國內(nèi)外直接空冷系統(tǒng)的發(fā)展及現(xiàn)狀

陳曉環(huán)

摘 要：近年來，國內(nèi)外發(fā)電廠空冷技術(shù)得到飛速發(fā)展，成果顯著。為了加強對空冷技術(shù)的了解與利用，文章主要從空冷系統(tǒng)概述、國內(nèi)外直接空冷系統(tǒng)的發(fā)展狀況、直接空冷系統(tǒng)的現(xiàn)狀、電站空冷技術(shù)的前景及展望四方面對國內(nèi)外直接空冷系統(tǒng)的發(fā)展及現(xiàn)狀進行論述，以供參考。

關(guān)鍵詞：直接空冷系統(tǒng)；定義；發(fā)展；現(xiàn)狀

前言

近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，國內(nèi)直接空冷電站發(fā)展空前迅速，空冷技術(shù)受到廣大的關(guān)注。距今為止，電廠空冷技術(shù)的提出已有60余年的歷史，在這期間，空冷技術(shù)逐漸發(fā)展壯大，技術(shù)由不成熟到成熟，應(yīng)用地區(qū)由小到大，其發(fā)展前景越來越廣闊。并且在今后，空冷技術(shù)將會得到更廣闊的發(fā)展空間。

1 空冷系統(tǒng)概述

1.1 空冷系統(tǒng)定義

所謂的空冷系統(tǒng)，又稱干冷系統(tǒng)，是指汽輪機的冷卻系統(tǒng)以空氣為冷卻介質(zhì)。整個系統(tǒng)具有密閉循環(huán)、節(jié)水效果明顯等特點，是一種較理想的節(jié)水技術(shù)。

1.2 空冷系統(tǒng)種類

目前，國內(nèi)外空冷系統(tǒng)主要有3種，分別是：直接空冷系統(tǒng)；間接空冷系統(tǒng)分為兩種，其中一種是帶有表面式凝汽器，又稱哈蒙系統(tǒng)；另一種是帶噴射式（混合式）凝汽器，又稱海勒系統(tǒng)。

1.3 空冷系統(tǒng)作用

火力發(fā)電產(chǎn)的建設(shè)須具備燃料和水兩大豐富資源的條件，但是一些地區(qū)雖然燃料豐富，卻極其缺水，如伊朗、沙特、南非、我國的“三北”地區(qū)等。這極大地制約了火力發(fā)電，然而空冷系統(tǒng)的出現(xiàn)，就有效的解決了“富煤貧水”的問題。

2 國內(nèi)外直接空冷系統(tǒng)的發(fā)展狀況

空冷系統(tǒng)有3種，本文主要對直接空冷系統(tǒng)進行論述。直接空冷系統(tǒng)是指汽輪機的排汽直接用空氣來冷凝，空氣與蒸汽間進行熱交換，是目前3種空冷系統(tǒng)應(yīng)用最廣泛的一種。它具有結(jié)構(gòu)比較簡單，所需空冷元件比較少，投資較低等特點，能夠有效的解決富煤貧水地區(qū)的發(fā)電問題。

2.1 國外直接空冷系統(tǒng)的發(fā)展狀況

直接空冷技術(shù)的發(fā)展歷史已有60年，最早在20世紀30年代就已經(jīng)在國外提出，后來逐漸引進到國內(nèi)。期間，直接空冷技術(shù)的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段，分別是：起步發(fā)展、擴大發(fā)展以及突飛猛進發(fā)展。

2.1.1 直接空冷技術(shù)起步發(fā)展

20世紀30年代-50年代，這一時期屬于直接空冷技術(shù)起步發(fā)展階段，在這階段，這一技術(shù)還沒有應(yīng)用到火力發(fā)電廠的冷卻系統(tǒng)上，而且由于直接空冷設(shè)備投資相對較高，在發(fā)電中實際應(yīng)用很少。但一些典型的電站已經(jīng)建成，如：德國，1938 年，第一臺凝汽式汽輪機的直接空冷凝汽器安裝于一個工業(yè)電站；意大利，1958年，第一座裝有直接空冷凝汽器的2×36 MW公用電站在意大利投入運行等。

2.1.2 直接空冷技術(shù)擴大發(fā)展

六七十年代，隨著工業(yè)的迅速發(fā)展和人類生活水平的不斷提高，以及自然水源緊缺，環(huán)境污染日益嚴重，直接空冷技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于火力發(fā)電廠的冷卻系統(tǒng)，并且已經(jīng)逐漸沖出歐洲，其它地區(qū)也開始使用。因此，可以說直接空冷技術(shù)擴大發(fā)展。

2.1.3 直接空冷技術(shù)突飛猛進發(fā)展

80年來以來，直接空冷技術(shù)得到突飛猛進發(fā)展，這主要體現(xiàn)在許多國家建設(shè)空冷電站。如：南非，世界上單機容量最大的Matimba電站（6×665 MW）投入運行；英國的科比電廠一臺350 MW等，均標志著直接空冷技術(shù)在大型火力發(fā)電廠中的應(yīng)用進入新階段。

2.2 國內(nèi)直接空冷系統(tǒng)的發(fā)展狀況

我國也存在著“富煤缺水”的問題，如：華北、東北、西北。這些地區(qū)煤炭豐富，但卻極其缺水。因此，采用直接空冷技術(shù)建設(shè)節(jié)水型電廠對于我國來說是非常重要的。我國直接空冷技術(shù)的發(fā)展也可以概括為三個階段，分別是：

2.2.1 起步階段

20世紀60年代，我國的直接空冷技術(shù)的發(fā)展屬于起步階段，如：1966 年在哈爾濱工業(yè)大學試驗電站的 50 kW 機組上首次進行了直接空冷系統(tǒng)的試驗，這一階段主要是空冷技術(shù)的研制與試驗階段。

2.2.2 擴大發(fā)展

20世紀90年代-21世紀初期，我國的空冷技術(shù)擴大發(fā)展，并已經(jīng)得到了推廣和使用。如：2001年9月，我國自己設(shè)計、制造和安裝的國內(nèi)首臺空冷機組（單機容量6MW）在山西交城義望鐵合金廠自備電廠建成投產(chǎn)。這一項目的實施，標志著我國的空冷技術(shù)登上一個新臺階。

2.2.3 蓬勃發(fā)展期

近幾年來，我國直接空冷機組得到了蓬勃發(fā)展，大批大容量機組相繼投產(chǎn)運行，相關(guān)設(shè)備和技術(shù)也逐漸成熟。而且在這一時期，我國先后建立了很多空冷電站。

3 直接空冷系統(tǒng)的現(xiàn)狀

直接空冷系統(tǒng)的發(fā)展史已有60余年，在這段時間內(nèi)，直接空冷機組經(jīng)歷了很大的變化，如：技術(shù)逐漸走向成熟，容量逐漸增大，地區(qū)逐漸擴展，受重視程度逐漸加重等這些方面均說明了直接空冷技術(shù)的發(fā)展狀況，而且發(fā)展前景十分廣闊。

大型火電空冷機組主要由三大主設(shè)備組成，分別是：空冷汽輪機、直接空冷、散熱器與配套風機。而且冷卻元件、翅片管束結(jié)構(gòu)、風機以及設(shè)計技術(shù)的發(fā)展等因素，均影響著直接空冷技術(shù)的發(fā)展。接下來就以冷卻元件和風機為例，對直接空冷技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進行論述。

3.1 冷卻元件

冷卻元件是空冷系統(tǒng)的核心，又名翅片管，它對空冷系統(tǒng)的冷卻效果有直接的影響。近些年來，冷卻管束的性能不斷提高，由此直接空冷系統(tǒng)也得到了一定的發(fā)展。

其中，冷卻管束的性能的提高，型式的創(chuàng)新，主要體現(xiàn)在：一是管排數(shù)上，從多排管到單排管；二是管束尺寸上，從基管小管徑到大管徑；三是管束形狀上，由從圓管到橢圓管、從等翅片間距到不等間距。除此之外，控制系統(tǒng)的設(shè)計也得到了很大的改進。這些方面均說明我國的直接空冷系統(tǒng)在逐漸發(fā)展，并日臻完善。

3.2 風機

近年來，國內(nèi)直接空冷電站對風機所產(chǎn)生的噪音日益嚴格，因此，對于風機的選型要選擇低噪音或超低噪音風機。伴隨著以上要求以及直接空冷技術(shù)的發(fā)展，風機的規(guī)格與性能也在逐漸提高并趨向完善。如：流冷卻風機向“大而少、低噪聲、低能耗”方向發(fā)展。同時，風機數(shù)目逐漸減少，簡化結(jié)構(gòu)形式。

4 直接空冷技術(shù)的前景及展望

直接空冷技術(shù)在火力發(fā)電廠的應(yīng)用，不但解決了“富煤貧水”的問題，還促進了我國電力事業(yè)的發(fā)展。今后，此項技術(shù)的發(fā)展前景十分廣闊。具體表現(xiàn)在三方面，分別是：一應(yīng)用形式上，發(fā)展了其他形式的空氣冷卻方式的電站。

二是氣候條件上，電站空冷技術(shù)的適應(yīng)性逐漸變強，不但可以應(yīng)用于炎熱地區(qū)，還可以應(yīng)用于寒冷地區(qū)。

三是應(yīng)用領(lǐng)域上，不僅僅局限于燃煤火力發(fā)電廠，還可以應(yīng)用到燃氣-蒸汽循環(huán)電站、垃圾電站、工業(yè)企業(yè)自備電站等。由此可見，直接空冷技術(shù)的發(fā)展前景十分樂觀。

5 結(jié)束語

實踐證明，直接空冷技術(shù)的應(yīng)用前景非常光明。這種技術(shù)在大型火電廠中的應(yīng)用，為實現(xiàn)“節(jié)水最大化、排放最小化”目標，提供了保障。同時也是實現(xiàn)21 世紀燃煤發(fā)電的三大課題：高效（省煤節(jié)電）、環(huán)保（清潔生產(chǎn)）、節(jié)水（節(jié)約資源）以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要手段。由此可見，對于直接空冷技術(shù)我們一定要加以重視。

參考文獻

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