蒸發(fā)冷卻器用于間接空冷機(jī)組輔機(jī)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(jī)組設(shè)計(jì)為例，對(duì)蒸發(fā)冷卻器和機(jī)械通風(fēng)濕冷塔進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。結(jié)果表明，蒸發(fā)式冷卻器與機(jī)械通風(fēng)濕冷塔相比，具有節(jié)水、運(yùn)行費(fèi)用低等諸多有點(diǎn)，特別適合于間接空冷機(jī)組。

關(guān)鍵詞：間接空冷；機(jī)械通風(fēng)冷卻塔；蒸發(fā)冷卻器

中圖分類號(hào)：TK26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

概述

近年來(lái)針對(duì)蒸發(fā)冷卻器用于直接空冷機(jī)組汽動(dòng)給水泵排汽冷卻及輔機(jī)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(shí)例，探討了蒸發(fā)冷卻器用于間接空冷機(jī)組輔機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)的可行性，為蒸發(fā)冷卻器在國(guó)內(nèi)空冷電廠的應(yīng)用推廣提供參考。

1 工作原理簡(jiǎn)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(zhì)通過(guò)蒸發(fā)冷卻器把熱量傳給塔內(nèi)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(fēng)機(jī)抽走，并由下面再進(jìn)來(lái)新的冷空氣進(jìn)行冷卻，以此循環(huán)。

1.2機(jī)械通風(fēng)濕冷塔的工作原理

機(jī)械通風(fēng)濕冷塔屬于開(kāi)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(shí)進(jìn)行的接觸換熱和蒸發(fā)散熱與周圍空氣進(jìn)行熱、質(zhì)交換，將熱水的熱量釋放到空氣中，進(jìn)而帶出塔外，達(dá)到冷卻目的。

2工程實(shí)例輔機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)比較

2.1工程概況

某工程為2×350MW間接空冷機(jī)組，主機(jī)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(yuǎn)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(jī)冷卻水系統(tǒng)由廠區(qū)輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)、主廠房?jī)?nèi)輔機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)組成。廠區(qū)輔機(jī)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(jī)冷卻后的高溫水通過(guò)管道輸送至蒸發(fā)冷卻器進(jìn)行冷卻，冷卻后的水經(jīng)過(guò)輔機(jī)循環(huán)水泵升壓后，通過(guò)管道輸送至主廠房?jī)?nèi)冷卻水系統(tǒng)。

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

本方案主要配置如下：

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

2.2.2方案B（帶機(jī)械通風(fēng)濕冷塔的開(kāi)式循環(huán)冷卻系統(tǒng)）

本方案輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)由廠區(qū)輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)、主廠房?jī)?nèi)輔機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)組成。廠區(qū)輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)采用帶機(jī)械通風(fēng)濕冷塔的再循環(huán)供水系統(tǒng)，輔機(jī)冷卻后的高溫水通過(guò)管道輸送至機(jī)械通風(fēng)濕冷塔進(jìn)行冷卻，冷卻后的水經(jīng)過(guò)輔機(jī)循環(huán)水泵升壓后，通過(guò)管道輸送至主廠房?jī)?nèi)輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)。

本方案主廠房?jī)?nèi)輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)采用開(kāi)式水與閉式水相結(jié)合的方式，閉式水通過(guò)閉式水換熱器由開(kāi)式水冷卻。

本方案主要配置如下：

輔機(jī)循環(huán)水泵3臺(tái)（2運(yùn)1備），機(jī)械通風(fēng)濕冷塔3格，平板濾網(wǎng)1塊，平板鋼閘門1塊，主廠房?jī)?nèi)閉式循環(huán)水泵4臺(tái)（2運(yùn)2備），閉式循環(huán)冷卻水熱交換器4臺(tái)（2運(yùn)2備），閉式膨脹水箱2臺(tái)，開(kāi)式水電動(dòng)濾水器2臺(tái)。

2.3技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較

2.3.1技術(shù)比較

針對(duì)兩種方案的特點(diǎn)，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了技術(shù)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(biāo)。

（2）設(shè)備安裝及布置方面，方案A增加了噴淋水泵，須增大輔機(jī)循環(huán)水泵房的體積；方案A采用大閉式循環(huán)系統(tǒng)，無(wú)需設(shè)置開(kāi)式水熱交換器，節(jié)省了主廠房?jī)?nèi)的空間。

（3）在運(yùn)行方式方面，方案A配置風(fēng)機(jī)數(shù)量較多，可根據(jù)機(jī)組運(yùn)行工況調(diào)整風(fēng)機(jī)的數(shù)量、關(guān)閉噴淋系統(tǒng)或適當(dāng)減少運(yùn)行蒸發(fā)冷卻器的臺(tái)數(shù)，達(dá)到輔機(jī)循環(huán)水的控制水溫、節(jié)能運(yùn)行的效果；冬季可將輔機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)切換至主機(jī)間接空冷系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，既可進(jìn)一步降低運(yùn)行費(fèi)用，又能增加了主機(jī)間接空冷塔內(nèi)的熱負(fù)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(yùn)行方式的切換，運(yùn)行操作相對(duì)復(fù)雜；方案B風(fēng)機(jī)數(shù)量相對(duì)較少，防凍靈活性較差但運(yùn)行操作相對(duì)簡(jiǎn)單。

（4）水質(zhì)穩(wěn)定性方面，方案A采用大閉式循環(huán)系統(tǒng)，換熱管內(nèi)是除鹽水，不與空氣接觸，水質(zhì)穩(wěn)定。方案B冷卻過(guò)程中，輔機(jī)循環(huán)水與空氣直接接觸，蒸發(fā)損失和風(fēng)吹損失使水質(zhì)變差，須進(jìn)行排污和藥劑阻垢，運(yùn)行水質(zhì)相對(duì)較差。

（5）運(yùn)行業(yè)績(jī)方面，方案A國(guó)內(nèi)電廠運(yùn)行業(yè)績(jī)較少，但鋼鐵行業(yè)運(yùn)行業(yè)績(jī)較為廣泛；方案B國(guó)內(nèi)電廠運(yùn)行業(yè)績(jī)多，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)充足。

（6）供貨商方面，方案A相對(duì)方案B技術(shù)起步時(shí)間較晚；近幾年，國(guó)內(nèi)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(yàn)。

2.3.2綜合經(jīng)濟(jì)比較

方案A和B初投資費(fèi)用分別約827.8萬(wàn)元和413.5萬(wàn)元，按照電價(jià)0.20元/kW.h和水價(jià)2.83元/噸考慮，方案A和B年運(yùn)行費(fèi)用分別約117.5萬(wàn)元和58.7萬(wàn)元，年總費(fèi)用方面，方案A和B分別為391.9萬(wàn)元和407.6萬(wàn)元。

結(jié)語(yǔ)

在技術(shù)方面，蒸發(fā)冷卻器和機(jī)械通風(fēng)濕冷塔兩種設(shè)備都有運(yùn)行的實(shí)例，在技術(shù)上都是可行的。蒸發(fā)冷卻器有一定的優(yōu)勢(shì)。在經(jīng)濟(jì)方面，綜合到年總費(fèi)用，采用蒸發(fā)冷卻器方案比采用機(jī)械通風(fēng)濕冷塔方案低約15.7萬(wàn)元，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

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