¿Cuál es la diferencia entre una unidad de enfriamiento de aire directo de turbina de vapor y una unidad de enfriamiento de aire indirecto?

(3) Los ventiladores de ventilación forzada son ruidosos;

(4) Las plataformas de acero ocupan menos espacio que el hormigón armado torres;

(5) La eficiencia es aproximadamente un 30% mayor que la del sistema de enfriamiento indirecto, y el área de disipación de calor es aproximadamente un 30% menor que la del sistema de enfriamiento indirecto;

p>(6) El costo es económico.

2. La composición y alcance del sistema de refrigeración por aire directo

2.1 Sistema térmico del sistema de refrigeración por aire directo

El sistema de refrigeración por aire directo, es decir , el vapor de escape de la turbina ingresa directamente al condensador enfriado por aire, el agua condensada se descarga en el sistema de recuperación de calor de la unidad de turbina de vapor a través de la bomba de agua condensada.

2.2 La composición y alcance del sistema de enfriamiento directo de aire

Los equipos y tuberías en el rango desde el puerto de escape del cilindro de baja presión de la turbina de vapor hasta la entrada de la bomba de condensado incluyen principalmente:

(1 ) Tubo de escape del cilindro de baja presión de la turbina de vapor;

(2) Haz de tubos del condensador enfriado por aire

(3) Sistema de agua condensada;

(4) Sistema de extracción de aire

(5) Sistema de drenaje

(6) Sistema de ventilación; Estructura de soporte de refrigeración por aire directo;

(8) Sistema de control automático;

(9) Dispositivo de limpieza.

3. Funciones y características de cada componente del sistema de refrigeración por aire directo

3.1 Tubo de escape

Para unidades de refrigeración por aire de gran capacidad, el diámetro de El tubo de escape es relativamente grueso. La unidad de 665 MW enfriada por aire directo de la central eléctrica de Matimba en Sudáfrica tiene dos cilindros y cuatro escapes, y utiliza un tubo de escape con un diámetro de aproximadamente 2XDN5000. Según el diseño de varias centrales eléctricas domésticas refrigeradas por aire, el diámetro del tubo de escape de la unidad de 300 MW está por encima de DN5000, y el diámetro de la unidad de 600 MW es de alrededor de DN6000.

En la actualidad, después de que el tubo de escape sale de la columna A de la sala de turbinas, hay dos métodos de disposición para el tubo principal de escape horizontal, uno es un diseño de posición baja y el otro es un diseño alto. -diseño de posición. Es difícil optimizar el espesor de pared de tuberías de gran diámetro y también es uno de los puntos clave que afecta el costo del proyecto.

3.2 Dispositivo de refrigeración del condensador enfriado por aire

(1) Estructura tipo A:

Los haces de tubos de doble hilera generalmente se componen de tubos y aletas de acero. y la superficie anticorrosión está chapada en zinc. El tubo de una sola fila es un tubo de acero con aletas de aluminio soldadas sobre un tubo ovalado rectangular de gran diámetro. Su extremo superior está soldado al tubo de vapor y su extremo inferior está conectado al tubo principal de condensado. Cada 8 o 10 piezas forman una unidad de disipación de calor, y el haz de tubos de cada unidad está en un ángulo de 59,50-60,50°, formando una estructura en forma de A.

(2) Elemento de refrigeración:

El elemento de refrigeración es un tubo de aleta, que es el núcleo del sistema de refrigeración por aire. Su rendimiento afecta directamente el efecto de refrigeración del sistema de refrigeración por aire. . Requisitos básicos de rendimiento de los tubos con aletas:

A. Buena resistencia a la corrosión atmosférica; f. Resistencia a la presión suficiente, pequeña caída de presión en la tubería: g. Pequeña resistencia al aire h.

El elemento de refrigeración del condensador enfriado por aire utiliza tubos de varias filas con tubos redondos y aletas, como los elementos de refrigeración tipo Foucault. Más tarde se convirtió en un manguito de tubo ovalado de gran diámetro y aletas rectangulares como tubos de dos hileras. Recientemente, se ha desarrollado un tubo con aletas de tubo plano de gran diámetro, también llamado tubo de una sola fila. Cabe decir que estos tres elementos refrigerantes se han utilizado con éxito en sistemas de refrigeración directa por aire. Actualmente, el principal fabricante de tubos de acero de varias hileras es la empresa alemana BDT, cuya base de producción nacional se encuentra en Zhangjiakou. El principal fabricante de tubos de doble hilera es GEA (Alemania), y las bases de producción nacional son Jieyi Company y Harbin Air Conditioning Co., Ltd. en Taiyuan. La antigua empresa belga HAMON produce tubos de una sola hilera y no tiene líneas de producción nacionales; .

Después de ser adquirida por la sede de la BDT el año pasado, se fusionó con la BDT para formar la misma empresa. Este año, se pusieron en marcha dos líneas de producción en Tianjin. Hasta ahora, tres tipos de tuberías cuentan con líneas de producción conjuntas en China o se producen de forma independiente.

(3) Composición de tubos de doble hilera

Tubo de acero ovalado con aletas de acero, diámetro 100X20mm, envuelto con aletas rectangulares soldadas. Los extremos del tubo son semicirculares y el medio es rectangular. Primero, el espacio entre las aletas del tubo interior en el lado receptor de aire es de 4 mm y el espacio entre las aletas del tubo exterior es de 2,5 mm. El espacio entre los tubos es de 50 mm y el número de tubos se puede cambiar según el área de disipación de calor. Varios tubos forman un haz de tubos y cada 8 o 10 haces de tubos forman una unidad de disipación de calor. Los dos haces de tubos forman una estructura en forma de A a aproximadamente 60 grados. Estructura de tubo de una hilera: tubo de acero ovalado y aleta de acero, diámetro 200×20 mm, semicircular en ambos extremos y rectangular en el medio. Aletas serpentinas, soldadas sobre tubo de acero ovalado.

El extremo inferior del tubo de aletas está conectado a un tanque de recogida de agua para recoger el agua condensada. El tanque de recolección de agua está conectado a la unidad de contracorriente. Hay un puerto de escape en la raíz del tubo de la unidad de contraflujo.

(3) Disposición de la unidad de refrigeración

Cada unidad está dispuesta verticalmente y paralela a la dirección de la sala de turbinas y se puede dividir en columnas y filas. Las unidades de 300MW están dispuestas en 6 filas, 4 filas o 5 filas de unidades, con un número total de 24 o 30 unidades; las unidades de 600MW están dispuestas en 8 filas, 6 filas, 7 filas u 8 filas de unidades, con un total; número de 48, 56 o 64 unidades de refrigeración. Estructura Ko

La unidad de disipación de calor se puede dividir en una unidad de flujo directo y una unidad de contraflujo. El flujo en paralelo significa que el vapor fluye de arriba hacia abajo y el condensado fluye de arriba hacia abajo. Cuando el vapor en la unidad aguas abajo no se puede condensar completamente, el vapor restante se condensa en la unidad a contracorriente. Las direcciones de flujo del vapor y el condensado son opuestas, es decir, el vapor fluye de abajo hacia arriba y el agua fluye en la dirección opuesta desde arriba. hasta abajo.

Como todos sabemos, siempre hay gases no condensables que se mueven con el vapor en el vapor de funcionamiento de la unidad. El dispositivo de contraflujo se utiliza principalmente para eliminar gases no condensables y evitar la congelación en zonas frías.

En áreas frías, la relación de área de las unidades aguas arriba y aguas abajo es aproximadamente 5: 1, y el número de unidades es aproximadamente 2,5: 1. Cada fila de radiadores de la unidad de 600 MW son 2 juegos de unidades de contraflujo. , y cada fila de radiadores de la unidad de 300MW es una unidad de contracorriente de 1 grupo. La suma de las áreas de disipación de calor de las unidades aguas arriba y aguas abajo de cada unidad es el área total de disipación de calor. Esta área necesita un cierto margen en verano porque la contaminación real en las aletas del haz de tubos es mayor que el valor experimental, la velocidad instantánea del viento en áreas con mucho viento es superior a 4,0 m/s y la calidad del procesamiento mecánico del haz de tubos está defectuoso, especialmente el campo de temperatura cambia después de que la planta de energía se pone en funcionamiento. La temperatura es más de 2,0 °C más alta que la temperatura medida por la estación meteorológica, y la temperatura cae entre ciudades en 3,0 °C. Estos problemas requieren atención. .

3.3 Sistema de extracción

El extremo superior del haz de tubos de la unidad de contraflujo está equipado con un puerto de escape, y el puerto de escape está conectado a la bomba de extracción. La bomba de succión está succionando, funcionando y arrancando. El tiempo de inicio de la inhalación es corto. El volumen del sistema de la unidad de 300 MW es de aproximadamente 5300 m3 y la contrapresión se reduce, acercándola a la contrapresión operativa. Tarda unos 40 minutos.

Preste atención a la presión parcial del vapor y los gases no condensables al bombear, y no bombee vapor al bombear. El sistema de bombeo también garantiza la contrapresión del sistema.

3.4 Sistema de agua de condensación

En el tanque colector de agua en el extremo inferior de la unidad de enfriamiento, el agua condensada recolectada del haz de tubos con aletas fluye hacia el suelo de la plataforma o el pozo caliente. debajo del suelo, y luego se envía al tanque de agua condensada. El condensado se bombea de regreso al sistema térmico.

3.5 Sistema de ventilación

En la actualidad, los sistemas de refrigeración por aire directo utilizan ventilación forzada y se deben utilizar ventiladores de flujo axial de gran diámetro para unidades de refrigeración por aire grandes. La velocidad del aire se puede ajustar mediante velocidad única, velocidad doble o conversión de frecuencia. Según las condiciones de ingeniería, se pueden seleccionar uno o varios esquemas de combinación de optimización. De acuerdo con la experiencia actual de diseño y operación en el país y en el extranjero, en áreas frías o áreas con grandes diferencias de temperatura entre el día y la noche, se utiliza la regulación de velocidad de frecuencia variable para facilitar el funcionamiento del ventilador en condiciones de trabajo variables y reducir el consumo de energía de la fábrica. Para reducir el número de ventiladores, se suelen utilizar ventiladores de flujo axial de gran diámetro, con diámetros de 9,14 my 10,36 m respectivamente. La caja reductora es propensa a fugas de aceite y desgaste, por lo que actualmente es más seguro utilizar equipos importados; . Existe una empresa conjunta nacional que fabrica reguladores de velocidad de frecuencia variable, lo que reduce en gran medida el costo en comparación con los equipos importados. Para reducir el ruido, la selección de las aspas del ventilador es muy importante. Las hojas están hechas de fibra de vidrio, que es relativamente duradera y no debe dañarse. En los últimos años, mi país ha impuesto requisitos cada vez más estrictos sobre el ruido generado por las centrales eléctricas refrigeradas por aire directo. De acuerdo con los requisitos de la norma Clase III de la "Zona industrial estándar de protección ambiental", el nivel de presión sonora del ventilador a 150 m de distancia de la plataforma del condensador enfriado por aire no debe exceder los 65 dB (A) durante el día y los 55 dB (A) durante el día. noche. La elección del ventilador suele ser un ventilador de bajo ruido o de ruido ultrabajo. En la actualidad, es difícil que el nivel de producción nacional de este tipo de ventiladores cumpla con los requisitos de las normas de ruido. Generalmente, los ventiladores de flujo axial importados producidos por la empresa italiana COFIMCO y la empresa polaca HOWDEN son sensibles a los cambios en el ambiente, la temperatura, la carga unitaria y otros factores en los sistemas de enfriamiento de aire directo, y cambian con frecuencia. Para lograr las tres tareas anteriores, el sistema de control automático debe controlar el flujo de aire y el flujo de vapor. Para las unidades de radiadores, es necesario instalar una bomba de limpieza para eliminar la suciedad de los tubos de aletas, como los residuos y el polvo causados ​​por los fuertes vientos. La limpieza implica aire a alta presión o agua a alta presión, siendo esta última mejor que la primera. La presión de la bomba de agua de alta presión es de 130 ram (presión atmosférica), 10 toneladas por hora. En términos generales, la estructura de soporte de limpieza anual es el principal equipo de carga de la unidad de enfriamiento de aire directo. La parte superior es una estructura de celosía de acero y la parte inferior es una columna y cimientos de hormigón armado. Bajo diversas cargas, el sistema estructural es grande y complejo. En el extranjero ya tenemos experiencia madura en diseño y fabricación.

En comparación con el nivel avanzado internacional, la investigación actual de mi país sobre la estructura de soporte de unidades de refrigeración directa por aire a gran escala es relativamente tardía y es necesario desarrollar el diseño y el cálculo mecánico de la estructura de soporte. Las vigas de acero estructurales de soporte de varias centrales eléctricas refrigeradas por aire actualmente en construcción en China están diseñadas por empresas extranjeras.

4. ¿Qué cuestiones hay que estudiar en el sistema de refrigeración por aire directo?

El sistema de refrigeración por aire directo está todavía en sus primeras etapas en mi país y falta experiencia en diseño y funcionamiento. Los propietarios de centrales eléctricas no sólo están preocupados por la economía de la optimización del diseño del sistema de refrigeración por aire, sino también por la seguridad del sistema de refrigeración por aire. La llamada seguridad incluye principalmente dos aspectos: en primer lugar, si las altas temperaturas en verano pueden garantizar el pleno desarrollo de los puntos de evaluación del diseño y, en segundo lugar, si pueden prevenir eficazmente la congelación a bajas temperaturas en invierno. Por lo tanto, en el diseño y operación de sistemas de enfriamiento de aire directo, es necesario estudiar y resumir los siguientes temas:

4.1 Impacto de los vientos fuertes

Los sistemas de enfriamiento de aire directo son sensibles a Diferentes direcciones y velocidades del viento, especialmente cuando la velocidad del viento excede los 3,0 m/s, tendrá un cierto impacto en el efecto de disipación de calor del sistema de enfriamiento de aire. Especialmente cuando la velocidad del viento excede los 6,0/s, causarán diferentes direcciones del viento. reflujo de calor al sistema de refrigeración por aire e incluso reducir la eficiencia del ventilador. Para minimizar el impacto de los vientos fuertes, en el diseño se debe estudiar el período de alta temperatura en verano, se debe evitar la dirección del viento con mayor frecuencia a una determinada velocidad del viento y la distancia al tren. A incluso debería ampliarse adecuadamente. Durante la operación, se recopilan datos relevantes a través de observaciones meteorológicas, resumidos de acuerdo con los cambios en la carga de generación de energía de la central eléctrica, y se realizan los modelos físicos necesarios o las pruebas de simulación numérica antes de la implementación del proyecto para guiar el diseño, la comparación y el resumen de los datos recopilados en operaciones futuras.

4.2 Retorno de aire caliente

Cuando la unidad de potencia está en funcionamiento, el aire caliente descargado por el aire frío a través del radiador se eleva en forma de penacho. Cuando sopla un viento fuerte desde detrás del horno hacia el radiador de la plataforma y la velocidad del viento excede los 8 m/s, la columna se destruye y el aire caliente regresa. La presión del viento detrás del horno reduce el flujo ascendente del aire caliente hasta debajo de la plataforma de acero y el ventilador aspira el aire caliente en forma de recirculación de aire caliente. Incluso los ventiladores de la fila más exterior giran en dirección opuesta. Durante el proyecto, se agrega una pared protectora contra el viento para superar el reflujo de aire caliente. La altura de la pared protectora contra el viento debe estar determinada por el diseño.

4.3 Altura de la plataforma

La altura de la plataforma de la estructura de soporte se debe considerar de manera integral junto con la planificación general de la planta de energía y los requisitos del propio sistema de enfriamiento de aire. El principio para determinar la altura de la plataforma es garantizar que haya suficiente espacio debajo de la plataforma para que el aire pueda fluir hacia el ventilador sin problemas. Cuanto más alta sea la plataforma, mejor será la entrada de aire, pero aumentará el coste de ingeniería. Actualmente no existe una fórmula teórica perfecta sobre cómo determinar razonablemente la altura de la plataforma. Solo podemos calcularla basándonos en la experiencia habitual. La forma de resolver este problema es investigar y resumir un conjunto de métodos de cálculo ideales basados ​​en muchos años de experiencia, mediante cálculos de modelos en diferentes condiciones y pruebas durante operaciones de campo.

4.4 Protección anticongelante

El anticongelante del sistema de refrigeración directa por aire es un tema importante que afecta al funcionamiento seguro de la central eléctrica. A juzgar por la experiencia extranjera en diseño y operación, existen muchas medidas para garantizar que el anticongelante sea eficaz.

A. El diseño adopta una relación de área de avance y contraflujo razonable, es decir, la estructura K/D. "K/D" toma un valor pequeño en áreas muy frías y un valor grande en áreas cálidas.

B. Agregue una pared que bloquee el viento para evitar vientos fuertes.

C. Utilice un ventilador reversible para formar una circulación interna de aire caliente.

d. Calcule correctamente la relación entre la presión de escape de la turbina y la temperatura ambiente para determinar el modo de funcionamiento razonable del ventilador.

E. Detenga primero el ventilador de la unidad aguas abajo y luego detenga el ventilador de la unidad de contraflujo.

F. Controlar estrictamente el grado de subenfriamiento del agua condensada.

G. Controle estrictamente la temperatura de salida del haz de tuberías de contracorriente y ajuste el tiempo de funcionamiento del ventilador de contracorriente de manera oportuna. Las anteriores son algunas medidas para la protección anticongelante en diseño y operación. Aún es necesario estudiar y resumir cómo aplicarlos de manera razonable y adecuada en el diseño y en el sitio de acuerdo con diferentes condiciones de ingeniería.

5. Condiciones de funcionamiento de la turbina refrigerada por aire

5.1 Condiciones de funcionamiento de la turbina refrigerada por aire

Condiciones A.TRL-condiciones de capacidad

B.T— Condiciones MCR - condiciones máximas continuas

Estado C.VWO - estado de válvula completamente abierta

Condiciones de trabajo D.THA - condiciones de trabajo nominal

E . Bloqueo de contrapresión.

5.2 Relación de coincidencia de unidades enfriadas por aire

(1) La capacidad de la caldera debe coincidir con la ingesta de vapor de la turbina de vapor en condiciones de funcionamiento VWO;

( 2) Generación de energía La potencia continua máxima de la máquina coincide con la unidad;

(3) La relación coincidente del dispositivo de enfriamiento de aire debe cumplir las siguientes condiciones al mismo tiempo:

A. La capacidad del dispositivo de enfriamiento de aire debe garantizar T- por debajo de la temperatura especificada en verano. Potencia nominal en condiciones de operación MCR, y dejando una cierta unidad de enfriamiento de aire o un margen de volumen de aire equivalente;

B. condiciones de temperatura máxima anual, el valor de contrapresión del vapor de entrada del dispositivo de enfriamiento de aire en condiciones de funcionamiento VWO. Hay un margen de más de 15 kpa entre el límite de contrapresión de seguridad de la unidad para adaptarse a una operación segura bajo cambios ambientales desfavorables de la velocidad del viento;

C. Cuando el ventilador de la unidad de refrigeración por aire se apaga o se inspecciona, la contrapresión de la unidad para el funcionamiento normal está dentro del rango de contrapresión limitado.

6. Conclusión

El diseño del sistema de refrigeración por aire directo para grandes unidades generadoras se aplicó tarde en mi país, e incluso más tarde en Mongolia Interior. En la actualidad, las centrales eléctricas refrigeradas por aire como Shangdu Power Plant, Fengzhen Phase III, Tuodian Phase III y Wulashan solo han entrado en la etapa de diseño de construcción detallado o de licitación y carecen de experiencia en diseño y operación.