直接空冷的应用研究

第四章 直接空冷的应用研究 4.1 直接空冷系统设计运行过程中存在的问题 4.2 大风对直接空冷系统的影响及解决措施 4.3 热风再回流对直接空冷系统的影响及其解决措施 4.4 低温对直接空冷系统的影响及其解决措施 4.1直接空冷系统设计运行过程中存在的问题 直接空冷技术所存在的问题 直接空冷系统在国内处于起步阶段，在设计和运行上均缺乏更多经验，电厂业主关注的不仅是空冷系统设计优化的经济性，更关心的是空冷系统的安全性，所谓安全性主要包括两个方面:一是夏季高温能否保证设计考核点的满发，二是在冬季低温条件下能否有效防冻。为此，在直接空冷系统设计和运行过程中有必要研究和总结以下几方面的课题: 1 大风影响 直接空冷系统受不同风向和不同风速影响比较敏感，特别是风速超过3.0m/s以上时，对空冷系统散热效果有影响，当风速达到6.0m/s向会对空冷系统形成热回流，甚至降低风机效率。为了使大风的影响降低到最低限度，设计必须研究夏季高温时段，某一风速出现最大频率的风向，在设计布置时应避开，甚至适当拉大与A列的距离。在运行期间通过气象观测收集有关数据，根据电厂发电负荷的变化进行总结，工程实施前进行必要的物模或数模试验，以指导设计和今后运行采集的数据进行对比总结。 2 热风再回流 电厂运行时，冷空气通过散热器排出的热气上升，呈现羽流状况。当大风从炉后吹向平台散热器风速超出状况要被破坏而出现热风再回流。热气上升气流被炉后来风压下至钢平台以下，这样的热风又被风机吸人，形成热风再循环。甚至最边一行风机出现反向转动。在工程上可增设挡风墙来克服热风再循环，挡风墙高度要通过设计而确定。 3 平台高度 支撑结构平台高度要与电厂总体规划、空冷系统自身的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 综合考虑。平台高度的确定原则是使平台下部有足够的空间，以利空气能顺利地流向风机。平台越高，对进风越有利，但增加工程造价。如何合理确定平台高度，目前没有完善的理论公式，各家只有习惯的经验设算，解决此问题的途径是根据多家经验，通过不同条件的模型计算和现场运行期间的测试，研究总结出一个较理想的计算方法。 1.4 防冻保护 直接空冷系统的防冻是影响电厂安全运行的一个重要问题，从国外设计和运行经验来看有许多措施来保证防冻是有效的。 4.2大风对直接空冷系统的影响及解决措施 1.1 大风对直接空冷系统的影响 1. 自然风对直接空冷系统的影响 直接空冷机组背压受环境气象条件影响很大，环境气温、风速、风向的改变均可导致汽轮机背压大幅度升高，迫使机组降负荷以维持安全运行，有时甚至造成掉闸停机。这种影响在冬季因环境温度偏低而不明显，但在夏季环境温度较高时影响显著。 2. 横向风对直接空冷机组的影响 所谓横向风是指正对空冷岛两侧方向的来风，横向自然风对直接空冷机组的影响也应引起高度关注。横向风对机组的影响主要是对风机工作的影响。图2为在一定风机叶片工作角度180下，不同风机转速时，流量Q与压力的关系曲线。同一转速下，Q越大，其压力越小;同一流量下，风机转速越大，压力越大。图3为一定的风机叶片工作角度18。下，不同横向风速时的管网阻强特性曲线，风速v越大，阻力越大。要保证空冷系统的稳定运行，就必须使风机在横向风作用时能达到设计流量，可以通过提高风机工作转速来达到此目的。另外，增加风机叶片的安装角，也能使风机在横向风作用时达到设计流量。但正常运行时，风机叶片是不可调整的，因此，提高风机工作转速的方法是可取的。 3环境风场对直接空冷机组空冷风机入口温度的影响 由于直接空冷凝汽器同大气进行热交换，加热了周围的空气，这些已加热的空气被空冷风机再次吸人并加压后重新冷却直接空冷凝汽器的现象，或者是在其上风向处有热源(如锅炉)由于环境风场的作用，经过上风向热源加热的空气被空冷风机吸人并加压后，冷却直接空冷凝汽器的现象我们统称为热风回流，这种热风回流现象降低了直接空冷机组的换热效率。针对热风回流现象直接空冷机组在其空冷散热器平台四周都建有挡风墙，挡风墙的高度设计一般分三类:①平行于蒸汽分配管中心线;②平行于蒸汽分配管顶部;③平行于蒸汽分配管底部。 (1)环境风场撞在障碍物上的风场变化。根据空气动力学原理，空气在流动过程中层与层之间是相互混掺的，是不规则的紊流现象，其流量传输在宏观上表现为扩散现象，风向实际上是指向某一方向的扩散过程，在此方向上的雷诺数相对集中。这种风场一遇到障碍就会一部分在障碍物迎风面周围形成旋涡，旋涡中心是负压区，它会在其垂直面上吸收更多的空气，另一部分在障碍物的顶部突然折向穿过障 碍向下加速运动。如图4所示: (2)当无环境风场作用时，空冷风机将吸人室吸的空气升压后吹向空冷散热器，经散热器加热后由其翅片间隙向上运动同四周的空气进行热交换，因其自身的动能和热源向冷源运动所形成的动能矢量向上，形成蒸腾现象(此蒸腾区域的温度夏季一般50~70℃)，这种现象在冬季无风时最为明显。 (3)环境风场对直接空冷风机入口温度的影响。在环境风场的作用下，沿空冷散热器平台四周挡风墙的迎风面处会形成旋涡，同时，靠近挡风墙的风机在吸人口附近又有一定的负压区，此时因为空冷散热器上部受环境风场作用，部分热空气在扩散过程遇到挡风场顶部突然折向加速向下，这样空冷岛上的热空气在两种负压区的作用下被卷吸人靠近挡风墙的空冷风机吸人口处，造成吸人口温度高于环境温度，从而使空冷散热器换热性能恶化。如图5。 当环境风场的速度v<3m/s，靠近挡风墙的空冷风机吸人口温度不会升高过多，一般情况为高于环境温度 1一2℃左右。当环境风场v>7m/s，靠近挡风墙的空冷风机吸人口温度有明显升高，一般情况为高于环境温度 5一10 ℃，如果在夏季环境温度 28~37 ℃时，直接空冷机组的背压将大幅度波动，威胁机组的安全运行。 4境风场对空冷散热器换热性能的影响 在无环境风场作用时，空冷散热器周围会形成蒸腾现象，当环境风吹至空冷散热器上方时，由于环境风同空冷散发出的热气有热交换存在，这时原有的蒸腾现象将受自然风扩散的影响，使得原有的热气质点同自然风质点不断的互相混掺，则热气质点同自然风质点的速度和压力等物理量在空间和时间上均具有随机性质的向前脉动现象。 (1)自然风的作用不会影响散热器的蒸腾，热源扩散的大至方向不会改变。 (2)自然风的作用使得热源扩散方向明显变化，尽管这种影响是脉动的，不确定的，对空冷散热性能会造成间歇性的很大影响。因为在散热器上有环形翅片，而翅片间有间隙存在，会在散热器表面形成旋涡，会有部分或大量的热气被挤压在部分散热器的翅片四周而无法形成正常的蒸腾现象，另有部分热气在扩散中经蒸汽分配管折向影响后排散热器的蒸腾。同时部分热气被环境风携带扩散经挡风墙折向加速向下，被吸人挡风墙附近的空冷风机的人口，造成空冷散热器性能下降。 (3)自然风的作用会在极短的时向内使本应从散热器翅片上扩散出的热气，突然压回，使得大多的散热器的翅片被包围在热源中，造成换热突然恶化，机组背压升高而威胁机组的安全运行。如图6所示。 1.2解决措施 对于环境自然风引起的热风再循环，设置挡风墙是世界上普遍采用的措施，也是行之有效的方法，它对于空冷散热器冬季的防冻也是有效的。除此之外，还有一些值得推荐的措施用来减小自然风对空冷系统的影响。 (1)空冷风机配置较大容量的电动机，以便在自然风速增大后提高风机转速，进而提高空冷散热器的出口风速和供风量来减小不利风向的影响; (2)空冷岛所有风机按排列位置调整叶片工作角度，靠近挡风墙的略高，中心区域的保持不变，但须保证各风机功率不超额定值，以提高各空冷单元的换热效率，此对于减小横向风的影响是有效的; (3)建议在现有挡风墙的基础上，将挡风墙向下延伸，并在延伸部分装设必要的电动格栅。此项措施一方面可以更有效地降低热回流的温度和减弱横向风的影响，另一方面还能满足无风条件下风机的空气吸人量，此项措施须进行相应的风洞试验准备，以确定电动格栅的尺寸和数量; (4)通过对气象资料的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 以及风洞试验，找出环境参数变化对机组运行背压的变化趋势，制定机组运行背压与自然风向、风速的关系曲线，作为机组的运行曲线，使运行人员能够根据该曲线预知自然风对机组的影响，并提前调整机组的运行状况，防止发生不利风向导致机组停运的事故; (5)在电厂有必要设置小型气象观测站，以掌握第一手气象资料，从而对机组运行进行提前调整。 4.3热风再回流对直接空冷系统的影响及其解决措施 1.热风再回流对直接空冷机组的影响 机组运行时，冷空气通过散热器排出的热气上升，呈现羽流状况。当大风吹向空冷岛散热器，羽流状况被破坏而出现热风再回流。上升的热气流被风压至平台以下，这样热风又被风机吸人，形成热风再循环。形成热回流的不利风向有以下两个方面: (1)当自然风正对电厂的锅炉房和汽轮机房吹来时，令空冷岛背面与汽机房A列间形成巨大的尾流区，相当的部分是从上到下的倒流。这种倒流使空冷凝汽器已排放的热气又返回到进风口并严重影响空冷凝汽器的工作效率，使其真空下降。 (2)炉后来风将上升的热气流压至平台以下，被风机吸人，导致冷却介质温度升高，冷却率下降。炉后来风在锅炉房和汽轮机房的顶部产生紊流，热气流绕过高大的建筑物，加上从翅片散热器来的上升热空气，当空冷岛上面的气压高于下面的气压时，上升的热空气又被吸人风机的人口而流过散热器，导致汽轮机排汽压力增大，真空迅速恶化。 这种热风再循环工况来势凶猛，一旦发生就会立刻影响机组带负荷。 所以热风再回流直接影响直接空冷机组在运行中的安全性。 2．解决措施 （1）在空冷岛四周必须装设挡风板，并要考虑挡风效率，挡风板高度应与配汽管平齐。 （2）多台机组的空冷岛必须连续布置成整体，不要留有间距，平台标高要统一，以使空冷风机群吸风断面处于同一水平上。特别是燃煤电厂连续扩建时，要按全厂最终容量统一考虑空冷岛平台的标高问题。 （3）应避免在夏季主导风向的方位，将空冷岛处于主厂房的下风侧位置。 (4)优化空冷岛结构，设置挡风墙。 4.4 低温对直接空冷系统的影响及其解决措施 1低温对直接空冷系统的影响  由于寒冷地区冬夏两季气温相差很大，空冷系统受气温的影响较大，直接空冷系统的散热器绝大多数采用鼓风式机械通风，而且以高架式布置呈“A字型”暴露在大气环境中。散热器的冷却能力在一定热负荷与风量的条件下，取决于空气干球温度。如果空冷系统设计不合理，在冬季低温时，散热器诸翅片管内的饱和蒸汽等温冷凝段缩短，凝结水冷凝段增加，过冷度增大。若气温继续下降到一定限度，翅片管内就会出现冻结现象。轻者会使传热性能大大降低，重者管束被冰块堵塞、真空下降就会被迫停机。所以对在寒冷地区的直接空冷系统的防冻问题应引起足够的重视。