蒸發(fā)冷卻器用于間接空冷機組輔機系統(tǒng)的可行性

蘇咸偉　鄧永勝　趙現(xiàn)彬

摘 要：文章介紹了蒸發(fā)冷卻器的原理，并以某電廠2×350MW間接空冷機組設計為例，對蒸發(fā)冷卻器和機械通風濕冷塔進行了技術經(jīng)濟比較。結果表明，蒸發(fā)式冷卻器與機械通風濕冷塔相比，具有節(jié)水、運行費用低等諸多有點，特別適合于間接空冷機組。

關鍵詞：間接空冷；機械通風冷卻塔；蒸發(fā)冷卻器

中圖分類號：TK26 文獻標識碼：B

概述

近年來針對蒸發(fā)冷卻器用于直接空冷機組汽動給水泵排汽冷卻及輔機循環(huán)水系統(tǒng)的研究和論證逐漸增多。本文介紹了蒸發(fā)冷卻器的工作原理，并以某工程方案為實例，探討了蒸發(fā)冷卻器用于間接空冷機組輔機循環(huán)水系統(tǒng)的可行性，為蒸發(fā)冷卻器在國內空冷電廠的應用推廣提供參考。

1 工作原理簡述

1.1蒸發(fā)冷卻器的工作原理

蒸發(fā)冷卻器工作原理是冷卻介質通過蒸發(fā)冷卻器把熱量傳給塔內管束外壁的水膜，水膜迅速蒸發(fā)帶走熱量，蒸發(fā)后的濕空氣由上方的風機抽走，并由下面再進來新的冷空氣進行冷卻，以此循環(huán)。

1.2機械通風濕冷塔的工作原理

機械通風濕冷塔屬于開式冷卻塔，被冷卻的水與空氣直接接觸，溫度較高的冷卻水井噴嘴噴灑到填料上，形成霧狀水滴，利用同時進行的接觸換熱和蒸發(fā)散熱與周圍空氣進行熱、質交換，將熱水的熱量釋放到空氣中，進而帶出塔外，達到冷卻目的。

2工程實例輔機循環(huán)水系統(tǒng)方案設計比較

2.1工程概況

某工程為2×350MW間接空冷機組，主機采用表凝式間接空冷系統(tǒng)。廠址地處歐亞大陸深處，天山南麓中段，塔里木盆地北緣，遠離海洋，屬于暖溫帶干旱氣候。

2.2系統(tǒng)配置

2.2.1方案A（帶蒸發(fā)冷卻器的閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)）

本方案輔機冷卻水系統(tǒng)由廠區(qū)輔機冷卻水系統(tǒng)、主廠房內輔機循環(huán)水系統(tǒng)組成。廠區(qū)輔機冷卻水系統(tǒng)采用帶蒸發(fā)冷卻器的閉式循環(huán)系統(tǒng)，輔機冷卻后的高溫水通過管道輸送至蒸發(fā)冷卻器進行冷卻，冷卻后的水經(jīng)過輔機循環(huán)水泵升壓后，通過管道輸送至主廠房內冷卻水系統(tǒng)。

本方案中主廠房內輔機循環(huán)水系統(tǒng)采用大閉式系統(tǒng)，與廠區(qū)輔機循環(huán)水管道和蒸發(fā)冷卻器組成一個整體的閉式系統(tǒng)，管道內冷卻介質為除鹽水。

本方案主要配置如下：

輔機循環(huán)水泵3臺（2運1備），蒸發(fā)冷卻器噴淋水泵3臺（2運1備），蒸發(fā)冷卻器6格，閉式循環(huán)水泵4臺（2運2備），閉式膨脹水箱2臺。

2.2.2方案B（帶機械通風濕冷塔的開式循環(huán)冷卻系統(tǒng)）

本方案輔機冷卻水系統(tǒng)由廠區(qū)輔機冷卻水系統(tǒng)、主廠房內輔機循環(huán)水系統(tǒng)組成。廠區(qū)輔機冷卻水系統(tǒng)采用帶機械通風濕冷塔的再循環(huán)供水系統(tǒng)，輔機冷卻后的高溫水通過管道輸送至機械通風濕冷塔進行冷卻，冷卻后的水經(jīng)過輔機循環(huán)水泵升壓后，通過管道輸送至主廠房內輔機冷卻水系統(tǒng)。

本方案主廠房內輔機冷卻水系統(tǒng)采用開式水與閉式水相結合的方式，閉式水通過閉式水換熱器由開式水冷卻。

本方案主要配置如下：

輔機循環(huán)水泵3臺（2運1備），機械通風濕冷塔3格，平板濾網(wǎng)1塊，平板鋼閘門1塊，主廠房內閉式循環(huán)水泵4臺（2運2備），閉式循環(huán)冷卻水熱交換器4臺（2運2備），閉式膨脹水箱2臺，開式水電動濾水器2臺。

2.3技術經(jīng)濟綜合比較

2.3.1技術比較

針對兩種方案的特點，從以下幾個方面進行了技術比較。

（1）廠區(qū)占地方面，方案A占地約為250m2，方案B占地約為550m2，方案A優(yōu)于方案B，有利于電廠總平面布置和優(yōu)化占地指標。

（2）設備安裝及布置方面，方案A增加了噴淋水泵，須增大輔機循環(huán)水泵房的體積；方案A采用大閉式循環(huán)系統(tǒng)，無需設置開式水熱交換器，節(jié)省了主廠房內的空間。

（3）在運行方式方面，方案A配置風機數(shù)量較多，可根據(jù)機組運行工況調整風機的數(shù)量、關閉噴淋系統(tǒng)或適當減少運行蒸發(fā)冷卻器的臺數(shù)，達到輔機循環(huán)水的控制水溫、節(jié)能運行的效果；冬季可將輔機循環(huán)水系統(tǒng)切換至主機間接空冷系統(tǒng)進行冷卻，既可進一步降低運行費用，又能增加了主機間接空冷塔內的熱負荷，有利于間接空冷系統(tǒng)防凍；由于方案A存在冬季和夏季運行方式的切換，運行操作相對復雜；方案B風機數(shù)量相對較少，防凍靈活性較差但運行操作相對簡單。

（4）水質穩(wěn)定性方面，方案A采用大閉式循環(huán)系統(tǒng)，換熱管內是除鹽水，不與空氣接觸，水質穩(wěn)定。方案B冷卻過程中，輔機循環(huán)水與空氣直接接觸，蒸發(fā)損失和風吹損失使水質變差，須進行排污和藥劑阻垢，運行水質相對較差。

（5）運行業(yè)績方面，方案A國內電廠運行業(yè)績較少，但鋼鐵行業(yè)運行業(yè)績較為廣泛；方案B國內電廠運行業(yè)績多，運行經(jīng)驗充足。

（6）供貨商方面，方案A相對方案B技術起步時間較晚；近幾年，國內也出現(xiàn)一批生產(chǎn)企業(yè)，已經(jīng)具備了一定的生產(chǎn)和供貨經(jīng)驗。

2.3.2綜合經(jīng)濟比較

方案A和B初投資費用分別約827.8萬元和413.5萬元，按照電價0.20元/kW.h和水價2.83元/噸考慮，方案A和B年運行費用分別約117.5萬元和58.7萬元，年總費用方面，方案A和B分別為391.9萬元和407.6萬元。

結語

在技術方面，蒸發(fā)冷卻器和機械通風濕冷塔兩種設備都有運行的實例，在技術上都是可行的。蒸發(fā)冷卻器有一定的優(yōu)勢。在經(jīng)濟方面，綜合到年總費用，采用蒸發(fā)冷卻器方案比采用機械通風濕冷塔方案低約15.7萬元，具有較好的經(jīng)濟效益。

參考文獻

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