蒸发式凝汽器的研究与应用张莉冯宇摘要：凝汽器作为汽轮发电机组重要的辅机之一，其运行状态对机组运行的安全性、经济性有着非常重要的影响。因此，凝汽器技术显得尤为重要。主要对蒸发式凝汽器的技术特点和经济效益进行了分析，其广泛应用可有效提高发电系统的产能、节能减排的效率，具有较大的现实意义和工程价值。关键词：蒸发式凝汽器；经济效益；社会效益；电力行业：TQ051.6+2：ADOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.011近年来，我国电力和化工行业发展迅猛。在电力行业采用直接空冷系统、夏季气温较高条件下，直接空冷效率低下，导致发电机组无法“满发”，发电量只为正常情况下的70%～85%，能耗浪费严重。在化工行业，有大量的乏汽需要凝结，传统工艺中采用水冷工艺凝结，造成了极大的水资源浪费，因此，急需对传统工艺进行改造。蒸发式凝汽器具有先进的潜热换热机理，通过合理的结构设计和管道配置，并充分利用蒸发式冷凝设备节水、冷凝效率高、背压低等优点，可提高产能、降低耗能，可有效解决电力和化工领域乏汽凝结采用直接空冷冷凝的夏季“满发”不足、冬季防冻困难和采用水冷冷凝的水资源浪费严重等问题。目前，蒸发式冷凝器在制冷行业和煤化工行业的介质冷凝中得到了广泛应用，具有非常高的工程应用价值。1发展概述蒸发式冷凝主要利用水蒸发吸收潜热进行换热，是一种高效、节能环保的换热设备。由于其传热效率高、节能环保、结构紧凑等优点，20世纪80年代中期，我国开始从国外引进蒸发式冷凝器技术，经10年左右的发展应用，在制冷装置和石油化工等行业获得了广泛应用。进入21世纪，国外的蒸发式冷凝器在电厂冷却系统中得以应用，并具备了一定的规模，而我国在2008年前，蒸发式冷凝在电厂冷却系统中的使用几乎是空白。蒸发式凝汽方式与传统水冷却系统、空气冷却系统相比，在节电、节水、环保等方面都有较大的优势。加拿大“TransAlta”能源公司的75MW联合发电系统采用美国巴尔的摩公司生产的V型蒸发式乏汽凝结器，可满足全年运行的需求；美国马萨诸塞州的MassPower240MW燃气—蒸汽联合循环机组采用蒸发式凝汽系统，汽轮机排汽量为300t/h，夏季干球温度为36℃，排汽压力为9.48kPa，低于水冷系统的排汽压力。国内方面，蒸发式冷却方式较国外发展缓慢。2008年，在自备电厂开始应用蒸发式冷却方式。河北文安县6MW自备电厂机组采用蒸发式凝汽方式，用水量较水冷降低了40%以上，经过夏季高温和冬季防冻的考验，机组运行良好，节水、节能效果明显；山东潍坊55MW自备电厂机组采用蒸发式凝汽方式，经调试运行，用水量比水冷降低了40%～50%，机组运行平稳、可靠。2主要技术指标和技术分析2.1工作原理汽轮机排汽由蒸汽进口进入换热模块管内冷凝放热；管外喷淋水吸收管内蒸汽冷凝放热，蒸发变为水蒸气，并在风机的作用下排入大气中；未蒸发的水分经收水器下落到水箱中循环使用；凝结水经管道汇集于凝结水箱；不凝性气体由抽真空装置排出。2.2技术原理采用直接空冷与蒸发式凝汽联合运行的方式，春、秋、冬季仅直接空冷运行即可满足机组运行的要求；夏季高温时，从直接空冷系统中分流出一部分蒸汽，通过蒸发式凝汽器直接将汽轮机排汽冷凝为凝结水。蒸发式凝汽器以潜热换热为主要换热方式，通过换热管束表面水膜蒸发冷凝管内蒸汽，1kg水蒸发带走的热量是1kg水温升10℃带走热量的60倍，换热效率高。蒸发式凝汽器可将蒸汽在较低温度冷凝，夏季高温时采用尖峰冷却装置可降低空冷机组的运行背压5～15kPa，降低发电煤耗6～16gce/kW·h，从而可提高发电效率。2.3主要技术指标与直接空冷系统相比：夏季温度超过30℃时，排汽背压可降低5～10kPa；机组出力增加15%以上；煤耗降低2%以上；投资可降低10%以上。2.4关键技术和创新点针对乏汽凝结进汽量大的特点，开发了异型管箱结构；采用V型结构，乏汽凝结后靠自身质量自流至冷凝管箱内，可有效减小压力降；采用钢制焊接阀门调节直接空冷逆流管束与蒸发式凝汽器内抽真空的比例，可有效解决乏汽凝结设备冬季防冻问题，保证了系统整体的严密性。2.5三维设计三维设计效果如图1所示。2.6技术特点将直接空冷的显热换热机理与蒸发式凝汽器的潜热换热机...