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什么是直接空冷机组？

一、火力发电厂机组冷却方式分类

1.1、湿式冷却方式

湿式冷却方式分直流冷却和冷却塔2种。

湿式直流冷却一般是从江、河、湖、海等自然水体中罗致必定量的水作为冷却水，冷却工艺离心机汲取废热使水温升高，再排入江、河、湖、海。当不具备直流冷却条件时，则需要用冷却塔来冷却。冷却塔的作用是将挟带废热的冷却水在塔内与空气进行热交换，使废热传输给空气并散入大气。

1.2、干式冷却方式

在缺水地区，增补因在冷却过程中损失的水非常难题，采用空气冷却的方式能很好地办理这一问题。空气冷却过程中，空气与水(或排汽)的热交换，是通过由金属管组成的散热器表面传热，将管内的水(或排汽)的热量传输给散热器外活动的空气。

当前，用于发电厂的空冷系统主要有3种，即直接空冷系统、带表面式凝汽器的间接空冷系统(哈蒙式空冷系统)和带喷射式(混淆式)凝汽器的间接空冷系统(海勒式空冷系统)。

直接空冷便是利用空气直接冷凝从汽轮机的排气，空气与排气通过散热器进行热互换。

海勒式间接空冷系统主要由喷射式凝汽器和装有福哥型散热器的空冷塔形成，系统中的高纯度中性水进入凝汽器直接与凝汽器排汽混归并将加热后的冷凝水绝大部门送至空冷散热器，颠末换热后的冷却水再送至喷射式凝汽器进行下一个循环。少少一部分中性水经由精处置惩罚后送回锅炉与汽机的水循环系统。

哈蒙式间接空冷系统又称带表面式凝汽器的间接空冷系统，在该系统中冷却水与汽锅给水是离开，如此就保证了锅炉给水水质。哈蒙式空冷系统由表面式凝汽器与空冷塔构成，系统与通用的湿冷系统无比相似[1，2]。据统计目前世界上空冷系统的装机容量中，直接空冷系统约占43%，表面式凝汽器间接空冷系统约占24%，混合式凝汽器间接空冷系统约占33%。

二、直接空冷系统的工作原理

汽轮机排汽在空冷凝汽器中被空气冷却而凝结成水，排汽与空气之间的热交流是在表面式空冷凝汽器内完成。在直接空冷换热历程中，应用散热器翅片管外侧流过的冷空气，将凝汽器中从处于真空状况下的汽轮机排挤的热介质饱和蒸汽冷凝，末了冷凝后的固结水经处理后送回锅炉。

三、直接空冷凝汽器的发展近况

3.1、直接空冷凝汽器的作用

直接空冷技术主要是围绕直接空冷凝汽器管束进行的。空冷凝汽器是空冷机组冷却的主要部分，汽轮机排汽将这些乏汽在凝汽器中冷凝成冷凝水。汽轮机排出的蒸汽在凝汽器翅片管束内流动，空气在凝汽器翅片管外流动对于蒸汽直接冷却。

直接空冷凝汽器由于特色突出，已经渐渐在世界列国进行技术钻研并渐渐推广应用。由于间接空冷凝汽器系统相对于直接空冷凝汽器系统有造价高、维修量大、运行难度大且可靠性较差，以是它将只是水冷凝汽器系统和直接空冷凝汽器系统之间的一个过渡，直接空冷凝汽器将是以后电厂冷却系统发展的紧张方向。

3.2、直接空冷凝汽器的发显现状

电厂空冷凝汽器技术的开发应用已有几十年的历史。德国早在1939年就建成为了采用空气冷却的发电机组。1950年匈牙利的海勒传授初次提出电站间接空冷技能，电站空冷技术发展到如今已经履历了由不可熟到成熟的发展过程。空冷系统的翅片管散热器按质料分有：铝管铝翅、钢管铝翅以及钢管钢翅3种。按布局分，现在空冷系统广泛采用的有4种：圆形铝管镶铝翅片、热浸锌椭圆钢管套矩形翅片、大直径热浸锌椭圆钢管套矩形翅片、大直径扁管焊接蛇型铝翅片。直接空冷技术的发展重要是环抱直接空冷凝汽器管教进行的，目前空冷凝汽器所用的翅片管基本上是表面镀锌的卵形钢管加钢质翅片或圆形的钢管加铝翅片。

20世纪60年代，直接空冷凝汽器技术的发展早期，由于受加工工艺的限定，翅片管的内径较小，单管长度短，管束排数多。由于多排组成的管束空气(蒸汽)流会发生逝世区，换热面积不克不及被充沛使用，并且气流阻力大；在冬天运行时容易结冰。因此，直接空冷技术其时根本上都在单机容量对比小的发机电组上利用。20世纪80年月，翅片管设计及制造技术都有了很大的提高，管径和长度都已增长，此中翅片管基管直径已经扩展到50 mm以上，因此，管排也相应地淘汰，呈现了单排管。单排管具有：换热面积利用充实、氛围侧流动阻力小、不易冰冻、制造容易和造价低等长处，有利于促成空冷机组向大机组的偏向发展。跟着空冷凝汽器技术的不停发展及其技术和经济方面的优点，为直接空冷系统在大容量机组上的运用奠基了坚固底子，空冷技术已经在越来越多的国度患上到认同和使用[5]。

四，直接空冷系统的特征

4.1、直接空冷机组的长处

4.1.1、耗水量小在水冷凝汽器机组中，冷却塔的蒸发损失量很大，约占全厂耗水量的90%以上，直接空冷凝汽器接纳空气冷却，减少中心的水冷过程。据统计，采用直接空冷凝汽器系统的机组比水冷凝汽器机组节水70%以上。由于直接空冷的节水特性，在富煤而干旱缺水地区电站设置装备摆设开发了一条新门路。

4.1.2、占地面积小。直接空冷凝汽器系统没有水冷凝汽器系统中的轮回冷却水塔和循环水自吸泵房，建在厂房外，利用厂房与升压站空间，因而，占地面积减少。

4.1.3、较高的经济性。在水资源日益告急、水价不断进步、环保请求等问题的日趋凸起，直接空冷系统在经济性方面的良好性也就更为凸起。从新加坡投资移民角度看，直接空冷系统机组造价高，并且运行时期的热耗率较高发电机，然而从久远长处思量在富煤贫水地区制作电厂及运行所需的用度远比水源富足地区的煤炭运输费用低，而且勤俭大量的用水。因此，直接空冷系统的总体经济性将高于水冷机组，同时在节省大量用水的同时创造了更高的社会代价。

4.1.4、运行更加可靠、防冻结果好。直接空冷机组将整个系统分别为多少单元，如某电厂200 MW机组凝汽器体系划分为24个凝汽单位，在运行期间可以将涌现妨碍的单元与团体断绝进行维修；在降负荷运行及冬天，可以前提时可以将部分单元停运；可以对每一台风机进行变速调节，以进行凝结水过冷度和汽轮机背压的调节。

4.2、直接空冷系统存在的缺陷

4.2.1、机组背压高、变化大。

汽轮机被压在超越设计规模时，汽轮机将被迫降低着力，影响机组效率。由于空气热容量远远小于水，冷却能力低，即便空冷系统拥有很大的换热面积，但是机组的背压普遍比湿冷机组高，一样平常设计背压为15~35 kPa。环境温度对机组被压影响也很大，一些地区机组由于环境温度影响，在冬季被压能降到设计被压的2/3以下，夏天天却升到设计被压的200%以上，因此，汽轮机必需能适应较宽背压范围的需要。固然直接空冷机组的汽轮机可以顺应较大范畴的背压变革，但在一年中的某段时间内，因为背压超出设计范围，汽轮机出力将被迫降低。

4.2.2热空气再循环的影响。

在直接控冷系统中，因为采用了空冷强迫通风，热气出口的空气大概被空气进口吸入进行再循环。在夏天机组运行中，热空气的再循环紧张影响凝汽器的冷却效率。热空气的再循环与凝汽器的多少参数、外部风速及风向有关。在凝汽器四周设置挡热板能较好地解决这一问题。