影响直接空冷机组稳定运行的因素与对策探究

赵一丹

摘 要：直接空冷机组采用直接空冷系统利用空气作为介质实现对汽轮机排气的直接冷却，具有明显的节水效果。尤其是在我国缺水的北方地区，直接空冷机组已经成为循环经济背景下未来发电机组发展的重要趋势。然而，直接空冷机组由于技术和环境因素的影响，还存在着管束积灰、真空泄漏、背压过高、严寒冻结以及热污染等方面的问题，严重危及直接空冷机组正常运行，更可能造成不必要的安全事故。文章针对影响直接空冷机组稳定运行的温度、沙尘以及环境风进行了探讨和分析，结合直接空冷的特点和运行机制，重点提出了保证直接空冷机组稳定运行的对策。

关键词：直接空冷机组；火力发电站；影响因素

1 概述

1.1 直接空冷机组的含义

发电机组空冷系统是指通过一定的装置将排放的热气汽冷却为凝结水。而直接空冷系统以用取之不尽、用之不竭的空气作为冷却介质。汽机的排汽直接用空气冷却，而汽机排出的饱和蒸汽经排汽管道排至安置在室外的空冷凝汽器中，最后送至锅炉，从而实现循环利用。

1.2 直接空冷机组的特点

随着科学技术的发展和环境保护要求日益严格，火电厂采用空气冷却汽轮机冷端技术也日趋成熟，在国际上单机容量均已达到600MW200MW的直冷机组应用已经较为广泛。直接空冷机组的快速推广无疑具有有别于其他冷却机组的特点。

另外，直接空冷机组不仅直接直接解决了富煤贫水的矛盾，同时也代表了未来空冷系统的发展方向。不仅节水，而且也减少了大量的运输成本。而我国是全球13个贫水国之一，而北方地区缺水情况更加更甚。直接空冷机自然成为未来我国火力发电的主要发展趋势之一。

其次，由于直接空冷机组直接采用空气来冷却汽轮机或采用空气冷却循环水来间接冷却汽轮机，从而使得整个冷却系统成为一个有机的整体。因此，直接空冷机组理论上没有采用循环冷却水所产生的各项损失。进而使得采用直接空冷机组的电厂总耗水量降低80%左右。

1.3 文章研究的意义

随着我国工业化的迅速发展，超临界、超超临界机组的大量投入应用，而直接空冷机组大大减少了电厂耗水，并因此而使得电厂选址不受水源限制，为水源匮乏地区发电厂项目的落实奠定了技术基础，从而为这些地区的发展提供了便利条件。同时，直接空冷技术代表了未来空冷系统的发展方向，直接一次冷却，不需中间换热介质，换热温差大，冷凝效果好。因而占地少，节省投资。无疑，采用空冷机组对缺水地区有着特别重要的意义。而深入探究和分析直接空冷机组存在的问题和运行中可能遇到的困难，对进一步保证直接空冷机组的平稳健康运行同样具有积极的意义。

2 影响直接空冷机组稳定运行的因素

直接空冷机组因具有卓越的节水性能而在北方富煤缺水的煤矿坑口地区备受青睐，成为北方水源匮乏的地区发电机组的核心。然而，由于自身的特点，直接空冷机组还存在不少问题。

直接空冷机组与常规机组的主要区别在冷端系统。由于直接空冷机组以周边环境种的空气而不是以水作为汽轮机排汽的冷却介质。因此，环境变化会显著影响直接空冷机组的健康稳定运行。

2.1 汽轮机背压随季节及昼夜的变化影响

我国北方四季及昼夜温差大。而直接空冷机组的冷却极限温度干球温度随着环境温度的变化而变化，因此，直接空冷机组的一年四季的干球温度温度变化范围更大，故空冷汽轮机的背压昼夜变化大，一年四季的变化范围更大。空冷汽轮机的背压变化范围是湿冷汽轮机的3～4倍，直接影响机组出力及安全性与经济性。

2.2 空冷凝汽器冷却性能受环境沙尘影响

伴随着寂静的飞速发展，我国空气污染日趋加剧，沙尘天气异常多发。风沙大，扬尘多，空气质量在使得人们的生活甚为令人担忧的同时也对空冷机组造成巨大的威胁。沙城往往成为空冷机组平稳安全运行的慢性毒药，甚至定时炸弹。直接空冷机组采用翅片管结构，翅片布置紧凑而翅片间距较小。因此，沙尘极易在翅片管上聚集，最终导致凝汽器传热性能急剧恶化，使得整个机组经济性弱化。

3 保证直接空冷机组稳定运行的对策

针对影响影响直接空冷机组健康运行的因素必须采取针对项措施，解决其运行中存在的缺陷和不足才能保证直接空冷机组稳定运行。

3.1 喷水增湿降温，关注汽轮机背压

根据直接空冷汽轮机背压高及背压变幅大的的特点，首先，在设计和选用直接空冷汽轮机背压汽轮机时就必须提前配套设计特殊的具有末级叶片结构的变背压以及变功率汽轮机。其次，在天气温度高时可向散热器翅片表面喷水增湿或尽量采取向冷却空气流中喷水来促使其蒸发冷却达到降温的目的，防止汽轮机的背压可能升高超过设计范围，进而改善直接空冷汽轮机安全度夏能力。特别是高温季节应适当降低机组功率或使用时间，确保机组不因背压过高而导致保护动作停机。

3.2 定期维护空冷凝汽器，避免空气质量影响散热

只要在使用运行中，直接空冷机组的老化以及受到环境的侵蚀就是难以避免的，因此能做的就是努力去维护和延长其运行的寿命和质量。针对沙尘影响冷凝汽器外表面的散热效果，能够设计移动与固定相联系的自动清洗水力系统，因而达到对空冷凝汽器维护保养与定期清洗的目的。

4 结束语

随着国民经济水平的提升和经济结构调整的加快，居民进一步提高了资源保护意识。拥有很好的节水性能的直接空冷火电机组一定会在富煤缺水地区进一步的发展。

参考文献

[1]马靖磊，李秀云，吕太.空冷机组运行中存在的问题及处理措施[J].吉林电力，2011（6）.

[2]王玉梅，王树森.发电厂空冷区域电气设备布置和选型[J].电力勘测设计，2011（3）.

[3]丁振宇，陈巍，田永兴，等.环境风对直接空冷岛换热的影响[J].汽轮机技术，2011（3）.

[4]石维柱.直接空冷机组优化运行关键技术研究[D].华北电力大学，2010.

[5]赵静.直接空冷机组冷端热力特性仿真与节能研究[D].河北联合大学，2011.