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[摘 要]由于我厂空冷散热面积不足，夏季高温时，存在低真空严重限负荷问题，加装了喷淋装置后这一问题得到有效缓解。本文将对空冷喷淋装置进行介绍并且在实际应用中对其效果进行论证。
[关键词]散热面积 喷淋 真空
中图分类号：S758.4 文献标识码：S 文章编号：1009―914X（2013）25―0521―02
0、引言
直接空冷机组夏季低真空问题是影响机组安全经济运行的主要问题。从目前我厂投运的四台200MW直接空冷机组的实际运行情况看，在环境温度大于30℃的情况下，机组的背压已达到40kPa，存在由于低真空严重限负荷问题。由于夏季属于电网高负荷运行时期，而且日负荷的高峰时期也正是环境温度偏高的时段，因此如何在夏季环境温度偏高的时段提高机组真空，保证机组负荷接带能力是提高我们企业效益必须要解决的问题。经过不断的调研后，空冷系统加装喷淋装置成为了我们的选择。通过在空冷风机出口装设喷雾减温装置，从而降低空冷散热器入口温度，增强其换热系数，以达到提高机组真空的目的。
1、 我厂空冷系统现存在的问题
1.1换热面积偏小
我公司凝汽器采用机械通风直接空冷技术，由SPX公司设计。每台机组配备20个冷却单元，空冷器管束采用三排管结构，空冷风机全部采用变频控制。
空冷系统设计数据如下：
汽轮机排汽设计背压：初步设计按14kPa（THA）考虑。
夏季满发干球温度： 30.30 ℃
空冷凝汽器设计夏季满发背压： 34.0Kpa
阻塞背压为： 8.0kPa
在夏季空气干球温度为30.30℃、机组在TRL工况运行、 100%空冷风机、100%额定转速的情况下，机组能够满发。
外界自然风
风速（M/s） 管束迎面风速
（M/s） 风机台数 大气压力
（hPa） 散热量
（MW） 空冷凝汽器
散热面积（m2）
3 2.75 20 901.7 305.3 363040
但从我公司实际运行情况来看，是达不到设计要求的，下表是我公司对1#机组在不同环境温度下采集的一组数据，当时机组真空严密性试验为0.208kPa/min。
时间 6月27日11：18 7月28日11：03 3月28日10：17
负荷（MW） 145 125 205
主汽压力（MPa） 11.29 12.56 11.7
主汽温度（℃） 533 532 534.7
主汽流量（T/H） 486.7 436 635
环境温度（℃） 28 32 12
真空（kPa） -54.55 -50 -69
风机转速（%） 109 109 109
通过对同类电厂调研，对空冷主要技术参数进行比较，结果如下：
SPX空冷凝汽机组主要技术数据（135 MW至300MW）
序号 项目名称 机组容量 设计工况最大排汽量 设计夏季满发背压 管形 管束面积（㎡） 设计环境温度 项目地点 单位排汽量对应的冷却面积m2/（t/h）
1 漳山电厂 2×300 669.312 34 MR-3排椭圆翅片管 492810 32 山西长治 736.2934
2 榆社电厂 2×300 669.481 34 MR-3排椭圆翅片管 535108 31 山西榆社 799.2878
3 大同电厂 4×50 154.234 13 MR-3排椭圆翅片管 146838 14 大同忻州 952.0469
4 忻州电厂 2×135 327.876 32 MR-3排椭圆翅片管 287342 31 山西潞安 876.374
5 荣海电厂 2×135 335.6 32 MR-3排椭圆翅片管 287342 31 内蒙 856.2038
6 神华亿利 4×200 474.89 34 MR-3排椭圆翅片管 363040 30.3 内蒙 764.4718
7 神华亿利 4×200 428.09 14 MR-3排椭圆翅片管 363040 12.7 内蒙 848.046
8 上湾 2×150 379.784 35 MR-3排椭圆翅片管 355657 32 内蒙 936.4718
9 上湾 2×150 343.656 15 MR-3排椭圆翅片管 355657 18 内蒙 1034.922
10 蒙西 2×300 624.9 MR-3排椭圆翅片管 717000 内蒙 1147.384
由此可以看出，SPX公司在最近设计的三排管管束散热面积均有不同程度的提高，单位排汽量对应的冷却面积（m2/（t/h））分别达到：856（忻州电厂）、952（大同电厂）、1147（蒙西电厂）、936（上湾电厂），我厂仅为764。早期的榆社电厂已进行改造（增加30%的散热面积），经过与上述同类电厂比较，我厂机组散热面积严重不足。尤其在夏季高温环境，机组带负荷能力急剧下降，环境温度32℃，机组背压40KPa时，机组负荷只能带到100MW-120MW，严重影响机组的安全经济运行。
2、问题的解决办法
通过对同类电厂进行调研和反复比较论证，决定加装喷淋装置，即在空冷风机出口，装设由若干喷头组成的喷雾强化换热系统，压力水通过喷头以一定的喷射角向其四周喷射细小颗粒的雾状水滴，与风机出口的空气接触混合，通过传热、传质，形成气、汽、水混合物，水在蒸发的过程中会吸收很大的汽化潜热，可有效的降低进入散热器的空气温度，而部分未蒸发的水雾在通过换热面时还会起到强化换热的效果，加强换热面的冷却效果，从而达到提高机组真空值的目的。 3、具体设计方案
拟对我厂四台空冷机组加装喷淋系统，整个方案由空冷散热器外部供水系统、冷却三角内部喷雾系统及操作控制系统组成。
3.1空冷散热器外部供水系统
外部供水系统由供水泵、供水关断阀、调节阀及管路系统组成。为保证系统的水质要求，防止空冷换热面的结垢问题，系统应采用除盐水供水。两台1500m3除盐水箱可作为该系统的供水箱。
四台机组设置三台加湿供水泵，单台供水泵流量80t/h，扬程160米，三台供水泵两用一备，安装于化学制水车间西侧的生水泵房内。泵进出口供水管路全部采用不锈钢管。
3.2 冷却三角内部喷雾系统
喷嘴选用雾化喷射实心锥形喷嘴，此喷嘴可达到细密均匀的雾化效果，喷射区域为圆形，分布均匀，型号YN-TG-SQ-1/4，喷嘴的喷雾角度120°，流量1.1L/min。
单台机组布置640只，4台机组共2560只喷嘴。每个散热单元设置32只喷嘴。喷嘴在散热单元内部分为左右两排布置。
3.3 操作控制系统
主要是用于控制泵的启停及喷水压力、流量的调整，根据需要设计成手动控制和自动控制方式。
当系统采用手动控制方式时，可根据环境温度、机组负荷、机组背压情况，投退供水泵和调整供水流量。
喷嘴雾化效果图
系统正常运行后，每台机组用水量为40t/h时，在环境温度大于28℃的情况下，系统投用后同比机组背压可下降3kPa以上，在环境温度大于33℃的情况下，系统投用后同比机组背压可下降5kPa以上。
4、改造后的效果
喷淋投前与投后真空值对比
环境温度：28℃，全部20台风机运行，转速为109℅
负荷（MW） 主汽流量（t/h） 主汽压力（MPa） 用水量（t/h） 真空值（KPa）
#1机组 喷淋投前 145.3 492 12.3 -53.4
喷淋投后 145.3 484 13 37 -59
#2机组 喷淋投前 140 477 12.4 -54
喷淋投后 140.4 467.4 13.2 38 -60
#3机组 喷淋投前 103.9 372.3 12.2 -52.9
喷淋投后 103.9 364 12 35 -56.6
#4机组 喷淋投前 120 430 12.3 -51.9
喷淋投后 120.4 416 12.7 33 -60.9
环境温度为：33℃，全部20台风机运行，转速为109℅
负荷（MW） 主汽流量（t/h） 主汽压力（MPa） 用水量（t/h） 真空值（KPa）
#1机组 喷淋投前 140 480 11.48 -50.47
喷淋投后 142 480 12.41 39 -55.1
#2机组 喷淋投前 140 482 11.55 -50.6
喷淋投后 141 476 12.7 37 -55
#3机组 喷淋投前 109 389 10.9 -50
喷淋投后 111 391 11 38 -55
#4机组 喷淋投前 119 432 12.28 -51
喷淋投后 120 440 12.1 38 -56
由此可见，机组在同一负荷，同一运行工况下，喷淋系统投用后，大大提高了机组真空及带负荷能力，保证了机组安全经济运行。
5、结论
我厂通过采用空冷喷淋系统，大大提高机组真空和带负荷能力，有效缓解了由于空冷散热面积不足带来的不利影响。通过运行对比，改造的效果明显。此外，合理选用喷淋装置对提高空冷机组抗大风突袭能力、避免热风回流、降低机组“不满发小时数”及尖峰时刻多带负荷等也是很有效果的。
参考文献
[1] 《热力发电厂》郑体宽.北京：水利电力出版社.
[2] 《直接空冷汽轮机及其热力系统》邱丽霞等编著.北京：中国电力出版社
[关键词]散热面积 喷淋 真空
中图分类号：S758.4 文献标识码：S 文章编号：1009―914X（2013）25―0521―02
0、引言
直接空冷机组夏季低真空问题是影响机组安全经济运行的主要问题。从目前我厂投运的四台200MW直接空冷机组的实际运行情况看，在环境温度大于30℃的情况下，机组的背压已达到40kPa，存在由于低真空严重限负荷问题。由于夏季属于电网高负荷运行时期，而且日负荷的高峰时期也正是环境温度偏高的时段，因此如何在夏季环境温度偏高的时段提高机组真空，保证机组负荷接带能力是提高我们企业效益必须要解决的问题。经过不断的调研后，空冷系统加装喷淋装置成为了我们的选择。通过在空冷风机出口装设喷雾减温装置，从而降低空冷散热器入口温度，增强其换热系数，以达到提高机组真空的目的。
1、 我厂空冷系统现存在的问题
1.1换热面积偏小
我公司凝汽器采用机械通风直接空冷技术，由SPX公司设计。每台机组配备20个冷却单元，空冷器管束采用三排管结构，空冷风机全部采用变频控制。
空冷系统设计数据如下：
汽轮机排汽设计背压：初步设计按14kPa（THA）考虑。
夏季满发干球温度： 30.30 ℃
空冷凝汽器设计夏季满发背压： 34.0Kpa
阻塞背压为： 8.0kPa
在夏季空气干球温度为30.30℃、机组在TRL工况运行、 100%空冷风机、100%额定转速的情况下，机组能够满发。
外界自然风
风速（M/s） 管束迎面风速
（M/s） 风机台数 大气压力
（hPa） 散热量
（MW） 空冷凝汽器
散热面积（m2）
3 2.75 20 901.7 305.3 363040
但从我公司实际运行情况来看，是达不到设计要求的，下表是我公司对1#机组在不同环境温度下采集的一组数据，当时机组真空严密性试验为0.208kPa/min。
时间 6月27日11：18 7月28日11：03 3月28日10：17
负荷（MW） 145 125 205
主汽压力（MPa） 11.29 12.56 11.7
主汽温度（℃） 533 532 534.7
主汽流量（T/H） 486.7 436 635
环境温度（℃） 28 32 12
真空（kPa） -54.55 -50 -69
风机转速（%） 109 109 109
通过对同类电厂调研，对空冷主要技术参数进行比较，结果如下：
SPX空冷凝汽机组主要技术数据（135 MW至300MW）
序号 项目名称 机组容量 设计工况最大排汽量 设计夏季满发背压 管形 管束面积（㎡） 设计环境温度 项目地点 单位排汽量对应的冷却面积m2/（t/h）
1 漳山电厂 2×300 669.312 34 MR-3排椭圆翅片管 492810 32 山西长治 736.2934
2 榆社电厂 2×300 669.481 34 MR-3排椭圆翅片管 535108 31 山西榆社 799.2878
3 大同电厂 4×50 154.234 13 MR-3排椭圆翅片管 146838 14 大同忻州 952.0469
4 忻州电厂 2×135 327.876 32 MR-3排椭圆翅片管 287342 31 山西潞安 876.374
5 荣海电厂 2×135 335.6 32 MR-3排椭圆翅片管 287342 31 内蒙 856.2038
6 神华亿利 4×200 474.89 34 MR-3排椭圆翅片管 363040 30.3 内蒙 764.4718
7 神华亿利 4×200 428.09 14 MR-3排椭圆翅片管 363040 12.7 内蒙 848.046
8 上湾 2×150 379.784 35 MR-3排椭圆翅片管 355657 32 内蒙 936.4718
9 上湾 2×150 343.656 15 MR-3排椭圆翅片管 355657 18 内蒙 1034.922
10 蒙西 2×300 624.9 MR-3排椭圆翅片管 717000 内蒙 1147.384
由此可以看出，SPX公司在最近设计的三排管管束散热面积均有不同程度的提高，单位排汽量对应的冷却面积（m2/（t/h））分别达到：856（忻州电厂）、952（大同电厂）、1147（蒙西电厂）、936（上湾电厂），我厂仅为764。早期的榆社电厂已进行改造（增加30%的散热面积），经过与上述同类电厂比较，我厂机组散热面积严重不足。尤其在夏季高温环境，机组带负荷能力急剧下降，环境温度32℃，机组背压40KPa时，机组负荷只能带到100MW-120MW，严重影响机组的安全经济运行。
2、问题的解决办法
通过对同类电厂进行调研和反复比较论证，决定加装喷淋装置，即在空冷风机出口，装设由若干喷头组成的喷雾强化换热系统，压力水通过喷头以一定的喷射角向其四周喷射细小颗粒的雾状水滴，与风机出口的空气接触混合，通过传热、传质，形成气、汽、水混合物，水在蒸发的过程中会吸收很大的汽化潜热，可有效的降低进入散热器的空气温度，而部分未蒸发的水雾在通过换热面时还会起到强化换热的效果，加强换热面的冷却效果，从而达到提高机组真空值的目的。 3、具体设计方案
拟对我厂四台空冷机组加装喷淋系统，整个方案由空冷散热器外部供水系统、冷却三角内部喷雾系统及操作控制系统组成。
3.1空冷散热器外部供水系统
外部供水系统由供水泵、供水关断阀、调节阀及管路系统组成。为保证系统的水质要求，防止空冷换热面的结垢问题，系统应采用除盐水供水。两台1500m3除盐水箱可作为该系统的供水箱。
四台机组设置三台加湿供水泵，单台供水泵流量80t/h，扬程160米，三台供水泵两用一备，安装于化学制水车间西侧的生水泵房内。泵进出口供水管路全部采用不锈钢管。
3.2 冷却三角内部喷雾系统
喷嘴选用雾化喷射实心锥形喷嘴，此喷嘴可达到细密均匀的雾化效果，喷射区域为圆形，分布均匀，型号YN-TG-SQ-1/4，喷嘴的喷雾角度120°，流量1.1L/min。
单台机组布置640只，4台机组共2560只喷嘴。每个散热单元设置32只喷嘴。喷嘴在散热单元内部分为左右两排布置。
3.3 操作控制系统
主要是用于控制泵的启停及喷水压力、流量的调整，根据需要设计成手动控制和自动控制方式。
当系统采用手动控制方式时，可根据环境温度、机组负荷、机组背压情况，投退供水泵和调整供水流量。
喷嘴雾化效果图
系统正常运行后，每台机组用水量为40t/h时，在环境温度大于28℃的情况下，系统投用后同比机组背压可下降3kPa以上，在环境温度大于33℃的情况下，系统投用后同比机组背压可下降5kPa以上。
4、改造后的效果
喷淋投前与投后真空值对比
环境温度：28℃，全部20台风机运行，转速为109℅
负荷（MW） 主汽流量（t/h） 主汽压力（MPa） 用水量（t/h） 真空值（KPa）
#1机组 喷淋投前 145.3 492 12.3 -53.4
喷淋投后 145.3 484 13 37 -59
#2机组 喷淋投前 140 477 12.4 -54
喷淋投后 140.4 467.4 13.2 38 -60
#3机组 喷淋投前 103.9 372.3 12.2 -52.9
喷淋投后 103.9 364 12 35 -56.6
#4机组 喷淋投前 120 430 12.3 -51.9
喷淋投后 120.4 416 12.7 33 -60.9
环境温度为：33℃，全部20台风机运行，转速为109℅
负荷（MW） 主汽流量（t/h） 主汽压力（MPa） 用水量（t/h） 真空值（KPa）
#1机组 喷淋投前 140 480 11.48 -50.47
喷淋投后 142 480 12.41 39 -55.1
#2机组 喷淋投前 140 482 11.55 -50.6
喷淋投后 141 476 12.7 37 -55
#3机组 喷淋投前 109 389 10.9 -50
喷淋投后 111 391 11 38 -55
#4机组 喷淋投前 119 432 12.28 -51
喷淋投后 120 440 12.1 38 -56
由此可见，机组在同一负荷，同一运行工况下，喷淋系统投用后，大大提高了机组真空及带负荷能力，保证了机组安全经济运行。
5、结论
我厂通过采用空冷喷淋系统，大大提高机组真空和带负荷能力，有效缓解了由于空冷散热面积不足带来的不利影响。通过运行对比，改造的效果明显。此外，合理选用喷淋装置对提高空冷机组抗大风突袭能力、避免热风回流、降低机组“不满发小时数”及尖峰时刻多带负荷等也是很有效果的。
参考文献
[1] 《热力发电厂》郑体宽.北京：水利电力出版社.
[2] 《直接空冷汽轮机及其热力系统》邱丽霞等编著.北京：中国电力出版社