600MW火电直接空冷风机的噪声及降噪措施

　　按“十五”电力发展要求,我国已将建设600MW级火电空冷机组示范电厂列入日程。通过借鉴国外大型空冷机组的经验和国内小型空冷机组的实践,普遍认为600MW级火电空冷机组宜采用先进的鼓风式机械通风直接空冷技术。但是,该技术所装备的空冷风机群体产生的噪声将成为公害之一。

　　1 空冷配套风机--螺旋浆式轴流冷却风机

　　1.1 功能

　　空冷风机的功能是向空冷凝汽器输送冷空气,以冷却、冷凝空冷凝汽器里的饱和蒸汽。该风机为一种大风量、低压头、小轮毂比,无前、后导叶的单叶轮轴流鼓风机。其翼形类似于直升飞机的螺旋浆,因其是用于冷却,所以又称轴流冷却风机或简称空冷风机。

　　1.2 空冷凝汽器装置

　　某4×600MW燃煤电厂的配置详见图1。该装置由翅片管式空冷凝汽器与配套的空冷风机立式电动机组成,其风机采用一级传动的KL-92型,详见图2及表1。

　　表中风机的电动机采用户外型、立式单速或双速相结合的异步电动机。该电动机轴向下伸出安装,连续工作制,其电压为低压380V、所需功率为110~160kW/台。

　　1.3 影响噪声的风机部件与参数

　　(1)影响噪声的风机部件有风机叶片翼形、叶轮直径、叶片数目、叶片安装角、叶片宽度等。

　　(2)影响噪声的风机参数有风机转速、轴功率、静压等。

　　1.4 空冷凝汽器与空冷风机的匹配

　　由图1可见,空冷凝汽器与空冷风机的匹配,应在满足冷却、冷凝要求的前提下,充分考虑空冷凝汽器的风阻和空冷风机的噪声及功率问题。

　　1.5 空冷风机的能耗

　　空冷风机由电动机再经齿轮减速箱来驱动,必然要消耗动力,而且需要配置几十台空冷风机同时投运,能耗可观。例如1台600MW燃煤机组的直接空冷系统,一般需配置48台或更多的9.14m空冷风机,其能耗约占汽轮机额定功率的1%~2%,即6000~12000kW。

　　(1)能耗分析

　　空冷风机的轴功率:

式中L为单台风机的风量,m3/s;H全为风机全压,Pa;η为全风压效率,其值>85%。H全=H静+H动+H阻力,于是:

　　由式(2)可知,欲减少N轴,可通过降低L、H全和提高η来实现。若要降低单台风机风量L,可调整配备风机的总台数,使单台L适当减小;采用低风阻的空冷凝汽器(即低H静)可以降低H全。

　　空冷凝汽器的风阻与其内部的管束型式及布置有关。例如:国外1985年设计的空冷凝汽器是全钢制、椭圆形基管套以矩形翅片的2排管结构,其翅片间距分别为4、2.5mm,纵向管间距为125mm、横向管间距为50mm,翅片表面有定位爪和许多扰流小孔,其风阻高达145Pa。此种结构的空冷凝汽器所配套的空冷风机的全压为178 Pa,单台风量为682m³/s,风机全压效率为55%。这样,单台风机的N轴为221kW,电动机功率为270kW/台(此值显然偏大,一般N电≤160kW/台)。这时的空冷风机群体能耗为270 kW/台x48台=12960 kW,折算成600MW机组时为11693 kW,占汽轮机额定功率的1.95%。又如国内2002年设计的全钢制椭圆基管绕椭圆翅片的3排管结构空冷凝汽器,其翅片间距分别为5、3、3 mm,纵向管间距为2×90.5mm,横向管间距为47mm,翅片表面光滑,当迎风面风速为3m/s时,风阻仅为80Pa(是前者的63%)。这时N轴=90kW,电动机功率为110kW/台。折算成1台600MW机组,风机能耗为6160kW,占汽轮机额定功率的1.03%。由此可以看出,2种不同结构的空冷风机其能耗相差甚大。