空冷汽轮机

空冷汽轮机一、发电厂空冷系统简介（一）直接空冷系统1、原则性热力系统2、空冷凝汽器工作原理汽轮机排汽通过粗大的排汽管道送到空冷凝汽器内，轴流风机使空气流过空冷凝汽器的外表面带走热量，使排汽凝结为水。排汽管凝结水轴流风机导流装置3.系统组成直接空冷系统由自汽轮机低压缸排汽口至凝结水泵入口范围内的设备和管道组成，主要包括：(1)汽轮机低压缸排汽管道；(2)空冷凝汽器管束；(3)凝结水系统；(4)抽气系统；(5)疏水系统；(6)通风系统；(7)直接空冷支撑结构；(8)自控系统；(9)清洗装置。4、系统特点优点：设备少，系统简单，基建投资少，占地少；空气量的调节灵活.缺点：排汽管道密封困难，维持真空低，启动时建立真空困难（需很长时间）。5、空冷岛的结构组成：排汽管道、冷却装置、轴流风机、凝结水回水管道、抽气管道、电气进出线管、支撑柱、桁架等。全貌排汽管凝结水管抽气管俯视图：风机和排汽管正在施工的加堵板的排汽管道仰视图6、空冷凝汽器的冷却装置(1)A型架构：翅片管上端同蒸汽配管焊接，下端与凝结水联箱联结。每8片或10片构成一个散热单元，每个单元的管束为59.50—60.50角组成A型架构。一个散热单元翅片管翅片(2)冷却元件：冷却元件即翅片管，它是空冷系统的核心，其性能直接影响空冷系统的冷却效果。对翅片管的性能基本要求：a．良好的传热性能；b.良好的耐温性能；c.良好的耐热冲击力；d．良好的耐大气腐蚀能力；e．易于清洗尘垢：f.足够的耐压能力，较低的管内压降：g.较小的空气侧阻力；h．良好的抗机械振动能力；i.较低的制造成本。翅片管的形式：三排、两排、单排圆管圆翅片四排管；矩形翅片椭圆管两排管；大直径扁钢钎焊蛇行翅片单排管应用情况一般双排管束由钢管钢翅片所组成，为防腐表面渡锌。单排管为钢管铝翅片，钎焊在大直径矩形椭园管上。三排管空冷管束示意图在三排管空冷管束中，各排管的放热量是不一样的。迎风面第三排接触的是第二排上出口的热风，第二排接触的是第一排出口的热风。如图所示。(3)散热单元布置散热单元有顺流和逆流单元之分。其顺流是指蒸汽自上而下，凝结水也是自上而下。逆流是指蒸汽与冷凝水相反方向流动，即蒸汽由下而上，水自上而下相反方向流动。当顺流单元内蒸汽不能完全冷凝，而剩余蒸汽在逆流单元冷凝。机组运行蒸汽内总是有不可凝汽体随蒸汽运动，设置逆流单元主要是排除不可凝气体（抽气管道就连接在逆流单元），在寒冷地区也可以防冻。7、抽气系统在逆流单元管束的上端装置排气口，与设置的抽气泵相联。抽气分运行抽气和启动抽气，300MW机组启动抽气时间约40分钟。在抽气时注意不可抽出蒸汽。抽气管排汽管支撑柱8、凝结水系统冷却单元下端集水箱，从翅片管束收集的凝结水自流至平台或地面以下的热井，通过凝结泵再将凝结水送往凝结水箱并送回热力系统。9、通风系统直接空冷系统散热目前均采用强制通风，大型空冷机组宜采用大直径轴流风机，风可为单速、双速、变频调速三种。根据工程条件可选择任一种或几种优化组合方案。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。为减少风机台数，通常采用大直径轴流风机，直径达9．14m、10．36m；减速齿轮箱易发生漏油和磨损，目前以采用进口设备比较安全。10、清洗装置散热器单元都要装配清洗泵，用以清除翅片管上的污垢，如大风产生的杂物、平时积累的灰尘等。清洗有高压空气或高压水，后者优于前者，高压水泵的压力在130ram(大气压)，每小时10吨。11、直接空冷系统与其他形式的比较从运行电站空冷系统比较，直接空冷系统具有主要特点：(1)背压高；(2)由于强制通风的风机，使电耗大；(3)强制通风的风机产生噪声大；(4)钢平台占地要比钢筋混凝土塔为小；(5)效益要比间接冷却系统大30％左右，散热面积要比间冷少30％左右；(6)造价相比间接冷却系统较低。（二）混合式间接空冷系统1.系统组成与直接空冷系统相比：同样有空冷塔，多了一个喷射式（混合）式凝汽器，采用的冷却水是高纯度的中性水。间接空冷散热器顶部间接空冷散热器底部2、工作原理冷却水进入喷射式凝汽器，直接与汽轮机排汽接触，使排汽凝结并与之混合。混合后的水，少量用凝结水泵送回给水系统，其余用冷却水循环泵送至冷却塔散热器，经过与空气对流换热，被冷却后通过调压水轮机将冷却水在送至喷射式凝汽器使用，如此形成循环。（三）带表面式凝汽器间接空冷系统1、系统组成：亦称哈蒙系统，由表面式凝汽器、空冷散热器、循环水泵以及充氮保护系统、循环水补充水系统、散热器清洗等系统与空冷塔构成。该系统与常规的湿冷系统基本相仿，不同之处是用空冷塔代替湿冷塔，用密闭式循环冷却水系统代替敞开式循环冷却水系统，循环水采用除盐水。2、表面式凝汽器间接空冷系统工作原理循环水进入表面式凝汽器的水侧通过表面换热，冷却凝汽器汽侧的汽轮机排汽，受热后的循环水由循环水泵送至空冷塔，通过空冷散热器与空气进行表面换热，循环水被空气冷却后再返回凝汽器去冷却汽轮机排汽，构成了密闭循环。二、空冷汽轮机的变工况运行特点1、空冷系统汽轮机背压高，且变化范围大。空冷系统的汽轮机排汽温度及压力主要取决于其运行时的大气干球温度、空气冷却器以及水冷凝汽器的工作情况。由于空气对流换热系数相对较小且受气候影响较大，造成以下不利后果：（1）空冷（特别是采用直接空冷系统）汽轮机的背压及出力波动范围远大于湿冷汽轮机（间接空冷系统背压变化范围为5～30kPa,直接空冷系统背压变化范围为10～50kPa），造成汽轮机运行出力变化大、经济性较差；（2）在汽轮机背压变化大时，给低压缸转子、末级叶片带来恶劣的工况，对机组运行可靠性不利。2、末级叶片容积流量变化大（1）气温低、背压低、负荷大时，汽轮机容积流量大，将导致以下不利后果：1）余速损失增大；2）汽流作用力增大，使叶片弯曲应力增大；3）汽轮机轴向推力增大。（2）气温高、背压高、负荷较小时将导致以下不利后果汽轮机末级叶片容积流量过小，造成叶片根部、顶部汽流脱流，使得该处形成漩涡区，不仅对叶片有冲蚀作用，而且成为引起叶片振动或颤振的扰动源。叶片颤振：在低流量、高背压、小容积大负攻角工况时，大型汽轮机的末级长叶片，因扰动呈微幅振动，并不断从周围气流吸取能量、增大的振幅而形成的自激振动称为颤振。a、正常工况时的气体流动状况b、脱流工况时的气体流动状况3、在威尔逊区运行的末级叶片有盐分沉积常规中间再热湿冷机组的过渡区（威尔逊区，熟读2%～4%）通常处于次末级，末级处于湿蒸汽区，由于水珠的冲刷，不易形成盐分沉积。对于直接空冷机组，设计工况下末级往往处于过渡区，易形成盐分沉积。4、低压缸排汽温度变化大带来以下不利用影响：1）轴承座与低压缸一体时，低压缸的热膨胀运行轴承标高；2）引起叶根紧固力的变化，影响叶片自振频率；3）低压隔板、汽封将发生相对位移。5、机组不可避免地要在全鼓风状态下运行由于空冷汽轮机末端背压大幅度变化的特点使末级叶片必然会处在小容积流量和极限阻塞两种工况的范围内运行。由于特殊的高背压工况，机组不可避免地要在全鼓风状态下运行，此时关键是设有喷水保护系统。三、空冷汽轮机结构特点1、采用适应空冷汽轮机背压变化大特点的专用低压缸（1）低压缸设有喷水保护系统针对特殊的高背压工况，机组不可避免地要在全鼓风状态下运行，此时关键是设有喷水保护系统。（１）通流采用光滑的斜通道形式，增大通流轴向间隙。（２）各级静叶为反扭可控涡形式，并采用“Ｊ型弯曲”技术，控制静叶出气边厚度，减少尾迹损失。（３）采用多齿退让式气封。次末级及次次末级采用蜂窝式气封，起到除湿与提高效率的作用。（2）低压缸的特殊结构1）低压缸端轴封采用波形膨胀节，低压缸两端轴封分别与轴承座相连接，端轴封通过波形膨胀节与低压缸相连；2）隔板汽封采用椭圆汽封，使隔板汽封的天地间隙较之左右间隙为大。3）低压轴封抽汽，供气管采用膨胀节连接。这些特点用以适应空冷汽轮机背压变化大的特点，提高安全可靠性。4）采用可控涡及马刀型静叶大大改善级的反动度分布特性，提高根部反动度，降低顶部反动度。这种特性不仅降低了漏汽损失，也有利于低负荷性能的提高。2、末级叶片采用专用空冷叶片（１）采用松拉筋，以改变叶片的刚性，提高叶片的抗振性能，增加机械阻尼和刚度，防止颤振。（２）末级叶片线型使叶型损失随气流速度的变化较小。（３）末级叶片选用高强度的能承受交变应力的材料。（４）采用较湿冷机组短的末级叶片。另外：１～５级动叶采用整体围带的碰撞阻尼型动叶，以承受高背压、鼓风工况末级温度差大的运行条件。（5）采用整圈自锁阻尼型长叶片。能大幅度降低小流量高背压鼓风工况下的抗气流激振能力，从而能满足机组在各种可能出现的高背压工况下安全运行，且效率可提高２％。其最高背压可达８０ｋＰａ。在超温保护措施下能承受在全鼓风状态下运行。3、低压轴承采用落地轴承空冷汽轮机的背压变化范围大，导致排汽温度变化大，低压轴承采用落地轴承以避免低压缸上的轴承标高的变化所引起轴承负荷的重新分配，增加轴承—转子系统的稳定性，减少颤振的发生。