教学过程中，为了发挥学生的能动性，并充分利用多媒体的优势，又进行了《空冷凝汽器》倒序教学法尝试，试验结果学生感到非常满意，给学生留下了想象的空间，有一种把电厂搬到学校的感觉，为工作时快速认识设备奠定了坚实的基础。

4.2 《空冷凝汽器》教学方法总结

从采用各种《空冷凝汽器》教学方法进行实践的学生反应程度及对知识理解与掌握、设备的认识与认知等，直接教学方法已经不适合高职高专的教学；《空冷凝汽器》实物图片教学法比较适用于电厂培训班的教学，尤其是具有一定实际工作经验的电厂职工的培训；而学历班学生的教学，采用倒序教学法最为合适，不仅能够体现理论与实际的结合，还能够培养学生认识实际设备的能力，从而提高学生的职业技能素质；对于行动导向教学法，正在积极探索中。