一、结构简介：

1：直接空冷系统

汽轮机的排汽通过大直径的管道进入布置于主厂房A列前的空冷凝汽器，采用轴流风机使冷空气流过空冷凝汽器，以此使蒸汽得到冷凝，冷凝水经过处理后送回到锅炉给水系统。

2：凝汽器构件

空冷凝汽器由三排翅片管束，蒸汽分配管，管束下联箱，支撑管束的钢架组成。

3：排汽管道系统

汽轮机低压缸排汽装置出口到与连接各空冷凝汽器的蒸汽分配管之间的管道以及在排汽管道上设置的滑动和固定支座，膨胀补偿器，相关的隔断阀门及起吊设施，安全阀，防爆膜，疏水系统等。

4：凝结水回收系统

经空冷凝汽器凝结成的水通过凝结水管道收集到汽轮机排汽装置下的热井中，然后通过凝结水泵送入汽轮机热力系统。

补水量为锅炉BMCR工况流量的3∽5%。

5：抽真空系统

由三台100%的水环式真空泵以及所需的管道阀门等组成。是机组启动和正常运行时抽出空冷凝汽器和其他辅助设备和管道中的空气，建立和维护机组真空。真空泵一用二备，冷态抽空时间40分钟，要求管道系统必须严密不漏。

6：直接空冷系统性能保证的考核点工况

在夏季空气干球温度为34℃，外界环境风速≤5m/s时，每台汽轮机的排汽量为692t/h，排汽焓为2530﹒3KJ/kg时，风机100%转速的情况下，应保证汽轮机排汽口处背压不大于32Kpa，这一工况作为直接空冷系统性能的主要考核点。

7：空气通道

每台风机对应的冷却管束﹙冷却单元﹚应有其空气通道，以保证冷空气进入及热空气排出。凝汽器支撑钢架的布置应不影响冷空气进入凝汽器。

不同冷却单元之间应设隔墙，以免相邻冷却单元互相影响和相邻风机的停运而降低通风效率。并且隔墙要有一定的强度，以免由于振动而损坏。

对整个冷凝器风道以外的缝隙应采用抗腐蚀板进行封堵，以保证空气通过凝汽器时不走旁路，保证通风量和冷却效果，减少风机电耗。

8：冷却风机

风机﹙包括电机减速机风扇叶片变频柜﹚为德国斯必克公司生产，单台功率110KW，台数30台﹙其中顺流24台，逆流6台﹚，叶片旋转直径10﹒363米。采用变频调速技术，风机转速在现场气象条件下，转速可在30～100%间调节，环境温度20℃及以上应能以110%的转速运行，用于逆流凝汽器风机应可以反转。

9：冷凝管束

冷凝管束为进口德国斯必克公司产品，单元尺寸：10700X2388mm，数量240个﹙顺流﹚60个﹙逆流﹚，管基横截面尺寸：72X20mm，基管壁厚1﹒5mm，翅片管外形尺寸：94X46﹒7mm，翅片厚度0﹒35mm，材质均为st，排数3排，翅片管总面积：573﹒638+143﹒409m²，翅化比﹙散热面积/迎风面`积﹚﹦101﹒12。

空气迎风面流速：2﹒3m/s，空气通过迎风面质量流速2﹒28kg/m²﹒s，散热系数：顺流33﹒58W/m²﹒k;逆流30﹒73W/m²﹒k。

排汽母管与支管直径分别为：5﹒5米和2﹒4米，材质为st37﹙或相当中国材质﹚

10：汽机旁路系统装置的功能

机组在各种工况下﹙冷态，温态，热态和极热态﹚启动时，投入旁路系统控制锅炉蒸汽温度，使之与汽轮机汽缸金属壁温度较快地相匹配，从而缩短机组启动时间和减少蒸汽向空排放，减少汽机循环寿命损耗，实现机组的最佳启动。启动时可保护布置在烟温较高区的再热器，以防烧坏，同时可回收工质，减少噪音污染。

二、空气冷却的优、缺点：

空气冷却的优点：

(1)空气可以免费取得，不需要各种辅助设备。

(2)采用空冷，厂址选择不受限制。

(3)空气腐蚀性低，不需要采取任何清垢的措施。

(4)由于空冷器空气侧压力降为100~200Pa左右，所以运行费用低。

(5)空冷系统的维护费用一般为水冷却系统的20~30%。

空气冷却的缺点：

(1)由于空气比热小，且冷却效果取决于空气的干球温度，不能将流体冷却到环境 气温。

(2)空气侧换热系数低，空气比热小，所以空冷器需用较大的面积。

(3)空冷器性能受环境气温、雨雪、大风的影响。

(4)空冷器不能靠近大的建筑物，以免形成热风再循环。

(5)空冷器要求采用特殊制造的翅片管。

三、直接空冷系统的运行调节及自动控制：

1.直接空冷系统的运行调节

空冷系统的运行调节的任务：

(1)保持最佳的汽轮机的排汽背压。

(2)最小的风机电能消耗。

(3)空冷系统的防冻。

为了达到上述三个任务，有两种基本手段：空气流量控制和蒸汽流量控 制。由于蒸汽流量控制需要大型切断阀门，还需要处于真空条件下的排水阀、 空气阀，同时这些阀门还需要正确的选择、安装和保护，以确保无故障运行。 因此，在工程实际中难于被采用。从运行的防冻角度来看，在低温环境条件 下，保持蒸汽流量高于最小的蒸汽流量是非常必要的。

空气流量控制可以通过采用不同的送风设备，例如：百叶窗、调角风机、双速电动机、调频风机等，很方便地实现，固在工程中得到广泛应用。因此，空冷系统的运行和控制可归结为一句话，即“空气流量控制”。在夏季环境温度较高时，采用大风量以提高冷却能力。在冬季环境温度较低时，从防冻考虑，保持较低的管间风速是非常重要的。

在直接空冷系统中，热交换面积确定后，对于汽轮机排汽背压的调节方法在工程实际中有两种方法：改变空气流量和喷湿。

(1)改变空气流量既空气流量控制：

空气流量控制采用的实际手段有：风墙、风裙、百叶窗、内部热风循环、外部热风循环、调角风机、双速电机和调频风机。其中，调频风机是空气流量控制的最佳设备，风墙对在冬季防止大风对散热器的袭击是非常重要的，同时在夏季可以防止热风再循环。

蒙西2×300MW空冷机组空冷风机全部采用变频风机，同时在空冷平台上设有档风墙。

(2)喷湿：

喷湿有增加空气湿度和冷却表面加湿两种方法。可以是一种也可以是两种方法的结合。它随系统装置的不同而不同。在理论上，前者是增加进口空气湿度，以降低进口空气温度，从而加大传热温差。后者是增加表面蒸发冷却，以提高表面换热效果。据有关资料介绍，空冷系统喷湿在夏季最高环境温度下可以降低汽轮机排汽背压3kpa或可使排汽温度降低3℃左右。

2.直接空冷系统的自动控制

对直接空冷系统自动控制的要求：

根据环境温度、汽轮机负荷的变化，及时调节轴流风机的转速，使空冷散热器的冷却能力适应空冷汽轮机对排汽背压的要求，确保空冷汽轮发电机组安全、经济地运行。

3.空冷系统控制系统的控制功能和目的：

(1)汽轮机排汽压力对可调设置点Ps的控制由空冷系统的变频电动机来进行。

(2)空冷散热器的防冻，通过监控以下信号来完成：环境空气温度、抽真空温度、凝结水温度。

(3)开起(运行)抽真空用的真空泵。在发生事故时，可将故障泵停下同时启动备用泵。

(4)启动/运行凝结水泵，通过循环、排液来维持凝结水箱的液位，在事故时启动备用泵并停止事故泵。

蒙西2×300MW空冷机组的空冷系统通过DCS系统来完成以上的控制。

四、热风再循环：

为了防止热风再循环，直接空冷系统的总体布置主要考虑环境大风对系统散热的影响，即热风循环问题。它与布置区域内的地形地貌和周围的建筑物有关，按照国外的风洞试验成果和设计运行经验，原则上空冷凝汽器的主进风侧的迎风面应垂直于全年或夏季的主导风向，所以蒙西电厂的空冷岛的布置为南北走向。同时在空冷岛上凝汽器的四周安装有与其上部进行管道中心线等高的挡风墙，以防止热风回流。

整个空冷岛布置位于机房外部并与之平行，散热器顶部标高为45m,空冷平台四周安装与散热器顶部等标高的挡风墙，防止热风再循环。空冷岛远离机房侧的区域地势空旷平坦、无建筑物，有利于主导风向平稳均匀的进入空冷散热器的入口。受地区主导风向的限制，空冷岛布置为南北走向，锅炉等热源设备布置在空冷岛的东侧，避免环境风向对空冷散热器形成热风再循环。

从图中可以看出，当刮起东风时，在60多米高的锅炉房和汽机房的顶部产生紊流。热空气流绕过高大的电站建筑物，加上从翅片管上方来的上升热空气，在空冷岛周围形成一个复杂的流场。当上面的气压高于空冷岛下面的气压时，有的风机就会产生一逆向流，即上升的热空气又被吸入风机的入口而流过凝汽器。那么凝汽器内的蒸汽就没有换热而不会凝结，导致排汽压力增大，真空迅速恶化。机组被迫停机。

现象：

1、厂房外起风，风力较大，风向为东风或偏东风。

2、机组的负荷稳定且空冷风机的转速稳定时，排汽压力摆动甚至大幅度波动。

3、由于排汽压力的变化引起锅炉燃烧率的变化，严重时机组的负荷下降，负压摆 动，燃烧不稳，汽压不稳，水位波动。

4、空冷岛的热风再循环最恶劣的工况下，机组的排汽压力直线上升，机组负荷下降，锅炉燃烧不稳，主汽流量超过额定值，轴系各参数变大尤其是轴向推力及轴承温度、振动等参数。

原因：

由于大风的作用，使得从空冷岛上排出的热空气又被风机卷吸进入空冷凝汽器，使空冷凝汽器无法换热，导致排汽压力升高。这种现象类似于湿冷机组的循环水泵跳闸。

处理：

1、当外界环境起风后，应密切注意风向、风力的变化。同时也应注意排汽压力的变化、及机组燃烧、负压、水位、轴系参数等变化。

2、当机组的负荷处于高负荷时，如果是由于热风再循环引起的排汽压力的波动，当排汽压力达到34Kpa以上时，或由于给粉机转速过高不能维持高负荷的燃烧时，应申请降负荷处理，直到机组的负荷小于34Kpa或燃烧稳定。同时调整空冷风机的转速，保证过冷度不大于6℃，使空冷风机的转速不至于过高运行。

3、当真空达到真空泵联启值时，备用真空泵应联启正常，否则应手动联启。

4、当机组的排汽压力正常运行中由于外界大风引起的突然直线上升或排汽压力大于40Kpa时，应立即快速降负荷，同时立即汇报上级领导。尽量将机组的负荷降低，以保证排汽压力保护不动作。同时调整空冷风机的转速，保证过冷度不大于6℃，使空冷风机的转速不至于过高运行。

5、当一台机组发生热风再循环时，另一台机组的运行人员也应注意工况的变化，坚守岗位作好事故预想，及时作出预防处理。

2008年5月28日，白天气温较高，最高气温达到：33℃。空冷风机全速运行，机组排汽压力(绝对压力)一直稳定在40KPa左右，两台机各带180MW。但是到了16：10左右，天气突然刮起大风，风力大约：七级，风向为偏东风。#1机组排汽压力在6分钟之内由41.7KPa上升到50.2KPa;#2机组在7分钟之内由42.1上升到51.3KPa，机组负荷下降，轴向位移增大，推力轴承温度增加，排汽压力接近于机组的保护值：65KPa。

减少空冷器热风再循环的措施：

采用正确的空冷器的布置可有效地减少，甚至可以避免热风再循环。

(1)采用引风式空冷散热器，以提高空冷器的出口风速。在引风式空冷器中，出口风速可比入口风速提高2.5倍，而鼓风式则不能。

(2)对多排空冷散热器布置来说，不同吸风断面必须处于同一水平上，而尽可能使各排空冷器互相平行。