對(duì)直接空冷技術(shù)問題的探討

王軍

（哈爾濱空調(diào)股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150078）

1 直接空冷技術(shù)簡介

1.1 直接空冷系統(tǒng)的組成部分

直接空冷系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：①空冷凝汽器系統(tǒng)。主要有橢圓翅片管束，蒸汽分配管，上、下管束聯(lián)箱，以及支撐管束的鋼構(gòu)架組成。②空氣供應(yīng)系統(tǒng)。包括調(diào)速風(fēng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)，減速箱，整流罩，保護(hù)網(wǎng)等。③排汽管道系統(tǒng)。排汽管道系統(tǒng)包括由汽輪機(jī)排氣閥到空冷凝器蒸汽分配管之間的管道及管道上所安裝的膨脹補(bǔ)償器、隔斷閥、安全閥、爆破閥等附屬設(shè)備。④凝集水系統(tǒng)。主要包括空冷凝汽器的匯水管，凝結(jié)水箱，凝結(jié)水泵等。⑤抽空氣系統(tǒng)。由真空泵、其他抽氣器及相應(yīng)管道組成。⑥空氣冷凝器清洗系統(tǒng)。主要包括高壓水泵及清洗管道等。

1.2 直接空冷技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

直接空冷技術(shù)相對(duì)于其它冷卻技術(shù)有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

①節(jié)水：空冷機(jī)組比水冷機(jī)組節(jié)水一半以上。②冷卻介質(zhì)：空氣可免費(fèi)獲取，無附加費(fèi)用，并且資源豐富。③廠址：無特殊限制。④維護(hù)費(fèi)用：空冷機(jī)組為水冷機(jī)組的三分之一。⑤環(huán)保：廢水可實(shí)現(xiàn)零排放，無汽水飄滴現(xiàn)象，對(duì)周圍電氣設(shè)備無影響。

1.3 直接空冷技術(shù)的缺點(diǎn)

直接空冷技術(shù)存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)：

①空冷系統(tǒng)體積龐大，占地面積要比水冷高出很多。②空冷散熱器易受氣溫、大風(fēng)、降雨等環(huán)境因素影響。③空冷散熱器不能靠近大型建筑物，易形成熱風(fēng)再循環(huán)。④空冷散熱器要求采用制造工藝較高的翅片管。⑤空冷造價(jià)要較水冷高出兩倍還多。⑥熱耗率較高。

1.4 直接空冷系統(tǒng)的其它特點(diǎn)

除上述優(yōu)缺點(diǎn)外，直接空冷系統(tǒng)還具有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

①汽輪機(jī)背壓變幅大；②電廠整體占地面積?。虎酆哪艽?；④冬季防凍措施比較靈活可靠。

2 直接空冷技術(shù)若干問題探討

截至目前，直接空冷技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但是其中仍然存在一些問題，需要對(duì)其不斷的創(chuàng)新、研究、改革。

2.1 關(guān)于換熱面積的問題

直接空冷凝汽器在夏天由于受到高氣溫的影響，出力大大降低，為改善這一狀況，使直接空冷機(jī)組能夠在高溫的夏季滿發(fā)，需加大的空冷凝汽器換熱面積，但是這樣又會(huì)導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)的成本增加。鑒于直接空冷機(jī)組的這一特點(diǎn)，電網(wǎng)調(diào)度應(yīng)因地制宜，針對(duì)其特點(diǎn)做全局統(tǒng)籌調(diào)度，不強(qiáng)求其全年的滿發(fā)小時(shí)數(shù)。當(dāng)前，直接空冷機(jī)組的額定功率設(shè)計(jì)背壓一般為30KPa左右。

2.2 關(guān)于受大風(fēng)影響的問題

直接空冷系統(tǒng)對(duì)不同的風(fēng)向和風(fēng)速感應(yīng)的比較敏感，當(dāng)風(fēng)的速度超過三米每秒時(shí)，直接空冷系統(tǒng)的散熱效果就會(huì)受到很大的影響，當(dāng)風(fēng)的速度超過六米每秒時(shí)，不同的風(fēng)向會(huì)對(duì)直接空冷系統(tǒng)形成熱回流，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)效率降低。為了最大程度的降低大風(fēng)對(duì)空冷系統(tǒng)的影響，在設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)夏季高溫時(shí)段最大風(fēng)速的風(fēng)向進(jìn)行研究，以便空冷系統(tǒng)在布置時(shí)對(duì)此風(fēng)向避開，同時(shí)還需加設(shè)擋風(fēng)墻，降低大風(fēng)的影響。

2.3 關(guān)于降低噪音的問題

為了使直接空冷器不擾民，就要降低空冷系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的噪聲，而達(dá)到這一目的所采用的手段是，降低空冷器迎風(fēng)面風(fēng)速及增加空冷器換熱面積。由此可見，空冷系統(tǒng)中對(duì)噪聲的控制需付出相當(dāng)大的成本代價(jià)，據(jù)估算我國直接空冷凝汽器造價(jià)因?qū)υ肼晢栴}的處理需增加三分之一的成本。另外，直接空冷器迎風(fēng)面風(fēng)速較低會(huì)使其抗大風(fēng)影響的能力大大減弱，而為了保證機(jī)組的安全，就要留有足夠的背壓來抵御突襲的大風(fēng)，嚴(yán)重影響機(jī)組出力。目前，我國建成在用的直接空冷凝汽器迎風(fēng)面風(fēng)速一般都是在兩米每秒以下，而行業(yè)專家給出的意見是直接空冷器迎風(fēng)面風(fēng)速要在2.5米每秒左右。對(duì)噪音問題的解決辦法，除了加快風(fēng)機(jī)制造企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)低噪聲風(fēng)機(jī)的步伐外，還可將電廠等需應(yīng)用空冷機(jī)組的行業(yè)建立在遠(yuǎn)離居民區(qū)的地區(qū)，這樣就可適當(dāng)放寬噪聲的要求，以降低投資成本，增加機(jī)組夏季出力。

2.4 關(guān)于熱風(fēng)回流的問題

熱風(fēng)回流的產(chǎn)生是由于冷凝器在冷卻時(shí)進(jìn)行熱交換，使機(jī)組附近的空氣被加熱，而被加熱的空氣會(huì)受到環(huán)境或風(fēng)向以及多種因素的影響，被風(fēng)機(jī)再次吸入并冷卻壓縮，尤其是上風(fēng)處有熱源的時(shí)候，這種熱回流現(xiàn)象尤為嚴(yán)重，這種熱風(fēng)回流現(xiàn)象提高了進(jìn)入空冷凝汽器的冷空氣溫度，導(dǎo)致了空冷凝汽器冷卻能力的下降，有時(shí)會(huì)在很短時(shí)間內(nèi)造成汽輪機(jī)背壓急劇升高從而損壞設(shè)備或者造成機(jī)組跳閘。由于機(jī)組的特性及環(huán)境的因素，減少熱風(fēng)回流的措施目前為止，只有采用有效的空冷凝器的布置，盡量減少熱風(fēng)重新被風(fēng)機(jī)吸入。

2.5 夏季空冷機(jī)組出力達(dá)不到設(shè)計(jì)值的問題

部分機(jī)組通過在換熱單元的空氣入口處加裝噴淋裝置實(shí)現(xiàn)降溫增濕的功能，但由于影響因素過多使目標(biāo)不易實(shí)現(xiàn)，所以成功例子較少。也有部分機(jī)組在夏季最高氣溫條件下，以連續(xù)投后汽缸減溫水或不斷向系統(tǒng)補(bǔ)入除鹽水以降溫方式維持。但若長期進(jìn)行排氣缸噴淋，會(huì)對(duì)機(jī)組的葉片鉚釘和平衡塊造成沖刷，若沖刷不均，會(huì)破壞機(jī)組的平衡性，造成高速運(yùn)行時(shí)震動(dòng)增大對(duì)機(jī)組造成嚴(yán)重后果。

2.6 關(guān)于防凍蝶閥設(shè)置的問題

防凍蝶閥具有隔離冷卻單元、使熱負(fù)荷集中的能力以及使凝汽器運(yùn)行靈活防凍能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此可以有效解決由于凝結(jié)水過冷導(dǎo)致凝汽器凍結(jié)而造成的設(shè)備損壞問題，但是防凍蝶閥價(jià)格過于昂貴，大量使用雖可以解決上述問題卻會(huì)增加投資，解決方式為可以再機(jī)組啟動(dòng)初期投用旁路，來協(xié)調(diào)啟動(dòng)初期進(jìn)氣量與冷凝器防凍熱負(fù)荷的矛盾。

結(jié)語

我國是一個(gè)干旱缺水嚴(yán)重的國家，在對(duì)待水資源的問題上，既要開源，更要節(jié)流，為保證社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展要盡最大努力去保護(hù)生態(tài)，節(jié)約資源。由于直接空冷機(jī)組冷卻的初始溫差大，系統(tǒng)不需要循環(huán)水，可以節(jié)省大量的水資源，目前，我國的火電廠等工業(yè)上已廣泛采用直接空冷系統(tǒng)，但是直接空冷系統(tǒng)也存在許多現(xiàn)實(shí)問題，隨著對(duì)直接空冷技術(shù)的研究及各項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展創(chuàng)新，直接空冷系統(tǒng)將會(huì)日趨完善。

[1]邱麗霞，郝艷紅，李潤林.直接空冷汽輪機(jī)及其熱力系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2006.

[2]馬義偉.空冷器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1998.

[3]溫高.發(fā)電廠空冷技術(shù)[J].中國電力出版社備，2008.