《空冷导则1总体性能》

中国电力工程顾问集团公司企业标准 Standard of China Power Engineering Consulting Group Corporation

Q/DG 1-A006.1—2007

大型直接空冷系统设计导则 第1部分：直接空冷系统总体性能

设计导则

Design Guidelines for Large Air Cooled Condenser System

Part 1: Design Guidelines ——

Overall Performance of Air Cooled Condenser System

2007-12-29发布 2007-12-29实施 中国电力工程顾问集团公司发布

目 次

前 言 ......................................................................... II

1 范围 (1)

2 规范性引用文件 (1)

3 术语和定义 (1)

4 一般性规定 (3)

5 主机主要技术条件 (4)

6 空冷系统设计气象资料 (6)

7 冷却单元 (7)

8 直接空冷系统设计参数选择 (8)

9 直接空冷系统热力计算和空气动力计算 (9)

10 直接空冷系统优化计算 (13)

11 直接空冷系统设备选择 (14)

12 直接空冷系统总体布置 (15)

13 直接空冷系统性能验收试验 (16)

14 直接空冷系统运行与控制 (16)

前 言

本标准是根据中国电力工程顾问集团公司《关于下达2005年度中国电力工程顾问集团公司新开科技项目计划的通知》（电顾科技﹝2005﹞43号）的安排编制的。

中国电力工程顾问集团公司企业标准——《大型直接空冷系统设计导则》为系列标准，设计导则由以下9个部分组成：

第1部分：直接空冷系统总体性能设计导则；

Part 1: Design guidelines— Overall Performance of Air Cooled Condenser System 第2部分：直接空冷供气系统设计导则；

Part 2: Design guidelines— Air Supply System

第3部分：直接空冷排汽管道设计导则；

Part 3: Design guidelines— Exhaust Steam Dust

第4部分：直接空冷抽真空系统设计导则；

Part 4： Design guidelines— Vacuum Extraction System

第5部分：直接空冷凝结水系统设计导则；

Part 5： Design guidelines— Condensate system

第6部分：直接空冷凝汽器冲洗系统设计导则；

Part 6： Design guidelines— ACC Cleaning System

第7部分：直接空冷系统仪表与控制设计导则；

Part 7: Design Guidelines— I & C System

第8部分：直接空冷凝汽器支撑结构设计导则；

Part 8: Design Guidelines— Support Structure

第9部分：直接空冷凝结水精处理系统设计导则；

Part 9: Design Guidelines— Condensate Polishing System

汽轮机冷端冷却采用空冷技术，是缺水地区发展燃煤电站的有效途径，当前空冷机组耗水指标可以降低到0.15 m3/s·GW以下。我国自1982年引进喷射式凝汽器间接空冷系统以来，相继有50余台空冷机组投入商业运行，节水效果显著，但基本上由国外公司负责空冷系统的设计和供货。中国电力工程顾问集团公司针对中电投通辽电厂三期1×600MW直接空冷机组开展直接空冷设计技术攻关，现已基本掌握了关键设计技术。

在总结近期直接空冷电站设计和运行等方面经验的基础上，中国电力工程顾问集团公司研发中心组织编写《大型直接空冷系统设计导则》(以下简称“本标准”)，供集团公司内部工程技术人员在

直接空冷电站空冷系统设计时使用。

本标准是中国电力工程顾问集团公司系列标准《大型直接空冷系统设计导则》的第1部分，适用于大型空冷电站单机容量为300MW～600MW级机组的机械通风直接空冷系统总体设计，1000MW级及其它容量机组的直接空冷系统参考使用。

本标准由中国电力工程顾问集团公司标准化工作技术标准委员会提出并归口。

本标准由中国电力工程顾问集团公司研发中心起草并负责解释。

本标准的主要起草人：孙锐、詹扬、柴靖宇、刘欣、惠超。

本标准将根据使用情况进行升版或修订，建议使用者使用最新版本，并及时将发现的问题和对本标准的修订建议反馈给起草单位。

大型直接空冷系统设计导则

第1部分：直接空冷系统总体性能设计导则

1 范围

本标准规定了大型空冷电站直接空冷系统主要设计原则，计算方法等。

本标准适用于大型空冷电站单机容量为300MW～600MW级机组的机械通风直接空冷系统,1000MW 级及其它容量机组的直接空冷系统参考使用。

2 规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。对注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

GB 12348-1990 工业企业厂界噪声标准

GB 3096-93 城市区域环境噪声标准

GB 50229－2006 火力发电厂与变电所设计防火规范

DL 5000-2000 火力发电厂设计技术规程

DL/T 5339-2006 火力发电厂水工设计规范

DL/T 712-2000 火力发电厂凝汽器管选材导则

DL/T 5054-1996 火力发电厂汽水管道设计技术规定

DL/T 5153-2002 发电厂厂用电设计技术规定

DL/T 5175-2003 火力发电厂热工控制系统设计技术规定

DLGJ 102-91 火力发电厂环境保护设计规定（试行）

DL 5053-1996 火力发电厂劳动安全和工业卫生设计规程

DL/T 892-2004 电站汽轮机技术条件

GB 50140-2005 建筑物灭火器配置设计规范

DL/T 552-95 火力发电厂空冷塔及空冷凝汽器试验方法

VGB-R131me-1997 真空状态下空冷凝汽器验收试验测量及运行监控

3 术语和定义

3.1

典型年

从当地的气象资料中求出多年（一般为近期10年）的年平均气温，然后再求出最近5年内各年按小时气温统计的算术年平均值，将这算术年平均值逐一与多年年平均气温比较，其中与多年年平均气温最相近的一年被认为是典型年。

3.2

空冷汽轮机

采用空气带走排汽凝结时放出热量的汽轮机。

3.3

空冷机组

汽轮机冷端冷却采用空冷系统的汽轮发电机组。

3.4

直接空冷系统

以空气作为冷却介质，通过空冷凝汽器将汽轮机的排汽直接冷却凝结成水的一种冷却系统。 3.5

空冷凝汽器(简称ACC)

以空气作为冷却介质，使汽轮机的排汽直接冷却凝结成水的一种散热设备。

3.6

设计气温

空冷系统设计时所选取的环境干球温度，根据典型年“气温-小时”分布的加权平均值来确定。

3.7

设计背压

通过空冷系统优化确定的对应“设计气温”下的汽轮机背压值。

3.8

管束

一定数量的翅片管按规定方式排列在一起的组合体。

3.9

冷却单元

直接空冷系统中由若干块管束和一套风机组组成的一个功能单元。

3.10

总散热面积

与冷却空气接触的所有传热元件的总外表面积。

3.11

迎风面积

空冷凝汽器管束外框内壁以内的水平投影面积。

3.12

迎面风速

冷空气通过空冷凝汽器管束迎风面的平均风速。

3.13

总传热系数

传热温差为1℃时，单位散热面积在单位时间内的散热量。

3.14

过冷度

汽轮机排汽饱和蒸汽温度与凝结水箱入口凝结水温度的差值。

3.15

外界风设计风速

空冷系统设计所选取的在空冷凝汽器上方约1m高处无干扰的环境风速，在此风速以下保证空冷系统性能。

3.16

初始温差（简称ITD）

汽轮机排汽的饱和蒸汽温度与空气干球温度之差值。

4 一般性规定

4.1 根据国家产业政策，在水资源匮乏地区建设火力发电厂，汽轮机组的循环冷却系统应采用空冷系统。

4.2 建厂地区可提供水资源，但水资源费高，取水工程量大，投资较高时，应通过技术经济比较确定是否采用空冷系统。

4.3 直接空冷系统和间接空冷系统的节水效果相同，但各有其特点，需结合工程具体条件，通过充分的技术经济比较后择优选用。一般情况下，建议空冷系统型式选取原则如下：

4.3.1 在严寒地区，间接空冷系统没有落实可靠的防冻措施的情况下，宜采用直接空冷系统。4.3.2在风场流态较稳定的地区，宜采用直接空冷系统；在暴风雨较多、风场流态紊乱的地区，宜采用间接空冷系统。

4.3.3若周围环境噪音标准要求很高，采用直接空冷系统降噪措施费用较高，经济上不合理时，宜采用间接空冷系统。

4.3.4 若场地布置对直接空冷装置的通风极其不利时，宜采用间接空冷系统。

注：严寒地区是指累年最冷月平均温度不高于－10℃的地区；寒冷地区是指累年最冷月平均温度低于0℃但高于－10℃的地区。

4.4 空冷电厂的设备选型与空冷汽轮机、空冷凝汽器、大型空冷风机等设备的设计、制造水平密切相关，设计中应充分掌握相关设备的技术性能和使用条件，择优选用。

4.5空冷电厂应通过优化确定机组的冷端参数，在确保安全可靠和经济运行的前提下，以合理的投资获得最大的综合经济效益。

4.6在初步可行性研究阶段，应根据国家产业政策和水资源状况，研究确定是否采用空冷机组，如果确定采用空冷机组，同时研究是否需要设立现场气象观测站。

4.7 在可行性研究阶段，应根据当地气象资料和布置条件，研究确定空冷系统型式。对空冷系统进行初步优化，选择合理的汽轮机参数和空冷系统参数，确定空冷汽轮机和空冷系统的主要技术原则。研究是否需要进行风洞物模试验（或数模试验）。

4.8 在初步设计阶段，应根据确定的空冷汽轮机参数、拟选定空冷凝汽器管束参数和空冷风机参数进一步优化确定空冷系统的规模。

4.9在空冷电厂的设计中，应充分收集当地的气象资料，并认真分析工程气温和风场条件。当地气象站资料不能代表厂址处的现场气象条件时，宜设临时气象观测站进行现场气象观测，并根据测试结果与气象站资料进行对比分析。现场气象观测站一般按以下原则考虑设置：

4.9.1在山区建设电厂，当地气象站与厂址之间有高山阻隔时应设现场气象观测站。

4.9.2在平原地区建设电厂，经分析厂址处气象资料与气象站资料有较大偏差时应设现场气象观测站。

4.10 对直接空冷系统，当符合下列条件之一时，考虑进行数值模拟和（或）风洞物模试验。

4.10.1厂址周围地形复杂，高大障碍物较多，对风场有干扰。

4.10.2 直接空冷机组规划布置2台以上，且沿空冷平台纵向风频较高。

4.10.3 总平面布置上难以避免夏季主导或次主导风向从炉后吹来。

4.10.4 湿冷电厂扩建空冷机组时或不同容量的空冷机组扩建。

4.10.5 其它特殊情况下有充分理由。

对需要进行数值模拟和（或）风洞物模试验的厂址，最终总平面布置格局和空冷系统的布置要结合试验结果确定。

5 主机主要技术条件

5.1 空冷机组的设计思路

根据我国空冷机组是在湿冷机组基础上研发的具体情况，空冷机组设计思路应为：在不改变成熟的、通过运行考验的原型湿冷汽轮机进汽量的基础上，优化低压模块，保持原型机高中压缸效率，保持原型机组的锅炉容量不变，尽量减少空冷机组研发投入和风险，满足电站对空冷机组的要求。

5.2 空冷汽轮机工况定义及铭牌出力工况的确定

为提高空冷机组的实际发电能力和运行经济性，保证汽轮机高中压缸的安全性、可靠性和经济性，促进空冷机组的优化和定型设计，并同时兼顾目前电网负荷及调度方式的现状，空冷汽轮机工况定义及铭牌出力工况确定如下：

5.2.1 对夏季不出现最大用电负荷的电网，或不强制要求机组夏季满发时，推荐以TMCR工况出力作为机组铭牌出力。

当以TMCR工况出力作为机组铭牌出力时，汽轮机主要技术条件如下：

a) TMCR工况进汽量按原型汽轮机（湿冷）TMCR进汽量确定。

b) 空冷汽轮机VWO工况进汽量按汽轮机TMCR进汽量的1.03~1.05倍确定。

c)根据TMCR流量下汽轮机出力－背压数据、空冷凝汽器背压－环境温度曲线，得出机组在

各环境温度下出力。

此条件下汽轮机工况定义如下：

a） 最大连续功率（TMCR）

是指在额定的主蒸汽及再热蒸汽参数下，主蒸汽流量为原型汽轮机TMCR进汽量，规定的年加权平均背压，补给水率为0%及回热系统正常投入，扣除非同轴励磁、润滑及密封油泵等的功耗，在额定功率因数、额定氢压（氢冷发电机）下发电机端输出的功率。该功率为铭牌功率，并能在保证的寿命期内安全连续运行。

b) 阀门全开功率（VWO）

是指在额定主蒸汽及再热蒸汽参数下，主蒸汽流量为调节阀全开时的进汽量（按汽轮机TMCR 工况进汽量的1.03~1.05倍确定），规定的年加权平均背压，补给水率为0%及回热系统正常投入，扣除非同轴励磁润滑及密封油泵等的功耗，在额定功率因数、额定氢压（氢冷发电机）下发电机端输出的功率。

c）阻塞背压工况

是指在额定主蒸汽及再热蒸汽参数下，主蒸汽流量与TMCR工况进汽量相同，在阻塞背压条件下，补给水率为0%及回热系统正常投入，扣除非同轴励磁润滑及密封油泵等的功耗，在额定功率因数、额定氢压（氢冷发电机）下发电机端输出的功率。

5.2.2 在电网夏季负荷较高并要求机组夏季满发时，可考虑以TRL 工况出力作为机组铭牌出力。此条件下汽轮机工况定义如下：

a） 额定功率或铭牌功率（TRL）

是指在额定的主蒸汽及再热蒸汽参数、规定的满发背压，补给水率3%，主蒸汽流量为额定进汽量，回热系统正常投入条件下，扣除非同轴励磁、润滑及密封油泵等的功耗，保证在寿命期内任何时间都能安全连续地在额定功率因数、额定氢压（氢冷发电机）下发电机端输出的功率。此时主蒸汽流量称为额定进汽量。

b） 最大连续功率（TMCR）

是指在额定的主蒸汽及再热蒸汽参数下，主蒸汽流量为额定进汽量，规定的年加权平均背压，补给水率为0%及回热系统正常投入，扣除非同轴励磁、润滑及密封油泵等的功耗，在额定功率因数、额定氢压（氢冷发电机）下发电机端输出的功率。该功率为保证功率，并能在保证的寿命期内安全连续运行。

c） 热耗率验收功率（THA）

是指在额定主蒸汽及再热蒸汽参数下，主蒸汽流量与额定进汽量不相同，规定的年加权平均背压，补给水率为0%及回热系统正常投入，扣除非同轴励磁润滑及密封油泵等的功耗，在额定功率因数、额定氢压（氢冷发电机）下发电机端输出的功率，其值与额定功率相同，并且供方能保证在寿命期内安全连续地运行。

d） 阀门全开功率（VWO）

是指在额定主蒸汽及再热蒸汽参数下，主蒸汽流量为调节阀全开时的进汽量（按汽轮机TMCR工况进汽量的1.03~1.05倍确定），规定的年加权平均背压，补给水率为0%及回热系统正常投入，扣除非同轴励磁润滑及密封油泵等的功耗，在额定功率因数、额定氢压（氢冷发电机）下发电机端输出的功率。

e） 阻塞背压工况

是指在额定主蒸汽及再热蒸汽参数下，主蒸汽流量与TMCR工况进汽量相同，在阻塞背压条件下，补给水率为0%及回热系统正常投入，扣除非同轴励磁润滑及密封油泵等的功耗，在额定功率因数、额定氢压（氢冷发电机）下发电机端输出的功率。

5.3 末级叶片的优化及安全裕量

空冷汽轮机招标时，应根据工程当地环境条件和机组运行方式，以及汽轮机厂提供的初步冷端参数，合理选择末级叶片。空冷机组末级叶片的选择应以空冷系统的优化为基础，考虑空冷机组的经济运行；同时空冷汽轮机的最高运行背压应在报警背压的基础上留有足够的安全裕量。

6 空冷系统设计气象资料

6.1 直接空冷系统受外界的气象条件影响较大，空冷系统设计时需要收集足够的气象资料方可进行。

6.2 对于地形条件比较复杂的工程，周围气象站资料不能代表厂址气象情况，特别是风向、风速特征时，宜在初步可行性研究审定之后，视工程进度需要设置气象观测站，并与相近气象站进行同期同步观测，应至少取得一个完整年的观测资料，并将观测站资料与相近气象站的同期观测资料进行相关性分析。气象观测站测量高空环境风资料时，测量高度宜根据拟建的空冷凝汽器分配管高度确定。

6.3 空冷系统设计需收集以下气象资料：

6.3.1 典型年小时--气温统计表，整理出典型年气温由高到低排序的出现小时数、累计出现小时数、

累计频率。

6.3.2 最近10年全年风频、风向、平均风速、最大风速统计成果表及其风玫瑰图。

6.3.3 最近10年夏季风频、风向、平均风速、最大风速统计成果表及其风玫瑰图。

6.3.4 最近10年夏季气温≥26℃，且10分钟平均风速≥3m/s、平均风速≥4m/s、平均风速≥5m/s 的风频、风向、气温、平均风速、最大风速统计成果表及其风玫瑰图。

6.3.5 空冷系统设计需要收集的气象资料应在工程可行性研究之前完成。

7 冷却单元

7.1 冷却元件

7.1.1 直接空冷系统采用的空冷凝汽器管束有大直径扁平管蛇形翅片单排管、热浸锌椭圆钢管套矩形翅片双排管及热浸锌椭圆钢管绕翅片三排管。

7.1.2 大直径扁平管蛇形翅片单排管空冷凝汽器基管尺寸：219mm×19mm ，基管为碳钢外包铝层复合管，翅片为铝翅片钎焊在基管上，无需热浸镀锌。主要特点：采用大直径的基管，管内蒸汽通流面积增大，有利于汽液的分离和防冻，管内和空气侧阻力较小，防冻性能较好。

7.1.3 热浸锌椭圆钢管套矩形翅片双排管基管尺寸：100mm×20mm ，基管和翅片材质均为碳钢，矩形翅片嵌套在基管上，外表面热浸镀锌。主要特点：管内蒸汽通流面积较大，两排管翅片间距不同，热负荷均匀，翅片上开有绕流孔，以提高换热效率。

7.1.4 热浸锌椭圆钢管绕翅片三排管基管尺寸：72mm×21mm ，基管和翅片材质均为碳钢，翅片缠绕在基管上，外表面热浸镀锌。主要特点：翅片缠绕在基管上，使翅片间无空气流动干扰，换热效率高，空气侧阻力较小。

7.2 冷却元件的热力特性和阻力特性

7.2.1 冷却元件的热力特性用总传热系数K 来表示，对空冷凝汽器，影响传热系数的主要因素是迎面风速，以冷却元件总散热面积为基准的传热系数K 表示为：

n f v C K 1= W/( m 2

?℃) （7.2.1） 式中：

V f ——迎面风速，m/s；

C 1和n 均为系数，由冷却元件供货商提供。

7.2.2 流体通过冷却元件的阻力（压力损失）是迎面风速、空气密度的函数，并与冷却元件的组装角度、冷却元件的管排数、翅片间距、翅片与基管的连接方式有关。冷却元件的阻力特性通过实验获得，表达式为：

2221a f

v C p ρ=Δ Pa （7.2.2）

式中： a ρ——空气密度，kg/ m 3；

C 2为系数，由冷却元件供货商提供。

7.3 冷却风机组

7.3.1 冷却风机组由风机、齿轮箱和马达组成。

7.3.2 空冷风机的调速方式通过技术经济比较选择变频调速、双速电动机调速、单速电动机或其他形式的调速方式。

7.3.3 空冷风机群的噪声应满足GB 12348-1990《工业企业厂界噪声标准》的要求，若不能满足要求时，应采取防治措施。

7.3.4 风机装置及风机桥的振动频率应避开空冷平台固有频率。

8 直接空冷系统设计参数选择

8.1 设计气温

根据典型年干球温度统计表按照5℃以上气温小时数年加权平均法（5℃以下按5℃计算）计算出设计气温并取整。

8.2 优化ITD 值

采用年总费用最小法，结合空冷汽轮机的特性和典型年气温小时分布对空冷系统进行优化计算，优化计算中方案不宜少于5个，确定的优化方案对应的ITD 值即为优化的ITD 值。

8.3 确定设计背压

设计气温加上设计气温下优化的ITD 值后得出饱和蒸汽温度，其对应的饱和蒸汽压力取整后作为设计背压。

8.4 空冷凝汽器设计迎面风速

单排管空冷凝汽器设计迎面风速，宜采用1.8 m/s ～2.4m/s ；双排管宜采用2.0 m/s ～2.6m/s ；三排管宜采用2.2 m/s ～2.8m/s 。

8.5 外界风速设计标准

外界风设计风速指蒸汽分配管顶1m 标高处的风速，外界风风速的设计标准应根据厂址处气象资料选择，一般可根据气温大于等于26℃且10分钟平均风速每年平均不超过100~200次数的对应风速选取。

不同标高处外界风速的换算公式如下：

2.0)(

m

w m w H H v v ?= (8.5) 式中： w v ——标高处的外界风速，m/s；

w H ——距地面10m 标高处的外界风速，m/s；

m v w H ——计算标高，m；

m H ——10m 标高，m。

9 直接空冷系统热力计算和空气动力计算

9.1 空冷系统热力计算

9.1.1 直接空冷系统在任何一个运行工况点，空冷凝汽器的换热量应等于凝结水的放热量，也等于环境空气的吸热量。

9.1.2 空冷凝汽器的换热量按照下式计算：

=Q ?k m t A Δ? (9.1.2) 式中：

Q ——总换热量，W；

——总传热系数，W/（m 2

?k）； k A ——总传热面积，m 2；

m t Δ——传热平均温差，℃。

9.1.3 凝结水的放热量按照下式计算：

)(c k k k h h D Q ?= (9.1.3)

式中：

k Q ——凝结水的放热量，W；

——汽轮机的排汽量，kg/s；

k D ——汽轮机的排汽焓，kJ/kg；

k h c h ——凝结水的焓，kJ/kg。

9.1.4 环境空气的吸热量按照下式计算：

(9.1.4)

)(12t t c v A Q P a F F ?=ρ式中：

Q ——空气的吸热量，W；

F A ——空冷凝汽器迎风面积，m 2；

——迎面风速，m/s；

F v a ρ——空气密度，kg/ m 3；

p c ——空气比热，kj/(kg·℃)；

——空冷凝汽器出口空气温度，℃；

2t 1t ——空冷凝汽器进口空气温度，℃。

9.1.5 空冷系统的热力计算宜采用传热单元数NTU 法，E—NTU 的表达式为：

(凝汽器的效率NTU e

E ??=19.1.5-1)

E 按下式计算： 1

12max t t t t Q Q E s ac ??==

(9.1.5-2) 式中：

空冷凝汽器的实际换热量；

t s 。

ac Q ——ma Q x ——空冷凝汽器的最大换热量；

——空冷凝汽器进口蒸汽温度，℃传热单元数NTU 按下式计算： f f p a A v c kA NTU ρ=

(9.1.5-3) 9.2 空冷系统空气动力计算

照下式计算：

9.2.1 空冷系统空气侧阻力按 121222ρρi t i m m K m K

p =Δ+ (9.2.1-1)

式中： 气通过ACC 系统总阻力，Pa ；

p Δ——空m K ——翅片管阻力系数；

t K ——除翅片管以外的其它各部件阻力系数；

1ρ——空气进口密度， kg/m 3；

i m ——空气通过翅片管束迎风面的质量流速 kg/（s?m 2）。

上式 中的阻力系数t K 可以下式表达：

t K K o j h d u i K K K K K +++++= (9.2.1-2) 式CC 空气进口阻力系数；

系数；

。

下面分别叙述阻力系数的计算方法。

中：

i K ——A u K ——风机上游阻力系数；

d K ——风机下游阻力系数；

h K ——翅片管束倾斜布置阻力j K ——翅片管出口阻力系数；

o K ——蒸汽分配管出口阻力系数i K ——ACC 空气进口阻力系数：

22)8.2()5.4(4.1i

i i K ＝m v (9.2.1-3) 式中：

空冷平台进风侧水平流速，m/s 。

以风机导风筒横截面空气流速为基准的阻力系数见图9.2.1-1，计算时要将该系数换算到翅片管c ）i v ——K u ——风机上游阻力系数；

u K 束迎面风速的数值, 即由图9.2.1-1查得的阻力系数值要乘以（S n /S 2

,其中S n 为翅片管束迎风面面积，S c 为风机导风筒横截面面积。

图9.2.1-1 风机上游阻力系数图

以风机导风筒横截面空气流速为基准的阻力系数见图9.2.1-2，计算时要将该系数换算到翅片管——翅片管束倾斜布置阻 d K ——风机下游阻力系数；

d K 束迎面风速的数值。

图9.2.1-2 风机下游阻力系数图

h K 力系数；

??

?????+?1(h K ＝)1sin 1(2)1sin 5.0m c m K θθ (9.2.1-4)

式中：

翅片管进口收缩阻力系数，一般取0.05；

1558.39133.00019.02?+=θθθm (9.2.1-5)

c k ——θ ——两片翅片管束顶部夹角的半角，（°）。

K j ——翅片管出口阻力系数；

25.0)0/(4.02)}()28)()(()(932.2)(89188.2{w j L K ??+?=91t b L L aj s t s b b w b L L K L L L L L L L r w =+×??

??θ (9.2.4-6)

))(103797.3108601.536987.2exp(2325.0)0/(t

s L L aj L L K r w θθ??=×?×+=

式中：

——翅片管束有关布置长度，m,见图9.2.1-3。

9.2.1-3 翅片管束有关的布置长度示意图

——蒸汽分配管出口阻力系数；

(9.2.1-7) ) r t s L L L L L ,,,,b W o K 2)0/(32}(()(93291.2(89188.2{b o L K ??

+?=s b L L e t s b w w L a L L r w =+×??? (9.2.1-8)

L L L L ?2s (9.2.1-9)

)0/(2(0187.22(02783.39874.1t

t s L L e L d L d a r w +?==式中：

——蒸汽分配管外径，m。

9.2.2 根据热力计算和空气侧阻力计算的结果选择空冷风机组，空冷风机组的选型设计原则参见系列导则2《直接空冷供气系统设计导则》。

9.3 空冷系统变工况计算

9.3.1 空冷凝汽器系统是在设计工况下设计的，当汽轮机负荷的变化、环境气温的变化、空气流量的变化均会改变空冷凝汽器系统的工作状态，从而导致汽轮机排汽压力的波动，应进行空冷系统变工况计算。

9.3.2 空冷

根据蒸汽饱和温度和饱和压力之间的关系，求得汽轮机排汽压力p k 。

d s 系统的变工况计算通常采用传热单元数法，不同工况下饱和蒸汽的温度按照下式计算： (9.3.2)

1112

11)(1t e c v A D h h t e t t t NTU k c k NTU s +??P a f f ?=+??=??ρ

10 算应符合的要求

10.1.1 结合直接空冷系统布置，采用对各个可变参数的不同组合，通过热力、空气动力及经济计算，进行多方案的比较。

10.1.2 直接空冷系统的优化计算根据典型年小时气温条件，结合不同末级叶片的汽轮机特性和系统布置进行优化计算，以确定最佳的空冷凝汽器面积、迎面风速、冷却单元数、空冷平台高度、轴流风机等选型及经济配置。

10.1.3 汽轮机的设计背压宜根据空冷系统的优化计算确定，汽轮机的设计背压应与空冷系统的设计气温相对应。

10.1.4 汽轮机背压、空冷凝汽器和轴流风机参数的优选应与制造厂密切配合。

10.2 直接空冷系统的优化计算

应根据工程具体条件，考虑下列主要参数在一定变化幅度内作为变量进行组合计算：

—— 空冷凝汽器的面积；

—— 迎面风速；

—— 空冷系统冷却单元数；

—— 轴流风机规格及所配电动机的规格、台数；

—— 空冷平台的高度。

10.3 优化过程的热力、空气动力计算应符合的要求

10.3.1 直接空冷系统热力和空气动力计算时，采用典型年小时气温气象条件进行计算，气温间隔宜采用2℃。

10.3.2 不同背压条件下，排汽管道的压降不同，应进行合理计算。

10.3.3 轴流风机应通过计算选择在不同工况下的最佳运行台数和运行方式。

10.3.4 汽轮机排汽量采用汽轮机在TMCR 工况时的数值。

10.4 优化过程的经济计算应符合的要求

10.4.1 优化计算宜采用年费用最小法。

10.4.2 年费用按照下式计算：

a AFCR P NF 直接空冷系统优化计算

10.1 直接空冷系统的优化计μ ）＋（＝

（10.4.2） NF ——年费用值；

P ——总投资现值；

AFCR ——年固定分摊率；

式中：

a μ ——年运行费，包括风机的电耗及热耗变化而增加的燃料费。

10.4.3 年固定分摊率按照下式计算：

（10.4.3）

修费率。

10.4. CR = AFCR = CR + MR 式中：

CR ——资金回收系数，按10.4-3式计算；

MR ——大4 资金回收系数按照下式计算： 1

1)1(?++n n i i i ）（ （10.4.4）

—— 投资利润率， 可取电力工业投资回收率；

程的经济使用年限，可取20。

10.4.5时，可以采用增加运行年限来解决。 11 直接空11.1 空冷凝汽器管束的选择应根据工程具体条件，结合当地气象条件、防冻要求、散热能力和综合造价等因素，经技术经济比较后确定采用单排管或多排管。

的面积比根据气候条件，管束类型束考虑0m 之间。

一般配置56～区的电站或供热机组，宜采用变频调速的风机控制方式。

相匹配。

叶片宜采用整体玻璃钢叶片，叶片数量不宜少于5片。

～110%范围内长期稳定运行。逆流风机应能在0～50%式中：

i n ——工n = 当工程在经济使用年限完了之后尚有残值可以考虑冷系统设备选择

11.2 根据管束内汽、液两相流动方向的不同，空冷凝汽器分为顺流凝汽器和逆流凝汽器，逆流管束可组成独立单元，也可与顺流管束组成混合单元，顺逆流管束等因素决定，顺、逆流管束比例一般为6：1～3：1。在寒冷地区应增加逆流管束的比例。 11.3 在寒冷地区，空冷凝汽器宜选用重量轻、防冻性能好的单排管。

11.4 空冷凝汽器管束可采用单排管或多排管，单排管管束长度一般为10m 左右；多排管管压降要求，管束长度不宜超过10m；所有类型管束宽度尺寸宜在2.0m ～3.11.5 直接空冷系统应根据汽轮机冷端参数、负荷分配和典型年气温小时分布、噪音标准等因素优化确定系统规模，每台300MW 机组一般配置24～30个冷却单元，每台600MW 机组64个冷却单元。

11.6 在寒冷地区，空冷凝汽器的凝结水收集联箱应具有一定的排水坡度，避免积水冻结。 11.7 对于寒冷地11.8 直接空冷系统风机组的选择应根据热力和阻力计算、外界风设计风速标准以及噪音要求优化选择。

11.9 变频调速的电动机容量应满足风机最大风量风压所需功率的要求, 变频装置容量应与风机电动机容量11.10 空冷风机静压效率不宜低于58%。

11.11 空冷风机的11.12 采用变频调速时，风机应能从20％转速范围内反转运行。顺流风机采用的齿轮箱应设置防反转的逆止器。

最小流量和时间确定；对排空冷凝器设置一套移动式冲洗装置（喷采用除盐水，系统固定管道采用声标准》要求，噪音控制措施应技术经济比较后确环境评价的批准；

石，种植草坪等。

垢，以及设计、安装和制造等误差，宜考虑一定的直接空5％左右冷却面积裕量。

12.1 直接空冷系统的布置应结合电厂总平面格局以及厂址周围地形地貌、风向、风频等自然条件季主导风向，并结合高温大风天气出现的频率协调空冷平台朝向，尽量避免来自锅炉房后响，并采取有效措施来减少不利风向对空冷系统散热能力的影响。

离宜不11.13 寒冷地区的直接空冷系统，根据防冻需要在部分蒸汽分配管道上安装隔绝阀，其数量应根据空冷系统在一定温度下的最小防冻流量，机组冬季运行负荷以及冷态启动于采暖供热机组可在每一个蒸汽分配管上安装隔绝阀。

11.14 寒冷地区，空冷系统中室外的阀门应设置电伴热并保温。

11.15 两台机组空冷凝汽器宜设一套高压水清洗系统。每头组可以拆卸），移动式冲洗装置可采用自动或半自动。冲洗水一般不锈钢管道，移动部分的管道采用高压软管。

11.16 直接空冷系统的噪声主要由机械噪声、通风噪声和电磁噪声等组成，属低频噪声，传播距离较远，应采取一定措施来满足《工业企业厂界噪定。根据工程具体条件，可选择下列一项或几项：

11.16.1 在电厂围墙外设立噪声防护带，防护带边界处达到标准要求。设置噪声防护带，应获得当地环保部门和城市规划部门的同意，并得到建设项目11.16.2 选择较低的空冷凝汽器迎面风速；

11.16.3 选择低噪音风机；

11.16.4 在挡风墙内壁设置吸声材料；

11.16.5 空冷平台下铺设鹅卵11.17 空冷凝汽器在运行过程中会产生污冷系统裕量，可选择下列一项或几项：

11.17.1 直接空冷系统采用变频风机，风机预留出不小于10%的风量裕量。

11.17.2 在迎面风速不变的条件下，预留11.17.3 在设计热负荷条件下，预留2kPa ～3kPa 背压裕量。

12 直接空冷系统总体布置

确定。

12.2 直接空冷凝汽器一般布置在汽机房A 列外空冷平台上，且宜沿汽机房纵向布置。其布置方位宜朝向夏的较大的风频风速。

12.3 对风环境比较复杂的厂址，应进行环境风对空冷系统影响的数模或物模试验，详细分析环境风对空冷系统散热的影12.4 空冷机组连续建设的台数应根据风环境情况研究确定，根据国内外建设和运行的经验，600MW 级机组连续建设的台数不宜超过四台，再扩建时应与已有空冷平台脱开布置；脱开距小于已有空冷平台和新建空冷平台高度之和，特殊情况下通过数模试验确定。

次合理优化确定。冷凝汽器平台两侧应设置楼梯，若空冷平台高度超过40m 时，也可设置一部载人（货）电设置电动起吊装置，运送被检修的设备到零米场地上。

及空冷平台下所要布置的设备来决13.1 直接空冷系统整体性能验收试验参照德国VGB-R131me-1997《真空状态下空冷凝汽器验收试

DL/T 552-95

《火力发电厂空冷塔及空冷凝汽器试验方法》执行。 设计考核工况点的空冷凝汽器性能参数。

为25 kPa ～14.1 直接空冷机组在正常运行时,控制系统的主要任务是维持排汽压力和热井水位在设定值。 14.2 根据机组的负荷和环境温度,通过调节风机的数量和转速,自动控制汽轮机的排气压力,使机12.5 空冷平台高度应根据空冷系统进风断面的要求确定，同时应考虑空冷平台下布置的主变压器出线高度及其防护距离要求。空冷平台的高度应根据机组连续建设的台数一300MW 机组空冷平台的高度建议为34m ～40m ，600MW 机组空冷平台高度建议为40m ～45m 。 12.6 空冷凝汽器每个冷却单元之间应设置分隔墙，空冷平台四周设置挡风墙，挡风墙高度一般情况下与空冷凝汽器蒸汽分配管管中心齐平，特殊情况下也可提高到蒸汽分配管顶部。

12.7 空冷平台下零米场地上布置的建筑物及设备应考虑对空冷风机进风的影响，宜尽量靠近A 列布置。

12.8 直接空冷平台与升压站之间宜设置安装检修道路。

12.9 空梯。

12.10 每一列空冷凝汽器冷却单元内应设置一套手动起吊装置，在空冷凝汽器管束外的空冷平台步道一侧12.11 空冷配电间与变频器间宜布置在空冷平台下，变频器间设计时应充分考虑变频器的发热量。 12.12 空冷平台柱网尺寸由空冷系统容量、冷却单元的尺寸以定。当空冷平台下要布置变压器时，柱网间距一般采用两个冷却单元的距离。当空冷平台下不布置变压器时，柱网间距可采用一个冷却单元的距离。

13 直接空冷系统性能验收试验

验测量及运行监控》和电力行业标准13.2 对直接空冷系统，应进行空冷凝汽器系统的气密性试验和真空衰减试验。

13.3 空冷凝汽器系统的气密性试验，试验压力为0.05MPa ，试验标准为：24小时平均压降控制在0.2kPa/h ～0.4kPa/h 以内。

13.4 空冷机组的真空衰减试验，真空泄漏率控制在0.1kPa/min ～0.2kPa/min 以内。

13.5 直接空冷系统应验收13.6 直接空冷系统应检验低背压工况点（一般为8kPa ～10kPa）和高背压工况点（一般35kPa ）的性能参数。

13.7 直接空冷系统应验收风机噪声保证值及风机群的噪声保证值。

14 直接空冷系统运行与控制

组按照设定的曲线安全经济的运行。