淺析國內(nèi)300MW機(jī)組冷卻方式現(xiàn)狀與發(fā)展

馮曉雷　王迪

摘 要：國內(nèi)電廠空冷技術(shù)近年來快速發(fā)展，冷卻方式日漸多元，不同冷卻方式及空冷系統(tǒng)方案選擇，對工程投資等影響也不相同。文章主要對國內(nèi)300MW機(jī)組不同冷卻方式現(xiàn)狀比較及發(fā)展進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：電廠空冷；300MW機(jī)組；冷卻方式；比較；發(fā)展

我國煤炭資源與水資源的分布存在嚴(yán)重不平衡問題，西部一些煤炭資源豐富的地區(qū)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(fā)電廠的建設(shè)。對西部地區(qū)電力發(fā)展來說，缺水成為其主要制約因素，而火力發(fā)電廠空冷系統(tǒng)的采用則能夠促進(jìn)這一問題的有效解決。發(fā)電廠空冷系統(tǒng)又被稱為干冷系統(tǒng)，指汽輪機(jī)冷卻系統(tǒng)將環(huán)境空氣當(dāng)成冷卻介質(zhì)來對汽輪機(jī)排汽進(jìn)行冷凝，空冷系統(tǒng)相對傳統(tǒng)濕冷系統(tǒng)更能促進(jìn)水資源節(jié)約?？绽湎到y(tǒng)主要包括直接空冷和間接空冷，文章主要對目前國內(nèi)投運的300MW等級空冷機(jī)組不同冷卻方式進(jìn)行分析，并提出發(fā)展意見。

1 國內(nèi)300MW機(jī)組空冷系統(tǒng)主要形式及發(fā)展現(xiàn)狀

截止目前，應(yīng)用于發(fā)電廠300MW機(jī)組的空冷系統(tǒng)主要有三種，其一為直接空冷系統(tǒng)，其二為帶表面式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)，其三為帶混合式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)。概括來說，就是直空冷系統(tǒng)和間接空冷系統(tǒng)。

我國對空冷系統(tǒng)的大規(guī)模發(fā)展，可以上溯到發(fā)展間接空冷系統(tǒng)，上世紀(jì)八十年代以前，我國間接空冷技術(shù)已經(jīng)相對成熟，八十年代中期至九十年代末期我國火力發(fā)電廠在空冷系統(tǒng)方面全部采用的間接空冷系統(tǒng)。相對濕冷系統(tǒng)，這一時期的間接空冷系統(tǒng)仍然呈現(xiàn)出煤耗高、占地面積大等缺陷，在國內(nèi)的發(fā)展比較緩慢。

從2003年開始，直接空冷系統(tǒng)以其設(shè)備簡單、投資低等多方面優(yōu)勢迅速在我國富煤缺水地區(qū)發(fā)展開來。直接空冷系統(tǒng)具有獨特的單排管凝汽器等特性，但對環(huán)境氣象條件比較敏感。隨著電煤價格、電價等進(jìn)入不斷上漲的態(tài)勢，很有必須重新評估間接空冷系統(tǒng)和直接空冷系統(tǒng)。

2 300MW機(jī)組直接空冷系統(tǒng)與間接空冷系統(tǒng)的對比

混凝是間接冷卻系統(tǒng)比較復(fù)雜，在運行維護(hù)中需要較大的工作量，系統(tǒng)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(tǒng)需要對有色金屬大量使用，導(dǎo)致設(shè)備初投資有較大幅度的增加，以及混凝式間接冷卻系統(tǒng)應(yīng)用業(yè)績不高的等缺陷，關(guān)于300MW機(jī)組直接空冷系統(tǒng)與間接空冷系統(tǒng)的對比僅圍繞表面冷凝式間接空冷系統(tǒng)與直接空冷系統(tǒng)進(jìn)行。

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

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

3 300MW機(jī)組直接空冷系統(tǒng)與間接空冷系統(tǒng)實例分析

發(fā)電廠空冷系統(tǒng)在實際運行投資中，初期投資主要是空冷設(shè)備和占地面積。而對300MW機(jī)組來說，其間接空冷系統(tǒng)的初期投資相對直接空冷系統(tǒng)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(tǒng)大約需要占地九十畝，直接空冷系統(tǒng)大約需要占地二十七畝。根據(jù)市價將土地轉(zhuǎn)換為人民幣可以看出，在整個空冷系統(tǒng)費用中，空冷設(shè)備備用所占的比重更大，對對空冷系統(tǒng)的投資費用來說其國產(chǎn)化率有較大影響?；谶@種影響可知，國產(chǎn)化率越高，300MW機(jī)組的直接空冷和間接空冷系統(tǒng)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(tǒng)下降幅度更快。

從年運行費用上來看，300MW機(jī)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(tǒng)耗費基本相當(dāng)；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(tǒng)間接空冷對運行成本的控制和抗風(fēng)險能力更有優(yōu)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(tǒng)，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(tǒng)。而在年總費用方面，間接空冷同樣低于直接空冷系統(tǒng)。雖然這種經(jīng)濟(jì)性評估可能存在一定偏差，但總體上說間接空冷機(jī)組的整體經(jīng)濟(jì)性好于直接空冷系統(tǒng)。在煤價較低、氣象條件較穩(wěn)定的高寒地區(qū)對直接空冷系統(tǒng)進(jìn)行選擇是比較合理的。但在運行成本不斷上升的當(dāng)前態(tài)勢下，間接空冷正在體現(xiàn)出越來越多的優(yōu)勢，從這點來說，未來的空冷發(fā)展趨勢應(yīng)該會更加著重間接空冷系統(tǒng)。

但綜觀我國空冷技術(shù)的發(fā)展，僅僅止于目前是不夠的也是不可能的，我國空冷技術(shù)的發(fā)展在未來應(yīng)該會以空冷系統(tǒng)創(chuàng)新為主要發(fā)展方向。

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