淺析國內300MW機組冷卻方式現狀與發展

馮曉雷　王迪

摘 要：國內電廠空冷技術近年來快速發展，冷卻方式日漸多元，不同冷卻方式及空冷系統方案選擇，對工程投資等影響也不相同。文章主要對國內300MW機組不同冷卻方式現狀比較及發展進行探討。

關鍵詞：電廠空冷；300MW機組；冷卻方式；比較；發展

我國煤炭資源與水資源的分布存在嚴重不平衡問題，西部一些煤炭資源豐富的地區往往極其匱乏水資源。國家“變輸煤為輸電”政策的實施，極大地推動了火力發電廠的建設。對西部地區電力發展來說，缺水成為其主要制約因素，而火力發電廠空冷系統的采用則能夠促進這一問題的有效解決。發電廠空冷系統又被稱為干冷系統，指汽輪機冷卻系統將環境空氣當成冷卻介質來對汽輪機排汽進行冷凝，空冷系統相對傳統濕冷系統更能促進水資源節約。空冷系統主要包括直接空冷和間接空冷，文章主要對目前國內投運的300MW等級空冷機組不同冷卻方式進行分析，并提出發展意見。

1 國內300MW機組空冷系統主要形式及發展現狀

截止目前，應用于發電廠300MW機組的空冷系統主要有三種，其一為直接空冷系統，其二為帶表面式凝汽器的間接空冷系統，其三為帶混合式凝汽器的間接空冷系統。概括來說，就是直空冷系統和間接空冷系統。

我國對空冷系統的大規模發展，可以上溯到發展間接空冷系統，上世紀八十年代以前，我國間接空冷技術已經相對成熟，八十年代中期至九十年代末期我國火力發電廠在空冷系統方面全部采用的間接空冷系統。相對濕冷系統，這一時期的間接空冷系統仍然呈現出煤耗高、占地面積大等缺陷，在國內的發展比較緩慢。

從2003年開始，直接空冷系統以其設備簡單、投資低等多方面優勢迅速在我國富煤缺水地區發展開來。直接空冷系統具有獨特的單排管凝汽器等特性，但對環境氣象條件比較敏感。隨著電煤價格、電價等進入不斷上漲的態勢，很有必須重新評估間接空冷系統和直接空冷系統。

2 300MW機組直接空冷系統與間接空冷系統的對比

混凝是間接冷卻系統比較復雜，在運行維護中需要較大的工作量，系統的安全可靠性被一定程度的降低，與此同時，混凝式間接冷卻系統需要對有色金屬大量使用，導致設備初投資有較大幅度的增加，以及混凝式間接冷卻系統應用業績不高的等缺陷，關于300MW機組直接空冷系統與間接空冷系統的對比僅圍繞表面冷凝式間接空冷系統與直接空冷系統進行。

表面冷凝式間接空冷系統屬于循環水冷卻塔閉式供水系統，與常規濕冷機組相比，除空冷汽輪機外表面冷凝式間接空冷系統在主廠房內的部分均沒有太大差別。在主廠房外的部分，該系統只是對濕式循環水冷卻塔進行了替換，替換為空冷式循環水冷卻塔。表面冷凝式間接空冷系統的輔機冷卻水系統可以和循環水對同一種介質共同使用，不需要再對輔機循環冷卻塔單獨另設。但因冷卻水溫度比較高的原因，對輔機設備進行招標時需要在設備制造廠共同研究下才能確定。表面冷凝式間接空冷系統在輔機冷卻水系統方面，也可以對原有濕冷機組的循環冷卻塔加以利用。

直接空冷系統的空冷散熱器通常布置在室外專設的空冷平臺上，該系統的汽輪機排汽會經過空冷散熱器然后借助機力通風方式實現冷空氣與空冷散熱器內的蒸汽之間的熱交換，這一過程在帶走汽輪機排汽熱量的同時促使汽輪機排汽冷卻為凝結水。空冷平臺通常為高位，會被布置在汽機房A列外，而這種情況會導致其直冷機組主廠房區域占地面積出現較大的情況，與濕冷機組和其他空冷型式的機組相比這一布置特點截然不同。直接空冷系統采用直接空冷，輔機冷卻水系統需對輔機循環冷卻塔進行單獨設置。由于輔機冷卻水系統容量不大，所以對空冷系統加以采用時會促使投資大幅增加，基于此通常情況下機組會對直接空冷系統加以采用，而輔機冷卻水系統卻仍然主要采用濕冷方式。

3 300MW機組直接空冷系統與間接空冷系統實例分析

發電廠空冷系統在實際運行投資中，初期投資主要是空冷設備和占地面積。而對300MW機組來說，其間接空冷系統的初期投資相對直接空冷系統的投資要多出大約6000萬元人民幣；在占地面積方面，間接空冷系統大約需要占地九十畝，直接空冷系統大約需要占地二十七畝。根據市價將土地轉換為人民幣可以看出，在整個空冷系統費用中，空冷設備備用所占的比重更大，對對空冷系統的投資費用來說其國產化率有較大影響。基于這種影響可知，國產化率越高，300MW機組的直接空冷和間接空冷系統在投資方面下降越多，但從下降幅度來看間接空冷的下降幅度比直接空冷系統下降幅度更快。

從年運行費用上來看，300MW機組的主要費用除包括煤耗費用、耗電量費用外，還包括耗水量費用等。在耗水量方面，直接空冷和間接空冷系統耗費基本相當；在煤耗年運行費用方面，直接空冷的煤耗將近間接空冷煤耗的兩倍，且隨著煤價的增長，煤耗年運行費用也在逐漸增加，相對直接空冷系統間接空冷對運行成本的控制和抗風險能力更有優勢；在耗電量年運行費用方面，直接空冷的年耗電量同樣高于間接空冷系統，其隨著電價的上漲，這種差距更加明顯，間接空冷在耗電量方面的抵御能力也相對高于直接空冷系統。而在年總費用方面，間接空冷同樣低于直接空冷系統。雖然這種經濟性評估可能存在一定偏差，但總體上說間接空冷機組的整體經濟性好于直接空冷系統。在煤價較低、氣象條件較穩定的高寒地區對直接空冷系統進行選擇是比較合理的。但在運行成本不斷上升的當前態勢下，間接空冷正在體現出越來越多的優勢，從這點來說，未來的空冷發展趨勢應該會更加著重間接空冷系統。

但綜觀我國空冷技術的發展，僅僅止于目前是不夠的也是不可能的，我國空冷技術的發展在未來應該會以空冷系統創新為主要發展方向。

參考文獻

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