一．前言
　　
　　水資源是國民經濟的命脈，尤其在我國北方大部分地區，水已成為制約我國電力工業發展的主要瓶頸之一。根據國家節水政策和可持續發展戰略，在“富煤缺水”的地區大力發展空冷機組是必然方向。
　　
　　二．工程概況
　　
　　平朔電廠一期2x50Mw直接空冷循環流化床燃煤機組，#1機組已于2004年底投產，棍機組已于2005年初投產，平朔電廠二期擴建2x300MW循環流化床直接空冷機組（#3機組、4機組），已予2008年投產。
　　
　　平朔電廠二期擴建2x300MW循環流化床直接空冷機組三大主機和輔機均采用國產設備。
　　
　　鍋爐為亞臨界中間再熱、單汽包自然循環、平衡通風、循環流化床鍋爐，型號：SG-1060/17.5一M802。
　　
　　汽輪機為亞臨界、單軸、雙缸、雙排汽、中間再熱、直接空冷凝汽式，型號：NzK300-16.7/538/538。
　　
　　發電機為水一氫一氫、自并勵靜態勵磁，型號：NzK300一16.7/538/538
　　
　　每合單元機組的控制和監視采用一套分散控制系統（DCS）,DCS為SIEMENs公司的EPERMXP-3000（簡稱TXP-3000）。
　　
　　兩臺機組公用部分的監控設有公用DCS，其主要包括：電氣公用設備、儀用空壓機、燃油泵、輔機循環冷卻水系統、熱網系統。公用DCS與機組DCS之間通過網橋實現隔離。公用網絡段不設單獨的操作員站，通過單元機組操作員站對公用系統進行監控。
　　
　　三．直接空冷系統特點
　　
　　（l）冷卻效率高
　　
　　不需要通過循環冷卻水來冷卻汽機排汽，而直接由空氣來冷卻汽機排汽，減少了中間環節，提高了冷卻效率。
　　
　　（2）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房A排外，比間接空冷機組節省占地面積。這一優點在本工程中顯得尤為突出。
　　
　　（3）冷卻水量大幅降低。
　　
　　（4）減少環境污染。
　　
　　避免了循環冷卻水在冷卻塔中直接與空氣接觸所帶來的蒸發、水霧及排污水對環境造成的影響。
　　
　　（5）初投資較省。
　　
　　（6）系統調節靈活，冬季運行防凍性能好。
　　
　　四．直接空冷系統概述
　　
　　平朔電廠二期擴建空冷凝汽器由6列"A”屋頂型翅片管排構成。每組管排包含4個單元（3個順流一次單元和1個逆流混合單元）。每個單元由12個翅片管束構成，屋頂結構下方布置24臺軸流風機，軸流風機的作用是迫使空氣流過翅片。來自汽輪機的蒸汽通過一組大直徑蒸汽管道流入ACC，并分流至6個立管和蒸汽分配管，蒸汽通過蒸汽集管進入順流冷凝管束頂部的翅片管道。85％的蒸汽通過一次冷凝管束冷凝，凝結水和殘留的未冷凝蒸汽通過“A'，型屋頂結構底部的大尺寸蒸汽/凝結水聯箱收集。聯箱將凝結水輸送至凝結水疏水管道，剩余蒸汽（15％）通過與蒸汽/凝結水聯箱的底部連接進入二次冷凝管束的翅片管道。蒸汽通過逆向流動模式獲得冷凝，即不可冷凝的氣體向上流動，而凝結水向下流入蒸汽／凝結水聯箱。通過這種方式，凝結水總能從蒸汽獲得熱能，避免發生過冷現象。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。這些集管通過空氣管線與抽真空系統相連，由3合真空泵抽走不可冷凝的氣體。蒸汽／凝結水聯箱內收集的凝結水在重力作用下排入排汽裝置的凝結水箱，由凝結水泵從凝結水箱內將凝結水送入凝結水系統。本工程在蒸汽分配管入口、抽真空管出口、凝結水管出口管道上各配置了5列電動蝶閥。
　　
　　直接空冷工藝系統按功能可以分為下列五大部分：
　　
　　．空冷凝汽器系統
　　
　　．排汽管道系統
　　
　　．凝結水收集系統
　　
　　．抽真空系統
　　
　　．空冷凝汽器清洗系統
　　
　　ACC通過向大氣釋放熱量對汽機排汽或汽機旁路的減溫過熱蒸汽進行冷凝，空冷系統能滿足各種工況（包括冬季、夏季、不同負荷、機組啟停、旁路運行等）條件下的運行，在冬季低負荷運行時有可靠的防凍措施，并根據環境氣溫、汽輪機排汽背壓、凝結水溫，自動調節運行風機臺數、轉速等，以求達到機組凈發電出力zui大。
　　
　　五．直接空冷系統的控制
　　
　　5.1控制水平和控制方式
　　
　　平朔二期直接空冷系統的監控以遠程控制站的方式納入機組DCS中，在單元控制室內，運行人員通過機組DCS操作員站對空冷系統進行集中監視和控制。＃3、料機組分設獨立的空冷電子設備室，均布置在主廠房A排外。在空冷電子設備間內布置4個DCS機柜，機柜尺寸為2200x1000x600（高x寬x深）。為了防止變頻器產生的電磁波對空冷系統I/O機柜的干擾，風機變頻控制柜小室布置在空冷平臺僅靦。
　　
　　5.2控制點數和控制對象
　　
　　5.2.1控制點數
　　
　　DO:120
　　
　　Dl:360
　　
　　Al（pt100）:120
　　
　　Al（4-20mA）:53
　　
　　AO（4-201llA）:24
　　
　　5.2.2控制對象抽氣電動閥（智能一體化）:6只
　　
　　蒸汽入口電動閥（智能一體化）:5只
　　
　　凝結水出口電動閥（智能一體化）:5只
　　
　　變頻風機：24臺
　　
　　布置在主廠房內的空冷系統設備，如真空泵、真空泵入口門、凝結水箱水位則納入機組DCS相應的熱力系統處理器中進行監控。
　　
　　5.3控制可靠性
　　
　　由于空冷系統的故障將直接影響到機組的出力，嚴重時甚至引起機組跳閘。為了保證空冷控制系統的可靠性，空冷控制系統處理器、電源、通訊總線及I/O均冗余配置。每臺機組空冷系統配置二對冗余的多功能控制器，#l一#6列管排相關I/O點應分別配置在二對冗余處理器不同輸入和輸出模件上，機組DCS電源分配柜分送二路220VAC（一路為UPS、一路為廠用電）至空冷系統遠程控制柜，在空冷系統遠程控制柜內實現二路電源自動切換。空冷控制系統通過冗余的光纖與機組DCS相連接。用于控制和保護的重要參數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”信號處理方式，環境溫度和風速采用“二取1”信號處理方式，以保證參與控制和保護信號的準確性。
　　
　　5.4控制功能
　　
　　5.4.1機組DCS主要對空冷系統實現下列功能
　　
　　．數據采集系統（DAS）
　　
　　．模擬量控制系統（MCS）
　　
　　．順序控制系統（SCS）
　　
　　.ACC防凍保護
　　
　　5.4.1.1汽機背壓控制
　　
　　空冷控制系統根據背壓測量值和設定值之間的偏差，調節風機投入運行的數量和風機轉速。使汽機背壓測量值與期望值保持一致。
　　
　　5.4.1.2空冷系統子組級順序控制項目有：
　　
　　．蒸汽控制子回路
　　
　　．凝結水控制子回路
　　
　　．抽真空控制子回路
　　
　　．空冷風機控制子回路
　　
　　5.4.1.3ACC保護
　　
　　ACC防凍保護主要是在ACC運行期間防止管束結凍。當2個環境溫度傳感器中有一個低于一3℃并持續5分鐘情況下，應使用防凍保護措施。當2個環境溫度傳感器都高于＋3℃且持續5分鐘情況下，防凍保護措施將被解除。
　　
　　5.5熱工測點設置
　　
　　．排汽管蒸汽壓力
　　
　　．排汽管蒸汽溫度
　　
　　．環境溫度
　　
　　．抽氣溫度
　　
　　．凝結水溫度
　　
　　．風速
　　
　　．風機齒輪箱壓力
　　
　　．風機振動
　　
　　．風機電機溫度
　　
　　．風機齒輪箱油溫
　　
　　六.結束語
　　
　　近幾年，直接空冷技術在富煤缺水地區的30OMW、60OMW大容量機組上得到了應用，本文是根據山西平朔煤砰石發電有限責任公司二期擴建工程使用的直接空冷系統的設計進行編寫，限于作者水平有限，文中缺點和錯誤在所難免，懇請讀者原諒。