华电重工间接空冷系统

华电重工股份有限公司热能工程事业部间接空冷系统业务介绍I.华电重工概况V.华电重工合作伙伴II.华电重工组织机构内容提要III.华电重工空冷专业介绍IV.华电重工间冷技术研究VI.华电重工间冷业绩VII.结束语I.华电重工概况华电重工主要从事重工装备的设计、制造、安装、调试及相应的工程总承包：包括空冷系统工程、管道工程、余热利用，钢结构、散装物料输送、起重机械、水工机械、海洋重工、绿色采矿等专业和产品，涉及电力、冶金、石油、化工、建材、粮食、煤炭和港口等领域。现有员工1200人，其中专业技术人员400余人，其中高级工程师68人。有天津、郑州、武汉、曹妃甸和山西等五个制造基地。华电重工股份有限公司（简称华电重工，英文缩写HHI）是中国华电工程（集团）有限公司（简称华电工程，英文缩写CHEC）的全资子公司，注册资本6.2亿元。II.华电重工组织机构华电重工空冷专业是专门从事电力、石油、化工等行业配套空冷系统的设计及总承包，包括空冷系统的研发、设计、制造、采购、安装、调试和技术服务；具有空冷系统自主研发与设计能力、项目总承包能力和丰富的工程管理经验。致力于最优的空冷系统的解决方案，华电重工可为用户提供以下服务：–项目前期咨询–系统设计及优化–管束制造–钢结构、管道加工制造–设备选型、采购和供货–安装、调试和技术服务III.华电重工空冷专业介绍空冷专业具有自营进出口资质及美国ASME的动力锅炉设计S证书资质证书美国ASME颁发的动力管道设计“S”证书特种设备设计资质、钢结构甲级设计资质工程甲级设计资质一．间接空冷系统介绍1.混合式间冷系统2.表面式间冷系统3.机力通风间冷塔介绍二．华电重工间冷系统技术研发1.间接空冷凝汽器用换热元件及管束研发2.间冷塔分析3.冷却塔结构4.清洗系统5.三塔合一三．华电重工空冷设备制造IV.华电重工间冷技术研究常规火电站空冷发电技术是指：使用空气作为火力发电厂蒸汽轮机的冷端，将在蒸汽轮机低压缸内做功后的乏汽冷凝成为结水，从而完成一个做功循环而进入下一个做功循环。空冷系统分为直接空冷系统和间接空冷系统。直接空冷系统湿冷系统SteamTurbineDCCondenserBoilerFeedWaterCoolingTowerRecoveryTurbineCWPumpWatertoAirHeatExchangerDrySupplementarySpraying间接空冷系统冷却塔冷却方式分为机力通风冷却塔和自然通风冷却塔。电站传统汽轮机乏汽冷却系统是采用湿式冷却塔系统，水流失严重，又称湿冷系统；电站空冷系统又称干冷系统，是相对于传统的湿冷系统而言的，主要为节约水资源消耗而发展起来的，主要有直接空冷系统和间接空冷系统（主要有混合式和表面式）。一、间接空冷系统介绍常规电站湿式冷却系统:•传统的电站空冷系统湿式冷却塔系统：优点是背压低，缺点是消耗水量大。直接空冷系统:直接空冷技术发展到今天已广泛应用在缺水地区的火电机组上，可适配单机容量从小容量机组到1000MW机组。•与间接空冷系统相比，直接空冷系统具有系统简单、初投资低、占地少、运行调节灵活、防冻性能好等优点，但由于受环境风影响大，汽轮机排汽背压波动大，厂用电率高，风机群噪音大，发电煤耗高。间接空冷系统•间接空冷系统用水来冷却汽轮机排汽，但水由原来湿冷的开放式冷却塔系统变成闭路式循环使用的干式冷却塔系统，水在冷却塔中通过表面式换热器和空气换热带走热量，将水冷却下来回到汽机房冷却汽轮机排汽。•根据凝汽器型式，间冷系统又分为混合式系统和表凝式系统两种。•间冷系统特点主要如下：–优点：受环境自然风影响相比直冷要小，背压波动小，自然通风方式噪音容易控制，厂用电率相对低，电厂运行费用相比直冷要低一些（此结论还待长期跟踪调研，如直冷系统增加同样的投资加大换热面积，机组经济性也能提高。直冷风机群的厂用电年消耗和间冷系统循环泵的厂用电年消耗谁高谁低还需要实际项目数据来说话）–缺点：空冷塔占地大，设备和基建投资大，系统中需要两次换热，端差的存在（无论混合式凝汽器和表面式凝汽器都存在端差）使全厂热效率有所降低。1.混合式间冷系统•带喷射混合凝汽器的间冷系统流程如下所示：•汽机排汽直接在直接接触喷射式凝汽器内形成的冷却水膜层进行冷凝。•热的混合冷却水和凝结水凝汽器的热井中，通过2台并联的循泵输送到自然通风冷却塔。冷凝热通过布置在冷却塔周围的水-气散热器排入大气。•冷却水通过与循泵同轴安装的2台余压回收水轮机(水机组）回到凝汽器。部分流量-相当于冷凝的蒸汽流量用凝结水泵送回到汽水循环系统。•混合式系统的直接接触喷射式凝汽器•混合式系统中的水轮机和循环泵2.表面式间冷系统•由于混合式间冷系统存在如下问题：–1）采用的喷射式混合凝汽器，其运行端差实际值和表面式凝汽器端差相比较没有明显的减小–2）循环冷却水与凝结水连通，要求对冷却水进行水质控制和处理，对大容量机组不是件容易的事情。•鉴于此，在单机容量300MW级及以上火电机组发展了带表面式凝汽器的间接空冷系统，又称表面式间冷系统。•表面式间冷系统流程表面式间冷系统由表面式凝汽器与空冷塔构成。该系统与常规的湿冷系统基本相仿，不同之处是用干冷塔代替湿冷塔，用除盐水代替循环水，用密闭式循环冷却水系统代替开式循环冷却水系统。管束可以在塔内水平布置，也可以垂直布置在塔圆周上。系统流程如下：演示动画•空冷器管束水平布置•空冷器垂直布置3、机力通风干冷塔介绍①机力通风干冷塔系统介绍②散热器介绍③风机组介绍①机力通风干冷塔系统介绍来自于凝汽器的热水经循环水泵升压后，进入机力通风间冷塔。在间冷塔内与空气对流换热后，温度降低，返回到凝汽器中，冷却凝汽器中的蒸汽。膨胀水箱位于主厂房内，它可以补偿整个冷却水系统的热膨胀并保持水系统压力的恒定，并且在扇区充水时起作用。冷却水分配到冷却塔内的冷却扇段中，每个扇段安装有手动进口/出口/排水阀。在冷却扇段中，采用换热器将热量排放到环境中。冷却单元冷却需要的空气由变频驱动的轴流风机引入。因此通过冷却单元的空气量即冷却塔性能通过变频装置调节风机转速和/或调解进气百叶来控制。在空气冷却器扇段充水前，冷却水先在旁路循环（冷却水只在管路循环而不进入换热器）。扇段的充水根据热负荷和冷却系统温升顺序一个接一个的完成。在冰点以下的环境条件下，机组停运时，扇段里面的水被排到冷却塔排水箱，充水由两台2X50%的潜水式输水泵完成。机力空冷塔的布置方式（散热器垂直布置在地面上）②散热器介绍每个冷却扇段配置有冷却三角，并被垂直布置在冷却塔两侧或呈“V”型布置于冷却塔中。散热器为全铝制，散热器的框架由热浸镀锌碳钢制成。散热器通过柔性连接件与冷却水管道系统连接。散热器管束③风机组介绍通过布置在冷却塔顶（冷却塔出口）风筒上的引风式轴流风机将冷却空气流送入散热器。每个风机驱动包括一台变频驱动的变频电机和一个减速箱，两者都放置在冷却塔顶上。变速箱与对应的风机通过带联轴器的水平轴进行连接。风机驱动装有防止反转的停止装置和振动传感器保护风机避免过度振动。每个扇段的冷却水的温度首先通过风机的变频驱动进行控制。当环境温度降低，扇区风机转速已经到了可行的最低速度时候，可以部分或全部关闭进气百叶窗的方法对空气节流。二、华电重工间冷系统技术研发–华电重工致力于空冷技术的研发和应用，在全面掌握直冷系统的设计制造及供货的基础上，投全力开展了间冷技术的研发。–研究确定了华电重工间冷技术的发展重点---采用全铝换热管束的带表面式凝汽器的间冷系统，管束垂直布置于冷却塔圆周。–研发了新型全铝换热管束，采用大口径的四排铝管，优化的板式翅片设计，具有高的传热特性参数–全铝管束的制造线已投产。–和国内电力设计院及国外专业公司合作，共同进行间冷系统的设计和新型管束的研发。1间接空冷凝汽器用换热元件及管束研发全铝空冷器:•导热率高，翅片效率高，翅片带有导流槽，总体散热性能优异。总的传热系统一般比钢制散热器高30%。•采用25mm大直径换热管和整张大翅片，防冻性能好。•散热器内外表面均具有固有的抗腐蚀性，经表面处理还可以进一步提高耐腐蚀性•重量轻，重量一般是钢制散热器的50%，便于运输和安装。•配置灵活，冷却柱可以通过多个管束组合而成。•采用O型橡胶密封，维护检修方便，密封性好。•价格便宜。建议:选用全铝散热器!散热器—材料仅推荐单一金属的散热器（避免双金属腐蚀）全钢空冷器:•导热系数低，翅片效率低，总的散热性能低于铝制散热器。•传热不均匀，较易发生冻结事故。•需要在表面镀锌，但锌层质量不易保证。在使用寿命期间，镀锌层的厚度降低（冷却性能损失）。•内表面防腐困难，停机后需要进行充氮保护。•由于散热器很重，需要重型机械进行安装，并需要坚固的支撑。•无法更换换热管，无法实现现场检修。•价格昂贵。散热器—材料散热器垂直布置(在短柱子上)•矮的塔筒(-10m)•风对冷却能力的影响较小•短的支撑柱•易于安装•可从地面进入联箱•百叶窗设计简单建议:垂直布置!散热器水平布置(支撑散热器内的水的重量）•损失冷却塔的有效高度•大风降低了设备的冷却性能•需要高的建筑物来支撑散热器和水的重量•安装复杂•全部维修要在20米高处进行•复杂的百叶窗设计、百叶窗易冻散热器–布置2间冷塔流场分析3冷却塔结构双曲线混凝土冷却塔和钢架铝蒙皮结构冷却塔（高地震烈度区域用）双曲线混凝土冷却塔钢架铝蒙皮冷却塔4.清洗系统华电重工间接空冷清洗系统采用逆风清洗方案，清洗水由塔内侧向外侧冲洗，更有利于将管束进风面侧表面污垢冲洗干净。清洗机架在塔内冷却三角内部圆周移动，既从入塔门的一侧移动到另一侧为一个机架；在入塔门的上部单独设置一个架，可以对塔门上方的冷却单元进行清洗。喷水小车垂直移动，对冷却三角内部两侧进行清洗。清洗水水质为除盐水，水泵水压为8.0MPa，采用高压水冲洗，冲洗效果非常好。每座间冷塔配置一套清洗系统。412375681-空冷塔，2-脱硫装置，3-排烟筒，4-机组热力系统，5-凝汽器，6-锅炉，7-散热器，8-除尘器5三塔合一技术间接空冷系统专利：电站空冷塔、脱硫塔和烟囱一体化装置（ZL201020149409.7）三塔合一分析研究FGD和附属设备布置在塔中心底部，对于采用立式布置的空冷散热器的空冷塔而言，FGD对空冷塔的阻力损失影响不太大。FGD吸收塔高度大概40m左右，吸收塔净烟道出口流速大约在20m/s以上，远大于空冷塔内空气流速，因此湿烟气对空气有引流抽吸作用，对提升空冷塔抽力有改善作用。在全年的大部时间，烟气温度大于空冷塔内热风温度，有益于提升空冷塔抽力。烟气的体积流量大约是空冷体积流量的2~3%，因此烟气对空冷塔总体性能的影响并不是太大。烟气的排放在空冷塔内占有一定面积，因此空冷塔出口阻力损失由于烟气的作用而增加。综合考虑到烟气对空冷塔性能的的提升作用，三塔合一方案对空冷塔的整体性能影响不明显。结论：从理论分析和实际经验来看，三塔合一方案是从技术上和经济上都是具有优势的可行方案。三、华电重工空冷设备制造•华电重工空冷设备制造主要包括直接空冷单排管换热管束的制造、间冷系统全铝四排管换热管束、直冷和间冷用热镀锌椭圆管套矩形翅片双排管换热管束的制造。•华电重工间冷管束的发展重点是全铝四排管换热管束，其优点如下：–制造工艺简单，组装方便；优化的板式翅片外形和流线型桥式开窗，风阻小，易于清洗；–使用DN25大直径铝管，水侧阻力特性好，双流程使用，气-水流动为双逆向交叉流，更接近纯逆流，换热效果好；–铝重量轻，传热性能好，总体造价优于碳钢热镀锌管束；–冷却三角组装方便，安装简单。检修维护简单；–防腐性能好，具有和电厂同样的寿命。制造设备和半成品制造设备和半成品管束性能试验室12m高冷却三角（性能试验用）冷却三角工厂预组装简便的管束及冷却三角制造与安装V.华电重工合作伙伴1.国内合作伙伴–为发展壮大空冷业务，华电重工与国内电力设计院如华北电力设计院、西北电力设计院、东北电力设计院、山西电力设计院等开展通力合作，优势互补。–华北电力大学、清华大学、西安热工院等科研院所合作。2.国外合作伙伴-----荷兰