直接空冷机组空冷岛地下进风技术分析

【摘要】针对当前空冷机组运行过程中所存在的问题，指出了通过空冷岛地下进风的方式。并对这种进风方式下的冷凝汽器传热性能与汽轮机背压两个方面所表现出的优势进行了分析，通过相应的理论计算可以得出散热器在不同迎风速率作用下的传热系数，对于与环境的风速与风温，凝汽器表现出不同的蒸汽压力。实践的结果表明，环境风的风温宜选取为25～28℃之间，环境风的风速宜选取在2～4m/s之间，此时可以有效的保证地下冷凝系统的最优状态，为此进一步证实了直接空冷机组空冷岛地下进风技术有着明显的优越性。

【关键词】空冷机组；冷空岛地下进风技术；凝汽器压力；优越性

前言

直接空冷机组的凝汽器的主要作用在于冷凝汽轮机所排出的蒸汽，空冷机组使用空气进行冷却，为此其冷却的效果直接受限于环境因素。相关的数据统计可以知道，当空气温度每升高1℃，都会使得凝汽器的蒸汽压力增加1kPa左右，所带来的煤耗发电量将会直接损失2.5g/Kwh。当前，600MW直接空冷机组的凝汽器都是布置于距离地面40m左右的空冷平台上。由于其进风口的位置布置得较高，使其受环境条件的影响相对较大，极易产生热风的回流与倒灌，如此会导致凝汽器的翅片夏季在热风作用下加速氧化，冬季时则会由于凝结水冷凝作用导致设备冻结。基于上述的诸多问题，相应的学者对空冷岛的结构进行了一些优化，通过地下进风的方式，有效的缓解了上述的问题，其使用效果明显优于直接空冷机组的冷凝效果。

1、空冷岛地下进风技术的方案分析

1.1空冷岛地下进风技术的结构布置

所谓的空冷岛地下进风是将空冷平台由高空中移至地面进行布置，冷凝器工作过程中，主要是通过将环境空气通过地下通道进入的方式送至风机的入口处，并在进风口处设置相应的冷却装置与净化装置，由于通道处始终处于一种潮湿的环境之下，为此应对内壁进行一定的防锈处理，同时设置一些简单的回收装置，以方便相应的除盐水的回收，有效的保护内部不受化学物质的侵入，延长其使用寿命。

1.2影响因素的分析

假設凝汽器的压力与热负荷保持不变的情况下，当空气的流速与风温发生改变时，如此便需要通过调节风道的流通面积来保障凝汽器的压力。实践证实，当风速增大时，风道的流通面积应进行相应的减小，如此才能有效的维系凝汽器的压力保持不变。当风温升高时，其风道的流通面积也应相应的减小，从而保障热负荷保持不变。因此为了有效的保障凝汽器水位压力与热负荷，就应对空气的风速、风温的数据进行及时采集，根据相应的需要对流通面积做出定量的调整。

2、空冷岛地下进风技术的优越性分析

空冷岛地下进风的布置方式，主要存在以下几个方面的优势。第一，有效的避免了热风的回流与倒灌。空冷岛低下进风过程中，在其风道的入口处会相应的布置散热器，并且在风室的内部有效的控制了空气的流场。此外在进风口处，由于地下结构的限制，其横风的作用会相对较少，如此进一步的保障了进风的匀质性与稳定性，可以有效的防止热风产生回流与倒灌，进而提升了凝汽器在大风环境作用下运行的稳定性。第二，地下土层作为一种天然的保温材料，温度相对恒定，且具有冬暖夏凉的特点。为此在高温的夏季采用空冷岛地下进风技术时，空气经过地下通道，其温度会相应的降低；相应的在冬季，空气通过地下通道时，会被壁面加热，如此可以有效的防止凝汽器产生冷凝作用而被冻结。第三，地下风道口出安装相应的过滤装置，可以有效的净化空气，促进传热效果的提升。通过通道口出设置筛型滤网，实现对空气的过滤，此外通道的内部还会设置相应的喷雾装置，实现对空气的增湿与降温作用。第四，除盐水的回收。为了有效的保证夏季凝汽器的真空，直接空冷机组通常都会采取喷雾增湿的方式来降低空冷机的温度，一般情况下采用的喷雾装置主要为除盐水。根据相关的数据统计可以知道，600MW机组在夏季运作过程中，通过喷雾增湿的方式降温会消耗除盐水约80000t左右，直接造成的经济损失约为200万元。采取空冷岛地下进风装置，通过在内部装设不锈钢钢板，进行除盐水的回收，实现除盐水的循环利用，有效的降低了凝汽器降温的成本。第五，提升凝汽器的真空，有效降低排汽阻力。随着空冷平台得以降低至地面，通向凝汽器的排汽管道将会大大缩短，如此有效的降低了管道的阻力作用。随着垂直排汽管的蒸汽压力降低，其汽轮机背压也会随之降低。理论计算可以知道，对于600MW的空冷机机组而言，其凝汽器每降低1m，其管道的沿程阻力将会减小0.033kPa的损失。第六，降低空冷机组成本。随着排汽管道随着空冷平台的降低而缩短，其管道的钢材使用量将会直接降低。此外其沿线的混凝土平台成本也随之减小，从而降低了空冷机组的整体成本与造价。

3、空冷岛地下进风方式的综合分析

汽轮机的排汽压力值为凝汽器系统的综合性能指标，排汽压力值的高低将对机组的热经济效益产生直接的影响，排汽压力的大小主要取决于汽轮机的背压值，背压值又受限于机组的工作状态与环境因素。在众多的环境影响因素中，空气的温度与风速大小对排汽压力的影响最为明显。下面将通过理论计算来得出最优的空冷岛地下进风方式。

（1）进风温度对凝汽器排汽压力的影响分析。我们知道，环境温度的高低会对空冷凝汽器产生非常直接的影响，若空气的温度较高时，会使得空冷凝汽器的冷凝效果相对下降，相反的空气的温度越低，其空冷凝汽器的冷凝效果将会较好。然而当进风的空气温度过低，会造成凝汽器中的水分凝结，进而影响了机器的正常运转。为此选择最优的进风温度，对凝汽器系统运行效率的提升有着非常重要的意义。下表1为进风温度对凝汽器的排汽压力的影响情况。

将上表中的数据做出相应的趋势图，并将其进行线性拟合，拟合的结果如下图1所示。

上图可以看出，随着进风温度的上升，凝汽器的排汽压力随之呈现线性增长的关系。由于夏天时，进风温度在地下进风口处，通过喷洒除盐水进行降温的方式中，综合考虑到降温的成本与进风温度对凝汽器的排汽压力的影响这两个方面的因素值，通常情况下空冷岛地下进风温度一般为25～28℃之间，如此可以实现空冷机组的成本最优。

（2）进风风速度凝汽器排汽压力的影响分析。环境风会对空冷岛地下进风过程中的通风量，尤其是当环境风的风速较大时，极容易造成空冷单元产生环境风的倒灌作用，如此会对凝汽器的正常通风与换热产生非常不利的影响。然而当风速过小，单位的进风量又难以满足凝汽器的空冷需求，如此会造成凝汽器的工作效率降低。为此通过综合因素的考虑，选择最佳的进风风速，是凝汽器工作过程中的又一个重要考虑因素。通过相关的试验总结，得出了进风风速对凝汽器排汽压力的影响如下表2所示。

将上表中的数据做出相应的趋势图，并将其进行线性拟合，拟合的结果如下图2所示。

从图2可以看出，进风风速越大，其凝汽器的排汽压力值也随之增大，即进风速度过大时，会对凝汽器造成非常大的背压作用，导致其排汽压力值增大。当风速为0时，此时凝汽器的排汽压力为25.8kPa，然而当风速为0时，容易导致冷凝系统的空气进入量不足，导致冷凝效果受到影响。综合考虑冷凝器的单位进风量与进风速度对凝汽器的排汽压力的影响两个因素作用时，通常情况下，地下进风过程中，选取的进风速度为2～4m/s之间，此时可以保证最佳的进风量与排汽压力。综上，地下冷凝系统的正常工作过程中，会遭受到诸多环境因素的影响，导致其冷凝系统的工作效率降低。在诸多的影响因素之中，环境风的温度以及环境风的风速对凝汽器的背压作用最为明显。综合成本以及凝汽器排气压力的考虑，地下进风过程中，环境风的风温宜选取为25～28℃之间，環境风的风速宜选取在2～4m/s之间，此时可以有效的保证地下冷凝系统的最优状态。

4、结束语

空冷机组直接进风时，会由于空气过滤不干净，造成翅片污染，同时高空中的空气温度与风速都难以得到准确的控制，导致地上空冷机组的工作效率降低。同时由于地上空冷机组一般设置于地上40m左右的高空，其建设成本巨大。然而采取空冷岛地下进风技术不仅可以有效的缓解上述的问题，同时能够降低机组的建设成本，实现机组社会效益的提升。

参考文献

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作者简介

王宝良（1961.7-），男，助理工程师.