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摘要：由于电站中汽轮机的空冷凝汽器的技术具备高超节水的能力，其越发受到各国工业界的青睐。近年来，我国北方地区由于缺水也兴建了不少的空冷电站。电站中，空冷凝器属于较大型系统，其空冷系统性能的好坏主要由系统内部各个设备之间相互的配合情况所决定，本文即对电站中汽轮机的空冷凝汽系统作更进一步探讨。
关键词：电站；汽轮机；轮机；空冷凝器
作者简介：付小亮（1982-），男，江苏宿迁人，中科华核电技术研究院，助理工程师。（广东 深圳 518026）
中图分类号：TM621.2 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）15-0137-01
随着世界范围内水资源逐渐短缺，对于节水技术开发应用的需求越发迫切。发电相关的行业是仅次于农业灌溉使用水的用水大户，随着电力工业迅速的发展，其与社会淡水资源的紧张形成了鲜明的对比，故对于发电行业水资源的保护和节约显得越发的紧迫。由此之下，电站的汽轮机凝汽器系统，作为新型节能节水的空冷技术，受到广泛推崇。电站的空冷凝汽系统，从其设计到生产安装制造都已逐渐商业化，但就现役电站运行的情况来说，其在工程中还是存在着些许问题。
一、电站轮机凝汽设备的任务和原理
凝汽式轮机组各项的组成中，凝汽设备是较重要的一个方面。凝汽设备工作的性能会对汽轮机组的安全性与热经济性产生直接的影响。电站轮机中凝汽设备主要的任务是，将汽轮机中排汽凝结成为干净的凝结水，并在汽轮机排汽口保持并且建立规定真空度。
通常来说，降低汽轮机排汽的压力和增加汽轮机进汽的参数可以提高汽轮机理想的焓降和热效率。而降低汽轮机压力的各种方法中，最有效的就是排汽送入密闭容器（凝汽器）中，将水和空气当做冷却的介质，使排汽凝结成为水。当蒸汽凝结成为水之后，其体积会急剧减小，此时在凝汽器之内就会形成高度的真空。与此同时，再运用抽气器将漏入凝汽器中的空气持续的抽离，防止凝汽器内由于漏入过多的气体而造成其内压力的升高。以上就是凝汽设备最为基本的原理。电站中汽轮机排汽在进入凝汽器之后，热量就会由循环水泵持续送入的冷却水带走，此时排汽就会凝结成水并流进凝汽器的底部热水井中，之后再由凝结水泵送入除氧器和外加热器之中。在这个过程中，抽器还是持续不断地将抽出凝汽器中的空气，以保持凝汽器内的真空。
二、电站轮机空冷凝器的系统a
目前电站所使用的空冷凝汽系统主要有以下几种：直接空冷的系统、表凝式间接的空冷、混凝式间接的空冷。
1.直接空冷系统
直接的空冷系统是通过排汽管将汽轮机内的汽流送往室外空冷凝器中，空气通过凝汽器下方轴流风机流经散热器的表面，此时，排汽就凝结成水流入了凝结箱，之后的水冷系统和工作流程就相同了。所要特别指出的是，直接的空冷凝汽器主要由主、分冷凝汽构成。主冷凝器，又称为顺流凝汽器，以汽水顺流的形式构成了凝汽器的主体。分冷凝器，又称为逆流的凝汽器，以汽水逆流的形式组成了抽空气的区域。在直接空冷系统中，抽真空系统是最为关键的部分。在空冷凝汽器中，所有的排气管和组件都要两层的焊接结构。对于中小型的机组可以将冷凝汽器布置在汽机房的顶部，大型的机组则将凝汽器布置于紧靠汽机房的外侧。
直接的空冷系统具有较高的冷却效率，可直接通过空气来冷却汽机的排汽；占地的面积也较小；系统操作简便、设备也较少，和间接的空冷系统相比，初期的投资也较少；系统的调节也十分灵活；在冬季的时候也拥有出色的防冻性能。但是由于直接空冷的系统易受自然风的影响使新风的风温升高，会造成不经济的现象，通常称为热风回流；由于冷却风机进风口会直接暴露于环境中，易受高速环境风影响，从而造成凝汽器冷却能力的不足；直接空冷的系统中通常会有较多较多的风机，也会造成较大的噪声。
2.表凝式间接空冷系统
表凝式间接的空冷系统和常规使用的湿冷系统的结构基本相同，最大不同之处是使用干冷塔代替了湿冷塔，运用不锈钢管的凝汽器替代铜管的凝汽器，用除盐的水来替代循环水，使用密封式循环的冷却水系统替代开式循环的冷却水系统。但如果冷却水的温度发生了变化，其体积也会随之发生变化，故需要设置有膨胀的水箱，使它的顶部和冲氮的系统进行接触，以确保水质的良好。冷却塔的底部需设有贮水箱及两台输送泵，它们可以向塔内的空冷散热器进行充水。通常，散热器由椭圆形的钢管嵌套矩形的钢翅片管束构成。干冷塔装备有散热器，采用自然的通风方式。
表凝式间接的空冷系统，由于使用表面式凝汽器，分为凝结水和冷却水两个独立的系统，便于系统的操作；系统和传统的湿冷系统也相似，人员在操作时也相对简便；自然风对其的影响也较小。但表凝式间接空冷系统中，空冷塔需要较大的占地面积，其冷却水和空气需要在干冷塔表面换热器中进行热量的交换，故相对于传统的水冷塔需要更大换热的面积，由此也就需要相对于传统的水冷塔更多土地的面积；在冬季运行时，防冻的性能也较差。
3.混凝式间接的空冷系统
混凝式间接的空冷系统，主要由空冷塔和混合喷射式的凝汽器组成。该系统中的水都是具有高纯度的中性水，冷却水在凝汽器内直接和排汽互相混合并通过冷凝成水。在凝汽器出口处大约98%的水由冷却水的循环泵直接送至空冷塔的散热器内，并和空气的对流换热冷却，之后再由调压的水轮机将其送入喷射式的凝汽器中。在凝汽器的少部分出口水中，由凝结水泵通过凝结水的处理装置送机组的回热系统。在混凝式间接的空冷系统中，水轮机主要的功能是，通过对调节水轮机导叶的开度调节，确保构成均匀且微薄的垂直的水膜，以使其与排汽装置充分的接触。调压的水轮有两种主要连接方式，一种是常用的立式水轮机与立式异步交流发电机连接；另一种是卧式水轮机与卧式循环水泵、卧式电动机的同轴相连接。
混凝式间接的空冷系统，由于其凝汽器的端差比其他的空冷系统都要小，故煤耗也相对较低，热效率也较高；自然环境中的风对其的影响也比较小，通常可通过百叶窗开度来进行调节和保护。但混凝式间接空冷系统中，空冷塔的占地面积较大；由于其使用的都是混合式的凝汽器，需要将凝结水和循环冷却水互相混合，对于循环冷却水水质的要求也比较高，在运行时相对不太经济；在冬季运行时，由于其防冻的性能较差，需要运用铝管和铝翅片，确保较小的管径，防止冻损。
三、电站轮机空冷方式的选择
电站轮机各空冷的方式中，直接的空冷背压相比与间接的空冷而言偏高，此外，直接的空冷使用的是风机强制的通风冷却，其变工况的运动比较灵活，在防冻性能方面也比较优秀，可以适应年温差比较大的供热机组和地区。通常来说，直接的空冷占地面积都较小，初期的投资也较低，但是由于厂房和空冷道布置受到风向影响，使整个厂区的布置受到一定的限制。参考日后能源煤价的上涨，考量每年的总花费，间接的空冷会更加合适，且间接的空冷也不存在噪声问题。
总的来说，不论是间接的空冷系统还是直接的空冷系统，其技术都比较成熟，可根据电站具体的情况，因地制宜，通过经济技术各方面的考量来确定具体方案。
四、结语
电站汽轮机空冷凝汽器系统，由于其独特节水的优势，为富煤缺水地区建设大型的电源基地创造了有力条件，相信在之后较长的一段时间内都会具有很好发展的势头。此外，该系统是一个相对庞大的系统，拥有三种的空冷系统，三种系统各有各的优缺点，在具体确定某种空冷系统时，需要参考各类环境条件，使汽轮机的冷凝设备能发挥最大的功效。
参考文献：
[1]李睿智,陈晓峰.空冷凝汽器(ACC)数据观测及分析[J].华北电力技术,2006,(8).
[2]刘乃铎.空冷发电厂设计气温的选择[J].电力建设,2000,(7).
[3]王迎新,等.板翅式机油冷却器传热性能和阻力特性的实验[J].大连海事大学学报,2006,(2).
[4]李峰.空冷散热器的改进措施的研究[D].北京:华北电力大学,2000.
[5]赵之东,杨丰利.直接空冷凝汽器的发展和现状[J].华北电力技术,2004,(5).
（责任编辑：苏宇嵬）
关键词：电站；汽轮机；轮机；空冷凝器
作者简介：付小亮（1982-），男，江苏宿迁人，中科华核电技术研究院，助理工程师。（广东 深圳 518026）
中图分类号：TM621.2 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）15-0137-01
随着世界范围内水资源逐渐短缺，对于节水技术开发应用的需求越发迫切。发电相关的行业是仅次于农业灌溉使用水的用水大户，随着电力工业迅速的发展，其与社会淡水资源的紧张形成了鲜明的对比，故对于发电行业水资源的保护和节约显得越发的紧迫。由此之下，电站的汽轮机凝汽器系统，作为新型节能节水的空冷技术，受到广泛推崇。电站的空冷凝汽系统，从其设计到生产安装制造都已逐渐商业化，但就现役电站运行的情况来说，其在工程中还是存在着些许问题。
一、电站轮机凝汽设备的任务和原理
凝汽式轮机组各项的组成中，凝汽设备是较重要的一个方面。凝汽设备工作的性能会对汽轮机组的安全性与热经济性产生直接的影响。电站轮机中凝汽设备主要的任务是，将汽轮机中排汽凝结成为干净的凝结水，并在汽轮机排汽口保持并且建立规定真空度。
通常来说，降低汽轮机排汽的压力和增加汽轮机进汽的参数可以提高汽轮机理想的焓降和热效率。而降低汽轮机压力的各种方法中，最有效的就是排汽送入密闭容器（凝汽器）中，将水和空气当做冷却的介质，使排汽凝结成为水。当蒸汽凝结成为水之后，其体积会急剧减小，此时在凝汽器之内就会形成高度的真空。与此同时，再运用抽气器将漏入凝汽器中的空气持续的抽离，防止凝汽器内由于漏入过多的气体而造成其内压力的升高。以上就是凝汽设备最为基本的原理。电站中汽轮机排汽在进入凝汽器之后，热量就会由循环水泵持续送入的冷却水带走，此时排汽就会凝结成水并流进凝汽器的底部热水井中，之后再由凝结水泵送入除氧器和外加热器之中。在这个过程中，抽器还是持续不断地将抽出凝汽器中的空气，以保持凝汽器内的真空。
二、电站轮机空冷凝器的系统a
目前电站所使用的空冷凝汽系统主要有以下几种：直接空冷的系统、表凝式间接的空冷、混凝式间接的空冷。
1.直接空冷系统
直接的空冷系统是通过排汽管将汽轮机内的汽流送往室外空冷凝器中，空气通过凝汽器下方轴流风机流经散热器的表面，此时，排汽就凝结成水流入了凝结箱，之后的水冷系统和工作流程就相同了。所要特别指出的是，直接的空冷凝汽器主要由主、分冷凝汽构成。主冷凝器，又称为顺流凝汽器，以汽水顺流的形式构成了凝汽器的主体。分冷凝器，又称为逆流的凝汽器，以汽水逆流的形式组成了抽空气的区域。在直接空冷系统中，抽真空系统是最为关键的部分。在空冷凝汽器中，所有的排气管和组件都要两层的焊接结构。对于中小型的机组可以将冷凝汽器布置在汽机房的顶部，大型的机组则将凝汽器布置于紧靠汽机房的外侧。
直接的空冷系统具有较高的冷却效率，可直接通过空气来冷却汽机的排汽；占地的面积也较小；系统操作简便、设备也较少，和间接的空冷系统相比，初期的投资也较少；系统的调节也十分灵活；在冬季的时候也拥有出色的防冻性能。但是由于直接空冷的系统易受自然风的影响使新风的风温升高，会造成不经济的现象，通常称为热风回流；由于冷却风机进风口会直接暴露于环境中，易受高速环境风影响，从而造成凝汽器冷却能力的不足；直接空冷的系统中通常会有较多较多的风机，也会造成较大的噪声。
2.表凝式间接空冷系统
表凝式间接的空冷系统和常规使用的湿冷系统的结构基本相同，最大不同之处是使用干冷塔代替了湿冷塔，运用不锈钢管的凝汽器替代铜管的凝汽器，用除盐的水来替代循环水，使用密封式循环的冷却水系统替代开式循环的冷却水系统。但如果冷却水的温度发生了变化，其体积也会随之发生变化，故需要设置有膨胀的水箱，使它的顶部和冲氮的系统进行接触，以确保水质的良好。冷却塔的底部需设有贮水箱及两台输送泵，它们可以向塔内的空冷散热器进行充水。通常，散热器由椭圆形的钢管嵌套矩形的钢翅片管束构成。干冷塔装备有散热器，采用自然的通风方式。
表凝式间接的空冷系统，由于使用表面式凝汽器，分为凝结水和冷却水两个独立的系统，便于系统的操作；系统和传统的湿冷系统也相似，人员在操作时也相对简便；自然风对其的影响也较小。但表凝式间接空冷系统中，空冷塔需要较大的占地面积，其冷却水和空气需要在干冷塔表面换热器中进行热量的交换，故相对于传统的水冷塔需要更大换热的面积，由此也就需要相对于传统的水冷塔更多土地的面积；在冬季运行时，防冻的性能也较差。
3.混凝式间接的空冷系统
混凝式间接的空冷系统，主要由空冷塔和混合喷射式的凝汽器组成。该系统中的水都是具有高纯度的中性水，冷却水在凝汽器内直接和排汽互相混合并通过冷凝成水。在凝汽器出口处大约98%的水由冷却水的循环泵直接送至空冷塔的散热器内，并和空气的对流换热冷却，之后再由调压的水轮机将其送入喷射式的凝汽器中。在凝汽器的少部分出口水中，由凝结水泵通过凝结水的处理装置送机组的回热系统。在混凝式间接的空冷系统中，水轮机主要的功能是，通过对调节水轮机导叶的开度调节，确保构成均匀且微薄的垂直的水膜，以使其与排汽装置充分的接触。调压的水轮有两种主要连接方式，一种是常用的立式水轮机与立式异步交流发电机连接；另一种是卧式水轮机与卧式循环水泵、卧式电动机的同轴相连接。
混凝式间接的空冷系统，由于其凝汽器的端差比其他的空冷系统都要小，故煤耗也相对较低，热效率也较高；自然环境中的风对其的影响也比较小，通常可通过百叶窗开度来进行调节和保护。但混凝式间接空冷系统中，空冷塔的占地面积较大；由于其使用的都是混合式的凝汽器，需要将凝结水和循环冷却水互相混合，对于循环冷却水水质的要求也比较高，在运行时相对不太经济；在冬季运行时，由于其防冻的性能较差，需要运用铝管和铝翅片，确保较小的管径，防止冻损。
三、电站轮机空冷方式的选择
电站轮机各空冷的方式中，直接的空冷背压相比与间接的空冷而言偏高，此外，直接的空冷使用的是风机强制的通风冷却，其变工况的运动比较灵活，在防冻性能方面也比较优秀，可以适应年温差比较大的供热机组和地区。通常来说，直接的空冷占地面积都较小，初期的投资也较低，但是由于厂房和空冷道布置受到风向影响，使整个厂区的布置受到一定的限制。参考日后能源煤价的上涨，考量每年的总花费，间接的空冷会更加合适，且间接的空冷也不存在噪声问题。
总的来说，不论是间接的空冷系统还是直接的空冷系统，其技术都比较成熟，可根据电站具体的情况，因地制宜，通过经济技术各方面的考量来确定具体方案。
四、结语
电站汽轮机空冷凝汽器系统，由于其独特节水的优势，为富煤缺水地区建设大型的电源基地创造了有力条件，相信在之后较长的一段时间内都会具有很好发展的势头。此外，该系统是一个相对庞大的系统，拥有三种的空冷系统，三种系统各有各的优缺点，在具体确定某种空冷系统时，需要参考各类环境条件，使汽轮机的冷凝设备能发挥最大的功效。
参考文献：
[1]李睿智,陈晓峰.空冷凝汽器(ACC)数据观测及分析[J].华北电力技术,2006,(8).
[2]刘乃铎.空冷发电厂设计气温的选择[J].电力建设,2000,(7).
[3]王迎新,等.板翅式机油冷却器传热性能和阻力特性的实验[J].大连海事大学学报,2006,(2).
[4]李峰.空冷散热器的改进措施的研究[D].北京:华北电力大学,2000.
[5]赵之东,杨丰利.直接空冷凝汽器的发展和现状[J].华北电力技术,2004,(5).
（责任编辑：苏宇嵬）