一．前言
　　
　　水資源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈，尤其在我國(guó)北方大部分地區(qū)，水已成為制約我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展的主要瓶頸之一。根據(jù)國(guó)家節(jié)水政策和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，在“富煤缺水”的地區(qū)大力發(fā)展空冷機(jī)組是必然方向。
　　
　　二．工程概況
　　
　　平朔電廠一期2x50Mw直接空冷循環(huán)流化床燃煤機(jī)組，#1機(jī)組已于2004年底投產(chǎn)，棍機(jī)組已于2005年初投產(chǎn)，平朔電廠二期擴(kuò)建2x300MW循環(huán)流化床直接空冷機(jī)組（#3機(jī)組、4機(jī)組），已予2008年投產(chǎn)。
　　
　　平朔電廠二期擴(kuò)建2x300MW循環(huán)流化床直接空冷機(jī)組三大主機(jī)和輔機(jī)均采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備。
　　
　　鍋爐為亞臨界中間再熱、單汽包自然循環(huán)、平衡通風(fēng)、循環(huán)流化床鍋爐，型號(hào)：SG-1060/17.5一M802。
　　
　　汽輪機(jī)為亞臨界、單軸、雙缸、雙排汽、中間再熱、直接空冷凝汽式，型號(hào)：NzK300-16.7/538/538。
　　
　　發(fā)電機(jī)為水一氫一氫、自并勵(lì)靜態(tài)勵(lì)磁，型號(hào)：NzK300一16.7/538/538
　　
　　每合單元機(jī)組的控制和監(jiān)視采用一套分散控制系統(tǒng)（DCS）,DCS為SIEMENs公司的EPERMXP-3000（簡(jiǎn)稱TXP-3000）。
　　
　　兩臺(tái)機(jī)組公用部分的監(jiān)控設(shè)有公用DCS，其主要包括：電氣公用設(shè)備、儀用空壓機(jī)、燃油泵、輔機(jī)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、熱網(wǎng)系統(tǒng)。公用DCS與機(jī)組DCS之間通過(guò)網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)隔離。公用網(wǎng)絡(luò)段不設(shè)單獨(dú)的操作員站，通過(guò)單元機(jī)組操作員站對(duì)公用系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。
　　
　　三．直接空冷系統(tǒng)特點(diǎn)
　　
　　（l）冷卻效率高
　　
　　不需要通過(guò)循環(huán)冷卻水來(lái)冷卻汽機(jī)排汽，而直接由空氣來(lái)冷卻汽機(jī)排汽，減少了中間環(huán)節(jié)，提高了冷卻效率。
　　
　?。?）占地面積小
　　
　　空冷凝汽器（ACC）是將凝汽器和散熱器合二為一，并將其高位布置在汽機(jī)房A排外，比間接空冷機(jī)組節(jié)省占地面積。這一優(yōu)點(diǎn)在本工程中顯得尤為突出。
　　
　?。?）冷卻水量大幅降低。
　　
　?。?）減少環(huán)境污染。
　　
　　避免了循環(huán)冷卻水在冷卻塔中直接與空氣接觸所帶來(lái)的蒸發(fā)、水霧及排污水對(duì)環(huán)境造成的影響。
　　
　?。?）初投資較省。
　　
　?。?）系統(tǒng)調(diào)節(jié)靈活，冬季運(yùn)行防凍性能好。
　　
　　四．直接空冷系統(tǒng)概述
　　
　　平朔電廠二期擴(kuò)建空冷凝汽器由6列"A”屋頂型翅片管排構(gòu)成。每組管排包含4個(gè)單元（3個(gè)順流一次單元和1個(gè)逆流混合單元）。每個(gè)單元由12個(gè)翅片管束構(gòu)成，屋頂結(jié)構(gòu)下方布置24臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)，軸流風(fēng)機(jī)的作用是迫使空氣流過(guò)翅片。來(lái)自汽輪機(jī)的蒸汽通過(guò)一組大直徑蒸汽管道流入ACC，并分流至6個(gè)立管和蒸汽分配管，蒸汽通過(guò)蒸汽集管進(jìn)入順流冷凝管束頂部的翅片管道。85％的蒸汽通過(guò)一次冷凝管束冷凝，凝結(jié)水和殘留的未冷凝蒸汽通過(guò)“A'，型屋頂結(jié)構(gòu)底部的大尺寸蒸汽/凝結(jié)水聯(lián)箱收集。聯(lián)箱將凝結(jié)水輸送至凝結(jié)水疏水管道，剩余蒸汽（15％）通過(guò)與蒸汽/凝結(jié)水聯(lián)箱的底部連接進(jìn)入二次冷凝管束的翅片管道。蒸汽通過(guò)逆向流動(dòng)模式獲得冷凝，即不可冷凝的氣體向上流動(dòng)，而凝結(jié)水向下流入蒸汽／凝結(jié)水聯(lián)箱。通過(guò)這種方式，凝結(jié)水總能從蒸汽獲得熱能，避免發(fā)生過(guò)冷現(xiàn)象。不可冷凝的氣體在二次冷凝管束頂部附近匯集，匯集在逆流冷凝管束頂部的空氣集管內(nèi)。這些集管通過(guò)空氣管線與抽真空系統(tǒng)相連，由3合真空泵抽走不可冷凝的氣體。蒸汽／凝結(jié)水聯(lián)箱內(nèi)收集的凝結(jié)水在重力作用下排入排汽裝置的凝結(jié)水箱，由凝結(jié)水泵從凝結(jié)水箱內(nèi)將凝結(jié)水送入凝結(jié)水系統(tǒng)。本工程在蒸汽分配管入口、抽真空管出口、凝結(jié)水管出口管道上各配置了5列電動(dòng)蝶閥。
　　
　　直接空冷工藝系統(tǒng)按功能可以分為下列五大部分：
　　
　　．空冷凝汽器系統(tǒng)
　　
　?。牌艿老到y(tǒng)
　　
　?。Y(jié)水收集系統(tǒng)
　　
　　．抽真空系統(tǒng)
　　
　?。绽淠髑逑聪到y(tǒng)
　　
　　ACC通過(guò)向大氣釋放熱量對(duì)汽機(jī)排汽或汽機(jī)旁路的減溫過(guò)熱蒸汽進(jìn)行冷凝，空冷系統(tǒng)能滿足各種工況（包括冬季、夏季、不同負(fù)荷、機(jī)組啟停、旁路運(yùn)行等）條件下的運(yùn)行，在冬季低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)有可靠的防凍措施，并根據(jù)環(huán)境氣溫、汽輪機(jī)排汽背壓、凝結(jié)水溫，自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)、轉(zhuǎn)速等，以求達(dá)到機(jī)組凈發(fā)電出力zui大。
　　
　　五．直接空冷系統(tǒng)的控制
　　
　　5.1控制水平和控制方式
　　
　　平朔二期直接空冷系統(tǒng)的監(jiān)控以遠(yuǎn)程控制站的方式納入機(jī)組DCS中，在單元控制室內(nèi)，運(yùn)行人員通過(guò)機(jī)組DCS操作員站對(duì)空冷系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)視和控制。＃3、料機(jī)組分設(shè)獨(dú)立的空冷電子設(shè)備室，均布置在主廠房A排外。在空冷電子設(shè)備間內(nèi)布置4個(gè)DCS機(jī)柜，機(jī)柜尺寸為2200x1000x600（高x寬x深）。為了防止變頻器產(chǎn)生的電磁波對(duì)空冷系統(tǒng)I/O機(jī)柜的干擾，風(fēng)機(jī)變頻控制柜小室布置在空冷平臺(tái)僅靦。
　　
　　5.2控制點(diǎn)數(shù)和控制對(duì)象
　　
　　5.2.1控制點(diǎn)數(shù)
　　
　　DO:120
　　
　　Dl:360
　　
　　Al（pt100）:120
　　
　　Al（4-20mA）:53
　　
　　AO（4-201llA）:24
　　
　　5.2.2控制對(duì)象抽氣電動(dòng)閥（智能一體化）:6只
　　
　　蒸汽入口電動(dòng)閥（智能一體化）:5只
　　
　　凝結(jié)水出口電動(dòng)閥（智能一體化）:5只
　　
　　變頻風(fēng)機(jī)：24臺(tái)
　　
　　布置在主廠房?jī)?nèi)的空冷系統(tǒng)設(shè)備，如真空泵、真空泵入口門(mén)、凝結(jié)水箱水位則納入機(jī)組DCS相應(yīng)的熱力系統(tǒng)處理器中進(jìn)行監(jiān)控。
　　
　　5.3控制可靠性
　　
　　由于空冷系統(tǒng)的故障將直接影響到機(jī)組的出力，嚴(yán)重時(shí)甚至引起機(jī)組跳閘。為了保證空冷控制系統(tǒng)的可靠性，空冷控制系統(tǒng)處理器、電源、通訊總線及I/O均冗余配置。每臺(tái)機(jī)組空冷系統(tǒng)配置二對(duì)冗余的多功能控制器，#l一#6列管排相關(guān)I/O點(diǎn)應(yīng)分別配置在二對(duì)冗余處理器不同輸入和輸出模件上，機(jī)組DCS電源分配柜分送二路220VAC（一路為UPS、一路為廠用電）至空冷系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制柜，在空冷系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制柜內(nèi)實(shí)現(xiàn)二路電源自動(dòng)切換?？绽淇刂葡到y(tǒng)通過(guò)冗余的光纖與機(jī)組DCS相連接。用于控制和保護(hù)的重要參數(shù)采用三冗余或二冗余，如排汽管蒸汽壓力、排汽管蒸汽溫度采用“三取二”信號(hào)處理方式，環(huán)境溫度和風(fēng)速采用“二取1”信號(hào)處理方式，以保證參與控制和保護(hù)信號(hào)的準(zhǔn)確性。
　　
　　5.4控制功能
　　
　　5.4.1機(jī)組DCS主要對(duì)空冷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)下列功能
　　
　　．?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）
　　
　?。M量控制系統(tǒng)（MCS）
　　
　　．順序控制系統(tǒng)（SCS）
　　
　　.ACC防凍保護(hù)
　　
　　5.4.1.1汽機(jī)背壓控制
　　
　　空冷控制系統(tǒng)根據(jù)背壓測(cè)量值和設(shè)定值之間的偏差，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)投入運(yùn)行的數(shù)量和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。使汽機(jī)背壓測(cè)量值與期望值保持一致。
　　
　　5.4.1.2空冷系統(tǒng)子組級(jí)順序控制項(xiàng)目有：
　　
　?。羝刂谱踊芈?br />　　
　?。Y(jié)水控制子回路
　　
　　．抽真空控制子回路
　　
　?。绽滹L(fēng)機(jī)控制子回路
　　
　　5.4.1.3ACC保護(hù)
　　
　　ACC防凍保護(hù)主要是在ACC運(yùn)行期間防止管束結(jié)凍。當(dāng)2個(gè)環(huán)境溫度傳感器中有一個(gè)低于一3℃并持續(xù)5分鐘情況下，應(yīng)使用防凍保護(hù)措施。當(dāng)2個(gè)環(huán)境溫度傳感器都高于＋3℃且持續(xù)5分鐘情況下，防凍保護(hù)措施將被解除。
　　
　　5.5熱工測(cè)點(diǎn)設(shè)置
　　
　?。牌苷羝麎毫?br />　　
　　．排汽管蒸汽溫度
　　
　?。h(huán)境溫度
　　
　　．抽氣溫度
　　
　?。Y(jié)水溫度
　　
　?。L(fēng)速
　　
　?。L(fēng)機(jī)齒輪箱壓力
　　
　?。L(fēng)機(jī)振動(dòng)
　　
　　．風(fēng)機(jī)電機(jī)溫度
　　
　　．風(fēng)機(jī)齒輪箱油溫
　　
　　六.結(jié)束語(yǔ)
　　
　　近幾年，直接空冷技術(shù)在富煤缺水地區(qū)的30OMW、60OMW大容量機(jī)組上得到了應(yīng)用，本文是根據(jù)山西平朔煤砰石發(fā)電有限責(zé)任公司二期擴(kuò)建工程使用的直接空冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行編寫(xiě)，限于作者水平有限，文中缺點(diǎn)和錯(cuò)誤在所難免，懇請(qǐng)讀者原諒。