国内混合式凝汽器的间接空冷系统的构成及作用
在一个夹角为60°左右的三角形钢构架的两边固定两个冷却住,第三边为空气通道。在最低环境和温度低于0℃时,空气通道上设置百叶窗,用来调节冷却性能,避免冬季冷却水温过低冻坏散热器。三角形组件是安装基本单元,因其为三角形,所以称作冷却三角,冷却三角还含有三角形盖板、底板、四个支承螺柱、四个像胶软管及轨道等部件。
喷射式凝汽器是混合式间接空冷系统的主要配套设备。喷射式凝汽器主要靠喷嘴将冷却水喷出,形成水膜,与汽轮机排汽非间接接触进行热交换。
外壳与表面式凝汽器相同,由钢板焊接面成。由于凝汽器内部处于真空状态,外部是大气压力,外壳要承受100KPa的压力。为满足强度要求,除外壳钢板较厚(12~14㎜)外,在内部还设有加固肋。
多个冷却三角沿自然通风冷却塔外围竖直布置。为了运行操作调节方便,将这些冷却三角分成若干组。每组设有进出水母管,母管上装有电动阀及放水阀。充水系统、放水系统及控制管理系统均以一组为一个单元。由于每组冷却三角在塔内呈扇形布置,故简称冷却扇形段。
防止因冻坏散热器而影响机组正常发电运行的防冻措施多种多样,但用得最多和最有效的是装设进风侧百叶窗。
国内混合式凝汽器的间接空冷系统主要由喷射式凝汽器和空冷塔构成并装有带百叶窗的冷却三角在空冷塔内部进行换热。为实现总系统的功能,还需要冷却三角的支撑钢结构和塔内的其它附属设备。
热井是一个很大容积的空腔,腔内只有支撑外壳的结构。下部出口处装有粗、细滤。启动时,滤网可防止污物进入循环水泵,尤其是机组第一次启动更为必要。正常运行时可取出细网,只用粗网。
凝汽器能过喉口部与汽轮机低压缸直接连接,凝汽器下面为弹簧支座,以承受热膨胀引起的位移。
空冷塔基本功能是布置和支承散热器及有关管道,完成被冷却介质(循环冷却水)与冷却介质(空气)之间的热交换任务,为冷却散热器提供足够数量的空气流,并保证通过冷却散热器实现循环冷却水与空气之间的热量传递。空冷塔与湿冷塔差别不大。
每个冷却柱可由1-4个冷却元件串联组成。两个冷却元件的管板用螺栓与连接板固定。冷却柱上下两端分别与顶部水室及底部水室相连,水室与冷却元件管板间用U形螺栓固定。组装冷却柱时,两端铝管连接处均装有O形橡胶圈密封。下部水室设有进水口与出水口,中间设有隔板,使水流进入一半(三排)管子,至上部水室后折回另三排子,形成双流程。上部水室留有排气口,以便连接立管排空气系统。水室材料为铝合金,分别焊接制成。冷却柱标准长度有5、10、15、20m四种。
钢结构是支撑部件,是空冷器的刚性“骨架”。钢结构的高度与三角形高度对应,亦有10m、15m和20m三种常用型号规格。钢结构由柱、梁和拉杆等零部件螺接而成,是三角形框架式结构,夹角~60°。其迎风侧安装百叶窗,其柱和梁所组成的左、右长方框格内分别安装左式冷却柱和右式冷却柱,并且使冷却柱成~60°夹角。钢结构的结构设计应满足:钢结构的功能要求;承载的安全性;结构相对比较简单、轻便,便于组装、运输和安装。柱体是用4mm厚的钢板滚压成型,其异形截面设计完全是为满足钢结构的功能要求(图八:支撑钢结构)。
铝管铝翅片散热器也称为福哥型散热器,它是混合式间接空冷系统的主要设备。福哥型散热器的传热元件铝管铝翅片均为纯铝(99.5%)制成,它具有以下特点:
(1)铝的传热系数比钢高。在同等条件下,采用铝制散热器的片数为铝制散热器少。
(2)铝的相对密度比钢小,铝为2.71,钢为7.85,加之铝管壁比钢管壁薄一倍,因此每个铝管铝翅片散热器冷却三角比钢管钢翅片散热器的冷却三角轻15t。安装费用和运输费用都比较低。
蒸汽与冷却水进行热交换被冷却冷凝为凝结水后,仍残留着一部分蒸汽-空气混合物。为减少热损失及凝结水损失,用抽气器将这部分蒸汽-空气混合物抽入后冷却器进一步冷却。冷却水一小部分经水室进行后冷却器,利用淋水盘形成的水膜与混合气体再次接触而使剩余部分蒸汽凝结。最后,空气由排空气口抽出,经抽气器排入大气。进入后冷却器的冷却水量为总量5%~10%。
(3)铝管铅翅片散热器加工简单,铝的延展性好,容易加工。铝翅片用冲压法成型,铝管与铝翅片采用胀接,制造速度较快。
管束长4840㎜,宽599㎜。每个管束由60根长4840㎜、φ17.75×0.75㎜圆铝管和1666片大板翅片及5块加强板组成。60根铝管分6排错列布置。管子及翅片的材料为纯铝,加强板材质为铝合金。加强板外形似工字钢。高170㎜,长599㎜,厚6㎜,中间留孔,管子由孔穿过。
由于凝汽器是真空容器,为了能够更好的保证严密性,对外壳的焊接质量发展要求高。根据焊接部位的重要程度,将凝汽器各部位的焊接要求分为三等,并在设计图上说明。为便于运输,制造时将凝汽器适当分段,运到工地再组装。
水室呈三角形,高约1m,宽0.4。水室的两侧壁上装有精密铸造的双孔铸铁喷嘴。喷嘴孔径为15㎜或13㎜。两个喷嘴水平间距120㎜,第二行喷嘴与第一行喷嘴错开30㎜布置,两行为一组,组间距离300㎜。一般垂直方向设5行(有一组仅一行),至多不超过8行。13㎜喷嘴前冷却水的压力为15KPa时,每个喷嘴的喷水量约为5.22m3/h。根据冷却水量除以每个喷嘴水量,可行出喷嘴数;再根据布置条件,决定水室长度及水室数。每个水室间均用钢板隔开,以便形成水膜。
散热器充水、排水、分段运行时,都可通过调节百叶窗的开度来控制循环水的温度。通过调节百叶窗的开度可调节冷却负荷的范围达其设计值的5%。环境最低温度在0℃以下的电厂,其散热器应装设百叶窗。
百叶窗的控制装置,以前多采用线性操纵器,即力杆与每一窗叶相联的连杆长度相同,这样当力杆动作时,整个百叶窗每一窗叶的开启程度都相同。通过大量的试验研究发现,由于百叶窗很高(可达15-20m),所以当百叶窗的上部窗叶和下部窗叶开启同一角度时,下部窗叶平面已与气流方向相切,但上部窗叶平面与气流方向仍呈一交角,实际下增加了气流阻力。现改为非线性操纵机构设计,使力杆动作时窗叶开启的角度从下向上依次递减,有效地降低了气流阻力。