（山西鲁能河曲发电有限公司 山西忻州 036500）
摘要：近年来，火电厂空冷系统的优化问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先介绍了空冷系统运行方式，分析了火电厂空冷系统的优化及综合比较，并结合相关实践经验，从多个角度与方面就系统主要设施选取展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于火电厂空冷系统优化相关工作的实践。
关键词：火电厂；空冷系统；优化
1前言
作为一项实际要求较高的实践性工作，火电厂空冷系统的优化有着其自身的特殊性。该项课题的研究，将会更好地提升对火电厂空冷系统优化问题的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化该项工作的最终整体效果。
2空冷系统运行方式
空冷系统分为直接空气冷却系统和间接空气冷却系统。根据通风方式的不同，又各自分为机械通风和自然通风两种。间接空气冷却系统根据配用的凝汽器不同分为表面式凝汽器和直接接触喷射式凝汽器（也称为混合式或海勒式），其中采用表面式凝汽器的间冷系统根据热交换器的布置方式不同又分为水平式布置方式和垂直式布置方式。随着空冷技术的发展，垂直式布置散热器的方式已经逐渐成为主要布置方式。
直接空冷是指汽轮机的排汽直接由空气来冷凝，空气与蒸汽间进行热交换，所需的冷却空气通常由机械通风方式供应。汽轮机排汽通过粗大的排汽管道送到室外的空冷凝汽器内，轴流冷却风机使空气流过散热器外表面，将排汽冷凝成水，凝结水再经泵送回到汽轮机的回热系统。
间接空气冷却系统的主要特点：
2.1汽轮机运行背压较低
与直接空冷系统不同，间接空冷机组，汽轮机的排汽进入凝汽器，排汽阻力低于直接空冷的大型排汽管道，使得间接空冷机组可以在较低的背压下运行。
2.2循环冷却水与汽水系统完全分开
采用表面式凝汽器，循环水与汽水系统完全分开，两者水质可按各自要求控制。减轻了锅炉补给水处理的负荷，同时也简化了系统设备防腐处理的难度。
2.3通过调节百叶窗可以对大风的影响进行调控
为了减少自然界大风对空冷系统的影响，在空冷塔进风口的外缘均设置了百叶窗，百叶窗的开、关可以进行自动控制，减小了自然界不同风向的大风对空冷系统的影响。
2.4设备较少
与直接空冷系统比较，采用表面式间接空冷系统，其设备较少，设备的运行管理和检修都相对简便。
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2.5冷却水量可以根据气温的变化调节，节省厂用电量
在间接空冷系统中，汽轮机的排汽通过循环水冷却水进行冷却换热。当大气温度较低时，可以通过百叶窗的开度调节以及空冷散热器的运行组数来减少循环水的运行水量。这样，在每年的冷季可以大大的减少电厂的自用电率。
3火电厂空冷系统的优化及综合比较
3.1空冷系统的优化原则
在火电厂中，空冷系统和锅炉、发电机、汽轮机等设备相同，是火电厂的主要设备之一，其投资很大，在进行火电厂空冷系统设计时，如果单纯的考虑提高电厂热效率，选择排汽压力比较低的汽轮机，将会增大空冷系统的投资成本，如果单纯的降低空冷系统投资成本，选择排汽压力比较大的汽轮机，将会增加发电煤耗量，因此，火电厂要不断优化空冷系统，找出空冷系统投资和能量高效利用的最佳匹配关系，从而确定空冷系统的最佳设计参数[6]。
在进行空冷系统选型、优化时，必须从火电厂的实际情况出发，并结合以往的工程优化成果、工程实际运行经验等，对空冷系统优化方案进行分析比较，从而确定出最经济、最可靠的空冷系统配置方案。空冷系统的优化原则主要有以下几点：
（1）根据当地的气象情况，通过计算，确定空冷系统的设计气温、气温典型年等基本设计参数；
（2）根据火电厂的燃煤情况、燃煤价格、机组运行方式、机组利用率等，对汽轮机背压、尾部参数、循环冷却倍率等优化基础数据进行分析；
（3）根据各项优化数据，对制定的空冷系统型式、方案等进行科学的计算，从而为空冷系统方案的经济性、可行性、可靠性、安全性等提供保障。
3.2机组参数
通过对工程的实际情况进行分析，结合以往的工程经验，对直接空冷系统、间接空冷系统的机组设计参数进行分析，从而为空冷系统优化提供基础资料。直接空冷系统机组大汽轮机尾部主要参数为：1号机型背压为12kPa，排汽量为1648.33t/h，机组功率为1000MW；2号机型背压为13kPa，排汽量为1672.53t/h，机组功率为1000MW；3号机型背压为14kPa，排汽量为1684.73t/h，机组功率为1000MW。直接空冷系统给水泵汽轮机尾部主要参数为：背压为9kPa，排汽量为169.74t/h，排汽焓为2438.1kj/kg。
3.3自然风设计风速
自然风设计风速是指自然风对空冷系统影响的设计标准值，空冷系统的自然风设计风速需要根据厂址的实际情况进行分析。一般情况下，对于直接空冷系统，相关规定自然风设计风速为3m/s，但该标准并不满足实际需求；对于间接空冷系统，冷却塔周围地面高10m处，取10min平均风速，并根据公式计算自然风设计风速。在本工程中，结合工程实际，设计直接空冷系统设计风速为5m/s，间接空冷系统自然风设计风速为4m/s。
3.4经济数据
该空冷系统的经济分析数据为：上网电价为0.29元/kWh，内部收益率为10%，系统经济运行年限为20年，年夜利用小时数为5500h，综合标煤价为500元/t，土地价格为10万元/亩。
4系统主要设施选取
为方便研究，架设厂址建设条件、气象条件、机组运行条件等均符合直接空冷系统和间接空冷系统的运行需求，由于混合式凝汽器间接空冷系统比较复杂，凝结水精处理系统比较大，因此，间接空冷系统的优化以表面式凝汽器间接空冷系统为主。
4.1汽轮机凝汽器
表面式凝汽器冷却管的材质主要有不锈钢、钛、镍白铜、铝黄铜、锡黄铜等，在确定凝汽器冷却管的材质时，要对凝汽器传热性能、循环水流速、系统循环水水质、空冷散热器材质等进行全面分析。从传热性能看，铜管的导热系数比不锈钢管的导热系数大；从材质的抗冲刷性能、防腐性能等方面看，不锈钢管和钛管的性能高于铜管，能极大的提高机组的运行安全。通过综合分析，在本工程中，决定采用不锈钢材质的汽轮机凝汽器。
4.2空冷凝汽器
对于直接空冷系统，由于该地区冬季比较寒冷，温差比较大，因此，直接空冷凝汽器采用单排管形式；对于间接空冷凝汽器，其布置方式可以分为垂直布置于冷却塔底部外围和水平布置于冷却塔内部两种情况。其中水平布置空冷凝汽器时，空冷凝汽器的布置局部间隙比较大，空间利用率比较差，但防冻性能比较好；垂直布置空冷凝汽器时，空冷凝汽器布置紧密，能极大提高塔内空间的利用率。在静风情况下，垂直布置方式的性能比水平布置方式的性能高，在夏季自然风速超过10m/s后，塔内水平布置的性能比垂直布置的性能好，通过对工程的实际情况进行分析，决定采用垂直布置于冷却塔底部外围的方式进行空冷凝汽器设置。
5结束语
综上所述，加强对火电厂空冷系统的优化问题的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的火电厂空冷系统优化过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施的科学性。
参考文献：
[1] 吕洋.火电厂空冷系统优化及综合技术经济比较[J].科技创业家.2015（12）：60-62.
[2] 刘轶斌.火电厂空冷系统优化及综合技术经济比较[D].华北电力大学.2015（02）：115-116.
[3] 郑衍娟.火电厂直接空冷系统设计与优化[D].山东大学.2016（02）：88-89.
论文作者:王洪波
论文发表刊物:《电力设备》2016年第18期
论文发表时间:2016/12/5
标签：系统论文; 凝汽器论文; 火电厂论文; 汽轮机论文; 机组论文; 风速论文; 方式论文; 《电力设备》2016年第18期论文;