直接空冷的发展和应用研究毕业论文.doc
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1、内蒙古工业大学本科毕业论文学校代码: 10128学 号: 200631203045本科毕业论文题 目:直接空冷的发展和应用研究学生姓名:学 院:系 别:专 业:班 级:指导教师: 二 一 年 六 月摘要本文首先对发电厂空冷技术整体状况做了简要的概述,重点介绍了直接空冷技术的基本原理,组成和结构形式,较为详细的介绍了直接空冷技术在我国的发展及现状,并且对直接空冷在我国的发展中所面临的技术问题做了全面的介绍,针对大力发展直接空冷所面临的问题提出了相应的解决措施,最后通过研究对我国的直接空冷技术提出了几点建议,简要的概述了直接空冷技术在我国应大力发展的重要意义。关键词:直接空冷;发展;应用研究;影响
2、;解决措施Abstract This article first air-cooled power plant technology to do a brief overview, highlighting the basic principles of direct air coolingtechnology, composition and structure, a more detailed description of the direct air cooling technology development andcurrent situation in China, and the
3、 direct air cooling in Chinadevelopment of the technical problems faced by doing a comprehensive introduction to the development of direct air cooling for the strong issues facing the corresponding solutions, and finally by studying the direct air-cooling technology to China put forward some suggest
4、ions, a brief overview of the direct air cooling China should develop in importance. Key words: direct air-cooled; development; applied research; impact; solutions目 录引言1第一章发电厂空冷技术概述21.1空冷技术发展简介21.1.1空冷技术简介21.1.2空冷技术发展概况21.1.2.1国外空冷技术发展概况21.1.2.2我国空冷技术发展概况31.2汽轮机排汽冷却过程31.2.1蒸汽动力循环31.2.2冷却过程31.3直接空冷系统
5、与间接空冷系统41.3.1直接空冷系统41.3.2海勒式间接空冷系统61.3.3哈蒙式间接空冷系统71.3.4干湿联合冷却系统8第二章直接空冷系统的工作原理,系统组成与冷凝器92.1直接空冷系统的工作原理与组成92.1.1工作原理92.1.2系统组成92.2.直接空冷系统各组成部分的作用和特点102.2.1直接空冷系统各组成部分的作用102.2.2直接空冷机组的特点112.3直接空冷系统的应用条件132.4空冷凝汽器结构型式132.4.1空冷凝汽器结构的基本型式132.4.2直接空冷的典型连接系统14第三章 直接空冷技术的发展1631南非ACC技术的应用1632我国AC技术的发展17321AC
6、C设备173.2.1.1国产ACC汽轮机分类173.2.1.2空冷散热器173.2.1.3空冷风机群193.2.1.4抽真空设备1933 ACC系统193.3.1.1行业设计规范193.3.1.2汽轮机回热系统203.3.1.3空冷凝汽器性能考核评价方法的补充203.3.1.4治理600MWACC机组真空漏点203.3.1.5抽气系统的改进20332 ACC技术的发展213.3.2.1 ACC汽轮机铭牌功率Nm的标定213.3.2.2 空冷风机与风机群的噪声控制技术213.3.2.3深度节水技术223.3.2.4风环境对空冷岛的影响数值分析233.3.2.5中水作为ACC电厂锅炉补给水的处理技
7、术243.3.2.6ACC汽包炉机组的炉水、给水处理新技术24总结25第四章直接空冷的应用研究264.1直接空冷系统设计运行过程中存在的问题264.1.1直接空冷技术所存在的问题264.2大风对直接空冷系统的影响及解决措施274.2.1大风对直接空冷系统的影响274.2.2解决措施304.3.1热风再回流对直接空冷机组的影响304.3.2 解决措施314.4低温对直接空冷系统的影响及其解决措施314.4.1低温对直接空冷系统的影响314.4.2 解决措施32第五章对直接空冷技术的几点建议34及其在我国火电发电项目运用的意义3451通过研究对直接空冷技术的几点建议3452直接空冷技术在我国火电发
8、电项目运用的意义34参考文献36谢 辞38引言随着工农业生产的发展,许多城市及地区相继出现生产与生活用水日益紧张的局面,水己成为制约国民经济发展的主要因素之一。内蒙古、山西等北方地区是我国的能源基地,蕴藏着丰富的煤炭资源,可为大型火力发电厂提供充足的燃料,同时又是水资源最为缺乏的地区。.在这种状况下,直接空冷技术的应用在很大程度上解决了这些地区“富煤缺水”的难题。我国是一个水资源缺乏的国家,淡水资源尤其匾乏,直接空冷技术在节约用水、降低耗水量、降低能耗等方面发挥着不可替代的优势,它将是我国经济持续发展的必行之路。随着国民经济的快速发展,电力需求的逐年剧增,在富煤缺水地区电厂采用直接空冷技术,从
9、现实及长远利益考虑都有十分重要的意义。采用直接空冷技术、建设节水型电厂将是华北、西北地区电力行业发展的重要途径之一。当今世界火电机组的发展方向已经不再单纯追求大容量,而向着高效、低排放、节水、机动性能好、容量适中的机组发展,诸如超临界火电机组、燃气一蒸汽联合循环机组、供热机组等等。最近几年直接空冷系统以其投资少、防冻性能好的特点,在国内有了良好的发展势头。可以预见,随着水资源的日益短缺,直接空冷技术在我国将蓬勃发展。所以,我有必要更加深入的研究直接空冷系统的发展和运用研究过程中出现的问题及其解决办法。38第一章发电厂空冷技术概述1.1空冷技术发展简介1.1.1空冷技术简介兴建大容量火力发电厂需
10、要充足的冷却水源,而在缺水地区兴建大容量火力发电厂,就需要采用新的冷却方式来排除废热。发电厂采用翅片管式的空冷散热器,直接或间接用环境空气来冷凝汽轮机的排汽,称为发电厂空冷。研究空冷新装置及其使用的一系列技术,称作发电厂空冷技术。采用空冷技术的冷却系统称为空冷系统。采用空冷系统的汽轮发电机组简称空冷机组。采用空冷系统的发电厂称为空冷电厂。发电厂空冷技术也是一种节水型火力发电技术。发电厂空冷系统也称干冷系统。它是相对于常规发电厂湿冷系统而言的。常规发电厂的湿式冷却塔是把塔内的循环水以“淋雨”方式与空气直接接触进行热交换的,其整个过程处于“湿”的状态,其冷却系统称为湿冷系统。空冷发电厂的空冷塔,其
11、循环水与空气是通过散热器间接进行热交换的,整个冷却过程处于“干”的状态,所以空冷塔又称为干式冷却塔或干冷塔。1.1.2空冷技术发展概况1.1.2.1国外空冷技术发展概况早在30年代末,德国首先在鲁尔矿区的1.5MW汽轮机组应用了直接空冷系统。50年代,卢森堡的杜德兰格钢厂自备电站13MW机组和意大利的罗马电厂36MW机组分别投运了直接空冷系统。进入60年代后,英国拉格莱电厂于1962年在一台120MW机组上投运了间接空冷系统,采用喷射式凝汽器及自然通风型空冷塔。这个系统是由匈牙利的海勒教授在1950年世界动力会议上首先提出的,亦称为海勒式空冷系统。1968年,西班牙的乌特里拉斯坑口电厂投运了尖
12、屋顶式布置的机械通风型直接空冷系统。至此,形成了直接与间接两种空冷系统并存的局面。继而,1971年,在苏联拉兹丹电厂的200MW级机组上,都应用了海勒式间接空冷系统。1977年,美国沃伊达克矿区电厂的330MW机组应用了机械通风型直接空冷系统。同年,联邦德国施梅豪森核电站的300MW机组应用了表面式凝汽器配自然通风空冷塔的间接空冷系统。80年代以来,空冷技术进一步发展起来,投运机组容量最大的电厂有南非马廷巴电厂(665MW机组,采用机械通风型直接空冷系统)和南非肯达尔电厂(686MW机组,采用表面式凝汽器的自然通风空冷塔间接空冷系统)。1.1.2.2我国空冷技术发展概况我国空冷技术起步并不太晚
13、。1966年在哈尔滨工业大学试验电站的50KW机组上首先进行了直接空冷系统的试验。1967年在山西侯马电厂的1.5MW机组上又进行了工业性直接空冷系统的试验。进入80年代以后,庆阳石化总厂自备电站3MW机组投运了直接空冷系统。1987年和1988年,山西大同第二发电厂的两台200MW机组首次引进了匈牙利的海勒式间接空冷系统,使我国火电厂空冷技术的发展进入一个新的阶段。目前,国产200MW机组直接空冷机组已在云岗发电有限公司投入运行,300MW机组、600MW直接空冷机组也将陆续投运,这将有助于空冷技术的推广使用。1.2汽轮机排汽冷却过程1.2.1蒸汽动力循环蒸汽动力装置的基本循环是朗肯循环,该
14、循环的工质为水蒸汽。水蒸汽是在锅炉中形成的,水先被加热成饱和蒸汽,再经过热器继续加热为过热蒸汽。这个过程为定压吸热过程。过热蒸汽引入汽轮机内膨胀做功,这个做功过程一般视为绝热膨胀过程。在汽轮机内做完功的乏汽排入凝汽器内,在循环水的冷却下放出排汽的汽化焓变(或称汽化潜热)并凝结成水。这个过程为定压放热过程。排汽冷凝为凝结水后通过汽轮机回热系统预热,再次进入锅炉,开始蒸汽的下一个动力循环。为保证工质在凝汽器内定压放热必须要有一个起冷源功能的冷端装置。这个冷端装置一般是由在真空状态下定压放热的凝汽设备和保证冷源温度的冷却设备共同组成的冷却系统。这个冷却系统既保存了纯净的凝结水又完成蒸汽动力循环。1.
15、2.2冷却过程冷却过程是火力发电厂生产全过程的一部分。一方面,它与全过程有着密切关系,因为冷却过程的各项参数是根据全过程来确定的。另一方面,冷却过程通常又是火电厂生产全过程和环境之间的一个环节。冷却介质的取用、消耗及排放,对环境都有影响,其不利影响是使环境受到热污染。1、冷却介质火力发电厂冷却系统的主要冷却介质是水或空气。由于世界大部分地区水资源的普遍缺乏,水的利用受到各种因素限制,于是着眼于用空气作为火力发电厂汽轮机冷却系统的冷却介质。2、冷却过程冷却过程是系统排放的废热与环境间的能量转换过程,在此过程中,有热量与质量的传递。水的蒸发冷却过程称为水冷却过程,仅与环境空气间发生的传热过程称为空
16、气冷却过程。汽轮机排汽的冷却凝结过程中,伴随着排汽的压力损失,汽轮机低压缸末级叶片出口截面处的静压力称为汽轮机的背压PT。排汽以高速流过排汽缸蜗壳后,汽轮机此排汽口处的压力为PT。1.3直接空冷系统与间接空冷系统目前用于发电厂的空冷系统主要有三种,即直接空冷系统、带表面式凝汽器的间接空冷系统和带喷射式(混合式)凝汽器的间接空冷系统。1.3.1直接空冷系统直接空冷系统,又称空气冷却系统。直接空冷是指汽轮机的排汽直接用空气来冷凝,空气与蒸汽间进行热交换。所需冷却空气,通常由机械通风方式供应。直接空冷的凝汽器设备称为空冷凝汽器。它是由外表面镀锌的椭圆形钢管外套矩形钢管翅片的若干个管束组成的,这些管束
17、称为散热器。直接空冷系统的流程图如图1-1所示,汽轮机排汽通过粗大的排汽管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,将作完功的排汽冷凝成水,凝结水再经泵送回汽轮机的回热系统。空冷凝汽器分主凝汽器和分凝器两部分。主凝汽器多设计成汽水顺流式,它是空冷凝汽器的主体;分凝汽器则设计成汽水逆流式,可造成空冷凝汽器的抽空气区。图1-1直接空冷机组原则性汽水系统1-锅炉;2-过热器;3-汽轮机;4-空冷凝汽器;5-凝结水泵;6-凝结水精处理装置;7-凝结水升压泵;8-低压加热器;9-除氧器;10-给水泵;11-高压加热器;12-汽轮机排汽管道;13-轴流冷却风机;14-立式电动机;15-凝
18、结水箱;16-除铁器;17-发电机真空抽气系统是直接空冷的关键,在汽轮机启动和正常运行时,要使汽轮机低压缸尾部、空冷凝汽器、排汽管道及凝结水箱等设备内部形成真空。通常采用的是抽空气设备是蒸汽抽气器。在汽轮机启动时,投入出力大的一级蒸汽抽气器,以缩短直接空冷机组原则性汽水系统短抽真空时间,加快启动速度。在汽轮机正常运行时,采用出力较小的二级蒸汽抽气器,以维持排汽系统的真空。空冷凝汽器所有的元件和排汽管道采用两层焊接结构,焊结质量要求十分严格,以保证整个的直接空冷设备系统的严密性。在直接空冷系统中,空冷凝汽器的布置与厂址处的风向、风速及发电厂矿主厂房朝向都有密切关系。大型火电机组的空冷凝汽器通常布
19、置在紧靠汽机厂房的A列柱外侧,与主厂房平行的纵向平台上布置若干个单元组,其总长度与主厂房长度基本一致。每个单元组由多个主凝汽器与一个辅凝汽器组成“人”字型排列结构,并在其下部设置多台大直径的轴流冷却风机。直接空冷系统的优点是设备少、系统简单,基建投资少,占地面积小,空气量靠风机调节较为灵活可靠,该系统一般要求需要与高背压汽轮机配套。这种系统的缺点是:1)风机群产生一定的噪声危害;2)由空冷凝汽器的空侧出口排放的热空气回流到空冷器进口的的热风再循环问题;3)风机、电动机需要消耗一定的厂用电和维护检修等工作。1.3.2海勒式间接空冷系统海勒式间接空冷系统主要由喷射式凝汽器和装有福哥型散热器的空冷塔
20、构成,如图1-2所示,系统中的冷却水是高纯度的中性水(PH=6.8-7.2)。中性冷却水进入凝汽器直接与汽轮机排汽混合并将其冷凝。受热后的冷却水绝大部分由冷却水循环泵送至空冷塔散热器,经与空气对流换热冷却后通过调压水轮机将冷却水再送至喷射式凝汽器进入下一个循环。受热的循环冷却水的极少部分经凝结水精处理装置处理后送至汽轮机回热系统。1- 锅炉;2-过热器;3-汽轮机;4-喷射式凝汽器;5-凝结水泵;6-凝结水精处理装置;7-凝结水升压泵;8-低压加热器;9-除氧器;10-给水泵;11-高压加热器;12-冷却水循环泵;13-调压水轮机;14-全铝制散热器;15-空冷塔;16-旁路节流阀;17-发电
21、机海勒式间接空冷系统优点是以微正压的低压水系统运行。其年平均背压低于直接空冷机组,稍低于哈蒙式间接空冷机组,故机组煤耗较低。该系统缺点是:1).设备多、系统复杂;2).冷却水循环泵泵坑较深;3).自动控制系统复杂;4).全铝制散热器的防冻性能差。1.3.3哈蒙式间接空冷系统1-锅炉;2-过热器;3-汽轮机;4-表面式凝汽器;5-凝结水泵;6-凝结水精处理装置;7-凝结水升压泵;8-低压加热器;9-除氧器;10-给水泵;11-高压加热器;12-循环水泵;13-膨胀水箱;14-全铝制散热器;15-空冷塔;16-除铁器;17-发电机哈蒙式间接空冷机组是在海勒式间接空冷系统的运行实践基础上发展起来的系
22、统。哈蒙式间接空冷机组由表面式凝汽器与空冷塔构成,如图1-3所示。该系统与常规的湿冷系统基本相同,不同之处是用空冷塔代替湿冷塔,用不锈钢凝汽器代替铜管凝汽器,用除盐水代替循环水,用密闭式循环冷却水系统代替敞开式循环冷却水系统。该系统采用自然通风方式冷却。将散热器装在自然通风冷却塔中。哈蒙式间接空冷系统类似于湿冷系统,其优点是节约厂用电;设备少,冷却水系统与汽水系统分开,两者水质可按各自要求控制;冷却水量可根据季节调整,在高寒地区,在冷却水系统中可充以防冻液防冻。该系统的缺点是空冷塔占地大,基建投资多;系统中需进行两次换热,且都属表面式换热,使全厂热效率有所降低。1.3.4干湿联合冷却系统配有空
23、冷系统的空冷机组,一次性投资较高,发电标准煤耗较大,夏季短暂时间还要限制机组出力,故不利于大量采用,配有湿冷系统的湿冷机组,虽然上述问题较小,但却需要消耗大量的循环水。因此电厂采用空冷(干冷)、水冷(湿冷)的干湿联合冷却系统是一种解决上述两方面的方案,是机组冷却系统的一种发展趋势。干湿联合冷却系统机组既能发挥空冷机组的优越性,又保持湿冷机组节约投资的优点,经济性高,夏季出力不限制。非常适应机组变工况运行节水、夜间低负荷节水及冬季节水。第二章直接空冷系统的工作原理,系统组成与冷凝器2.1直接空冷系统的工作原理与组成2. 11工作原理直接空冷系统中不用水作为中介冷却介质,汽轮机排汽被引到空冷凝汽器
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