摘要：由于直接空冷机组的出力受环境温度的影响较大，我公司对＃3机组空冷凝汽器增加雾化加湿系统，在空冷风岛入口，装设由若干喷头组成的喷雾装置。除盐水通过喷头以一定的喷射角向其四周喷射细小颗粒的雾状水滴，与空气接触混合，通过传热、传质，形成气、水混合物。以降低机组背压，减少发电煤耗，提高汽轮机机组运行可靠性，本文详细介绍了我公司该项目具体实施过程和实施效果，对同类机组实施该项目具有借鉴价值。
关键词：直接空冷；雾化；加湿；汽轮机；
0引言
我厂热电分公司装机容量4×125MW，汽轮机系中国长江动力公司汽轮机厂（武汉）生产的两缸两排汽、抽汽式直接空冷汽轮机。汽轮机型号：C125—8.83/1。该机组低压汽缸排出的蒸汽经大蒸汽管道，进入蒸汽分配管，在蒸汽分配管中将蒸汽分配给各个顺流管束，通过大型轴流风机强迫空气流过顺流管束，大部分蒸汽在顺流管束翅片管内表面冷凝成水流入下联箱，部分为凝结的蒸汽和不凝性气体经下联箱进入逆管束，蒸汽在逆流管束翅片内表面冷凝成水流入下联箱，不凝性气体经逆流管束上部抽气口、抽真空管道，吸入水环式真空泵，在真空泵内被压缩后排入大气。同时，下联箱中的凝结水由于重力作用经凝结水管道进入排汽装置热水井。抽真空由两台水环式真空泵完成。在启动阶段，两台真空泵全部运行，正常运行时一台真空泵来维持排汽装置真空，一台备用。
本机组直接排汽装置系统（ACC）由4列组成，每列4个风机单元（每个风机单元1台风机），共16个风机单元。每列第二个风机单元（从蒸汽分配管入口方向依次为一、二、三、四）为逆流风机单元。
由于直接空冷机组的出力受环境温度的影响较大，在夏季高温时段机组背压高达40Kpa以上，而影响机组带不满负荷，限制10-20%的额定出力，严重制约机组经济运行和安全满发电。为解决这一问题，公司对＃3机组空冷凝汽器增加雾化加湿系统，以降低机组背压，减少发电煤耗，提高汽轮机机组运行可靠性。
通过对管束加装雾化加湿系统，在最热季节，大大降低了机组背压，提高了机组负荷，为机组在低背压条件安全运行提供的必要的支持。
1项目实施原理
对直接空冷装置进行冷却是降低空冷机组背压的一种行之有效的方法。冷却原理有两种，一种是蒸发冷却，原理是将雾化的除盐水直接喷在换热器表面，利用水气化吸热降低换热器表面温度，从而降低凝结水温度、降低机组背压；另一种是喷雾冷却，原理是将雾化的除盐水喷在冷却风机的出口或入口，利用水气化吸热降低换热器周围空气的温度，从而降低凝结水温度、降低机组背压。两种冷却原理最大的区别是除盐水用量，一般来讲喷雾冷却除盐水的用量是蒸发冷却的4倍。二者均对喷嘴的雾化效果、喷嘴的位置选取和运行控制有较高的要求。
为了节约用水，项目空冷凝汽器雾化加湿系统方案利用的是喷雾冷却及蒸发冷却相结合的原理，利用专用喷嘴将雾化水流喷入管束下方，从而提高空气湿度降低空气温度，再由空冷风机将冷却的空气及水雾送入管束，与管束表面翅片进行蒸发热交换，进而快速降低管束表面温度。
雾化加湿系统中最关键的部件为雾化喷淋，我们知道在流量一定的条件下，雾化压力越大，雾化颗粒度越小，雾化效果也会越好，在A型塔内均匀大量的高压雾化喷嘴，可大大提高除盐水转化为水蒸汽的效率。通过厂家的计算及多个工程经验，为使机组在最热季节降低背压5KPa，除盐水转化水蒸汽效率大于97%条件下，每台机组需水量约为130t/h-140t/h，水泵压力为?1.3MPa此压力条件下，喷淋高压雾化喷嘴平均颗粒度小于25μm，在微风条件下基本可悬浮在空气中。
2项目实施方案
2.1改造方案
采用雾化增湿降温方式，利用喷嘴喷出的水雾对空冷散热器入口处空气进行冷却并喷入管束下方，再由空冷风机将冷却的空气送到空冷散热器管束表面，从而提高空气湿度，所形成水雾应在通过管束过程中充分汽化，从而达到降低管束温度和单元内空气温度，提高空冷散热器的换热效果的目的。在除盐水泵房安装一台流量Q＝150m3/h，扬程H＝210m的多级水泵，水泵进口配DN150手动球阀和Y型过滤器，进水口接自凝补水箱。水泵出口配DN150手动出水检修阀、止回阀、流量计、压力变送器。出口公称直径为DN150，水泵止回阀出口为DN150的不锈钢管，沿空冷支柱接至空冷凝汽器平台，联接三通后水平横向安装一根DN150的不锈钢管横穿#3机空冷平台。在横向不锈钢管上每座A型塔处安装一只三通，三通接手动球阀，在A型塔内部安装由3路的DN50不锈钢分管路，机组共设12组分管路。在每根不锈钢分管路上安装喷淋装置，1台空冷风机上安装3路DN50喷淋分管路及6路DN20支管，中路安装空心喷头4个，支路安装实心喷头12个，机组共配256只喷嘴。
2.2喷淋布置图
3项目效果评估
雾化增湿降温系统采用电厂除盐水作为水源。系统工作时虽然需要消耗一定量的除盐水和增加投资及运行费用，但相对于机组出力提高所带来的经济效益，其费用的增加是相对较小的，经济效益还是比较可观的。
根据上表#3机改造后运行情况可看出，系统投运后可实现降低背压5Kpa以上，同背压下可节约蒸汽50吨，按发电汽耗4.4kg/kw.h计算，每小时可多发电11000度。按每度电产生效益为0.1元计算，每小时可产生经济效益1100元。每年按100天运行，预计产生260万元（含运行费用）。扣除动力消耗及水费，每小时可产生效益650元，每年可节约费用150万元。
4结束语
本文以我厂125MW直接空冷机组为实例，通过对未投入雾化增湿装置和投入雾化增湿装置的空冷单元进行了数值对比，得出结论：采用雾化增湿装置的空冷单元，使机组在最热季节降低背压5KPa，空冷散热器入口空气温度有较明显的降低，空冷散热器出口温度较雾化前的温度也有较明显的降低。这表明投运雾化增湿系统具有良好的增湿降温效果，说明雾化增湿法在直接空冷机组中应用是可行有效的。
参考文献
[1]王松岭；赵文升；刘阳；林阿彪.直接空冷机组雾化增湿系统的数值研究[J].中国电机工程学报.2008（29）
[2]王松岭，赵文升，宋立琴，刘阳.直接空冷机组喷雾增湿系统的研究[J].动力工程.2008（05）
论文作者:郝二军
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第19期
论文发表时间:2018/11/6
标签：机组论文; 盐水论文; 蒸汽论文; 喷嘴论文; 系统论文; 空气论文; 风机论文; 《建筑学研究前沿》2018年第19期论文;