电厂空冷系统低负荷背压经济曲线修正

电厂空冷系统低负荷背压经济曲线修正

作者：文涛

来源：《数字技术与应用》2013年第06期

摘要：直接空冷凝汽系统（Air Cooled Condenser System）是指汽轮机的排汽直接用空气来冷凝，空气与蒸汽间进行热交换。所需冷却空气，通常由机械通风方式供应。直接空冷的凝汽设备称为空冷凝汽器，这种空冷系统的优点是设备少，系统简单，基建投资较少，占地少，空气量的调节灵活。该系统一般与高背压汽轮机配套。这种系统的缺点是运行时粗大的排汽管道密封困难，维持排汽管内的真空困难，启动时为造成真空需要的时间较长，机组效率低，一次能源消耗大。

关键词：空冷系统 控制系统

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）06-0226-01

空气冷却器一般采用屋顶结构（或称A型框架结构）。来自汽轮机的尾汽通过排汽管道和配汽管道输送到翅片管换热器。配汽管道连接到汽轮机的排汽管道和位于上部的翅片管换热器。蒸汽被直接送入换热器的翅片管道内。蒸汽携带的热能由经过换热器翅片表面的冷却空气带走，冷却空气是由置于管束下面的轴流风机驱动的。

换热器一般采用KD布置方式，即顺流冷凝-反流冷凝的布置方式。70%到80%的蒸汽在通过由上部的配汽管道到顺流冷凝的换热器中被冷凝成凝结水，凝结水流到底部的蒸汽/凝结水联箱中。顺流管束称为冷凝管束或称K管束。

其余的蒸汽在成为D管束的反流管束中被冷凝，蒸汽是由蒸汽/凝结水联箱向上流动的，而凝结水由冷凝的位置向下流到蒸汽/凝结水联箱中并被排出。这种KD形式的布置方式确保了在任何区域内蒸汽都与凝结水有直接接触，因此将保持凝结水的水温与蒸汽温度相同，从而避免了凝结水的过冷、溶氧和冻害。从汽轮机到凝结水箱的整个系统都是在真空状态下。由于采用全焊接结构，从而保证整个系统的气密性。由于在与汽轮机连接的法兰处不可避免地会有空气漏进冷凝系统中，为了保持系统地真空，在反流管束的上端未冷凝的蒸汽和空气的混合物将被抽出。通过在上端部位的过冷冷却，使不可冷凝蒸汽的汽量被减小了。

反流（D）部分的设计应保证在任何运行条件下，不会在顺流（K）部分造成完全冷凝，以避免过冷和溶氧以及冻害的危险。在不同热容量和环境温度下，通过调节空气流量的变化来控制汽轮机尾气的排汽压力。在正常运行条件下，电厂的控制系统会设定一个背压值，它与ACC控制系统的背压值进行比较。如果实际的背压值高于设定值，则风机被调解到较高转速，如果低于设定值，则调解到较低转速。

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单速或双速电机可以通过接线线路进行转换，从而给电机一个的启动时间间隔。利用变频器可以实现风机转速的无级调速，它也可被选用于控制系统并有下列优点：（1）当只有少量风机时可以连续调节汽轮机的排气压力从而避免了大的压力波动。（2）可以将风机的转速调解到需要值从而减少风机的能耗。

控制单元可以设计成利用PLC控制，其主要构成包括一个主控单元、有缓冲电池的电源单元、有存储模块的CPU单元、模拟输入、数字输入、数字输出、手动转换开关、显示单元以及如果需要的话，一组用于与电厂控制系统进行数据交换的数据总线。

另一种方案是将ACC的控制系统和整个电厂的过程控制系统结合在一起。直接空冷系统散热目前均采用强制通风，大型空冷机组采用大直径轴流风机，风机使用变频调速。就目前国内外设计和运行经验，在寒冷地区或昼夜温差变化较大的地区，采用变频调速使风机有利于变工况运行，同时也可降低厂用电耗。

直接空冷，经过多年运行实践，证明均是可靠的。但空冷系统在运行中无法回避的问题有：（1）背压高；（2）由于强制通风的风机，电耗大。所以空冷系统耗电以成为机组厂用电居高不下的主要原因之一。

运城电厂#1机组进入夏季后，空冷变频风机无论负荷高低都保持在50HZ，甚至更高的55HZ，耗电量高达5100KW/h，负荷在300MW时耗电量占厂用电达到1.8%，因此空冷系统节能已成为各空冷机组必须面临的问题。