發(fā)電廠空冷技術(shù)的分析與研究

孫 玢

（河北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，河北 石家莊 050031）

火力發(fā)電廠的運(yùn)行需要充足的冷卻水源，一些缺水地區(qū)新建的大型火電發(fā)電廠就需要利用新的冷卻方式來(lái)排除廢熱，空冷技術(shù)是一種節(jié)水型的火力發(fā)電技術(shù)，在我國(guó)北方地區(qū)得到了有效的應(yīng)用。因?yàn)槲覈?guó)北方地區(qū)的水資源相對(duì)比較貧乏，而煤炭資源豐富，在北方地區(qū)興建火電廠，就需要用到空冷技術(shù)，它能夠幫助資源的合理利用，加快我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展。

1 當(dāng)前我國(guó)發(fā)電廠空冷技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)的水資源相對(duì)缺乏，全球人均水資源最貧乏的國(guó)家之一，同時(shí)中國(guó)又是世界上用水最多的國(guó)家，在這樣的情況下，全國(guó)水資源時(shí)空分布不均衡，隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，很多城市出現(xiàn)了生產(chǎn)和生活用水緊張的局面［1］。水資源的貧乏導(dǎo)致豐富的煤炭資源無(wú)法有效地轉(zhuǎn)化為電能，因此空冷技術(shù)的應(yīng)用就能夠解決這個(gè)問(wèn)題。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，國(guó)內(nèi)研究開(kāi)發(fā)出濕表面空冷器。我國(guó)的電廠空冷技術(shù)起步在20世紀(jì)60年代，哈爾濱工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)站的50KW 機(jī)組上首次進(jìn)行了直接空冷系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。在20世紀(jì)60年代，山西侯馬電廠的1.5MW 機(jī)組上進(jìn)行了工業(yè)性直接空冷系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)入到80年代以后，慶陽(yáng)石化總廠自備電站3MW 機(jī)組投運(yùn)直接空冷系統(tǒng)，山西大同第二發(fā)電廠兩臺(tái)200MW 機(jī)組引入了匈牙利的海勒式間接空冷系統(tǒng)，這些空冷系統(tǒng)的研究和應(yīng)用標(biāo)志著我國(guó)的火電廠發(fā)展進(jìn)入到新的時(shí)期。

2 發(fā)電廠空冷技術(shù)的分析

發(fā)電廠采用翅片管式的空冷散熱器，直接或間接的用環(huán)境空氣來(lái)冷凝汽輪機(jī)的排汽就稱(chēng)為發(fā)電廠空冷，空冷裝置及其所使用的一系列技術(shù)就被稱(chēng)為是發(fā)電廠空冷技術(shù)，它是一種節(jié)水型的火力發(fā)電技術(shù)。GEA公司是空冷發(fā)電技術(shù)的發(fā)明者，自1920年代以來(lái)一直致力于電力冷卻技術(shù)的開(kāi)發(fā)、研究與工程應(yīng)用，始終保持世界領(lǐng)先地位，并于1980年代進(jìn)入中國(guó)，致力于中國(guó)能源工業(yè)所需的上述技術(shù)和產(chǎn)品的推廣和應(yīng)用。

2.1 間接空冷技術(shù)的研究

間接空氣冷卻的方式是匈牙利的海勒教授于20世紀(jì)50年代在第四屆世界動(dòng)力會(huì)議上提出的。如圖一所示：間接冷卻方式又能分為具有混合式凝汽器間接冷卻系統(tǒng)和具有表面式凝汽器的間接冷卻系統(tǒng)。圖一右側(cè)所示，混合式凝汽器間接空氣冷卻系統(tǒng)中汽輪機(jī)的排汽是在混合凝汽器中與噴射的冷卻水直接接觸，冷凝后與冷卻水一起，除了用凝結(jié)水泵將大約2%的水送回汽機(jī)給水系統(tǒng)外，其他98%的水全部由循環(huán)水泵加壓，送入干式冷卻塔下部的空氣冷卻器中，由空氣進(jìn)行冷卻。經(jīng)過(guò)冷卻之后的循環(huán)水又被送入到了混合式凝汽器中進(jìn)行循環(huán)使用。近年來(lái)就出現(xiàn)了表面式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)，圖一左側(cè)所示，這種空冷系統(tǒng)和混合式凝汽器間接空氣冷卻系統(tǒng)相比結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單。

圖一 具有表面式凝汽器間接冷卻系統(tǒng)和具有混合式凝汽器的間接冷卻系統(tǒng)

根據(jù)統(tǒng)計(jì)截止到2009年，GEAEGI公司向全球提供的間接空冷系統(tǒng)總裝機(jī)已經(jīng)超過(guò)了22000MW。在中國(guó)第一個(gè)采用間接空冷機(jī)組的電廠就是大同二電廠，中國(guó)第一個(gè)600MW 的機(jī)組采用間接空冷的電廠是陽(yáng)城電廠二期工程，在中國(guó)的特色就是采用了現(xiàn)代化的制造設(shè)施，GEAEGI公司具有領(lǐng)先世界的技術(shù)，采用的六代散熱器福哥管束具有獨(dú)特的換熱性能，為中國(guó)電力系統(tǒng)的發(fā)展和電廠的大型空冷機(jī)組提供了極大的支持；表面式凝汽器與鋁制散熱器垂直布置的SCAL型間接空冷系統(tǒng)，成功應(yīng)用在山西陽(yáng)城電廠二期工程2x600MW 機(jī)組，其空冷散熱器采用全鋁制冷卻三角，由冷卻管束、管束上下聯(lián)箱、支撐管束的鋼構(gòu)架組成，垂直布置在空冷塔的周?chē)?，空冷塔為雙曲線(xiàn)型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，空冷散熱器外圍直徑：187.0m，冷卻塔總高200.0m。

2.2 直接空冷技術(shù)的研究

直接空冷系統(tǒng)被稱(chēng)之為是空氣冷凝系統(tǒng)，直接空冷是汽輪機(jī)的排汽直接用空氣來(lái)冷凝，空氣和蒸汽之間進(jìn)行熱交換。一般情況下，通常采用機(jī)械軸流風(fēng)機(jī)來(lái)保證冷卻通風(fēng)，直接空冷的凝汽設(shè)備被稱(chēng)為空冷凝汽器，它是由表面鍍鋅的橢圓形鋼管外套矩形的若干個(gè)管束組成的，這些管束被稱(chēng)作散熱器。直接空冷系統(tǒng)的工作流程，是由汽輪機(jī)排汽，通過(guò)粗大的排汽管道進(jìn)入室外的下部設(shè)有軸流冷卻風(fēng)機(jī)的空氣凝汽器中，讓空氣流過(guò)散熱器外表面，將排汽冷凝成水凝結(jié)水，再經(jīng)過(guò)泵送回到汽輪機(jī)的回?zé)嵯到y(tǒng)中。

3 結(jié)語(yǔ)

總結(jié)全文，對(duì)當(dāng)前我國(guó)發(fā)電廠空冷技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了研究，分別對(duì)間接空冷技術(shù)研究和直接空冷技術(shù)研究進(jìn)行了相關(guān)的分析。發(fā)現(xiàn)空冷系統(tǒng)不僅能夠應(yīng)用于缺水地區(qū)，而且在水源充沛的地區(qū)應(yīng)用這種技術(shù)是比較經(jīng)濟(jì)合理的，它符合當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展的要求。