淺談發(fā)電廠空冷島直接冷卻系統(tǒng)

李茂盛

摘 要：空冷系統(tǒng)不只是用在缺水的地方，它比較環(huán)保而且經(jīng)濟(jì)上也比較合理，所以即使在水資源充足的地方，它也因此被利用?？绽湎到y(tǒng)被越來越廣泛的應(yīng)用。我國水資源處于嚴(yán)重缺乏階段，也因?yàn)榇耍覀兏鼞?yīng)該推廣和應(yīng)用空冷系統(tǒng)。環(huán)境好壞，溫度的高低，降水是否充足，空氣的密度都受到空冷系統(tǒng)所在海拔高度的影響。如果要在將空冷電廠建在高海拔的地方，由于海拔高，空氣密度小。這樣就需要加大空氣散熱器進(jìn)行交換，如果要用自然風(fēng)，就需要增加塔的高度，如果不這樣，則需增加風(fēng)機(jī)所耗功率。適宜的氣象條件對空冷機(jī)組的運(yùn)行有利，年平均氣溫較低，機(jī)組運(yùn)行比較經(jīng)濟(jì)。但氣溫低時(shí)，也隨之帶來空冷散熱器內(nèi)水體容易凍結(jié)的問題。寒冷季節(jié)環(huán)境氣溫在 0℃及以下時(shí)，水結(jié)冰然后膨脹，也可能使散熱器爆裂，如果嚴(yán)重，還會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，在冬天，散熱器必須有完好的防凍措施，以避免破裂。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠冷卻技術(shù)；直接冷卻；間接冷卻

空冷對環(huán)境的影響甚微。經(jīng)驗(yàn)表明，由大型的通風(fēng)系統(tǒng)口排放出的一些氣體，是看不見的，它們都對流到了空氣中，不會(huì)讓人發(fā)覺，當(dāng)然，并不會(huì)對環(huán)境造成不良影響。并且，空冷系統(tǒng)是完全沒有污染的，所以，也可以使水資源不受到污染，當(dāng)然，也不會(huì)有淋水噪音的影響，有利于環(huán)境保護(hù)。所以，空冷技術(shù)是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的發(fā)展，安全又可靠，使環(huán)境承受的壓力變小了，也為水資源豐富的地區(qū)保持生態(tài)平衡創(chuàng)造了條件。在一些水資源缺乏的地方，需要大規(guī)模的開發(fā)能源，以確保生活的正常運(yùn)行，所以，發(fā)電廠空冷技術(shù)作為一個(gè)節(jié)能環(huán)保的措施，應(yīng)該得到廣泛采用。

我國的水資源、電力、煤炭等資源在東西南北發(fā)展及其不平衡，大概是因?yàn)槲覈蜻|闊的原因，地理差異情況非常大，久而久之，一些地方會(huì)出現(xiàn)一些我們不愿意看見的情況，用水緊張，會(huì)讓生活中產(chǎn)生一些困擾，這些問題值得我們仔細(xì)探究，找著適當(dāng)?shù)姆椒ㄈソ鉀Q，否則將會(huì)變得越來越嚴(yán)重。我國西北和華北等地區(qū)，煤礦資源豐富，但是水資源缺乏。從而使煤礦轉(zhuǎn)化為電力也愈加困難。而在一些水資源相對充足的地區(qū)，如果一些設(shè)施不合理，環(huán)境受到污染不說，周圍的生物或者說生態(tài)系統(tǒng)也會(huì)受到一定的傷害。人類的關(guān)注也愈加集聚到這些地方。所以，要想經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，需要有效地利用水資源。所以，在一些水資源貧乏的地區(qū)，發(fā)電廠采用空冷技術(shù)將會(huì)成為必然。

汽輪機(jī)排出的空氣用于冷卻火力發(fā)電的這一冷卻模式，早在上個(gè)世紀(jì)30年代，就有國家重視了，并且還在隨后的十幾年已成功地建立了若干空冷發(fā)電廠，使電廠空冷技術(shù)的發(fā)展日趨成熟和完善。這是空冷發(fā)電技術(shù)的使用。

我們的空冷電站技術(shù)自20世紀(jì)50年代開始技術(shù)更加成熟，產(chǎn)能增加，越來越多的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，從南到北，從人民群眾的關(guān)注程度來看，這都是顯而易見的，所以它的前景發(fā)展也是越來越好的。

1 三種空氣冷卻系統(tǒng)的發(fā)展情況

現(xiàn)在， 用于發(fā)電廠的空冷系統(tǒng)主要有3種，即直接空冷系統(tǒng)、表凝式間接空冷系統(tǒng)和混凝式間接空冷系統(tǒng)。直接空冷系統(tǒng)特點(diǎn)較多，比如系統(tǒng)比較簡單，可以很靈活的調(diào)節(jié)空氣量，而且設(shè)備比較少，用起來更為方便。他所需要的冷空氣由機(jī)械通風(fēng)的方式來運(yùn)行，方便安全，效率高。當(dāng)然，什么方法都還是有一定的缺點(diǎn)，當(dāng)前，我國已經(jīng)采用了其它一些更有利的方法，比如自然通風(fēng)塔，由于減少了熱風(fēng)再次循環(huán)的影響，并且取消了風(fēng)機(jī)，所以成本也減少了許多。這幾種空冷方式已經(jīng)在生活中得到廣泛的運(yùn)用，技術(shù)有保證，且安全可靠。相比較而言，直接空冷系統(tǒng)還是在容量和推廣使用上都占了優(yōu)勢，間接空冷系統(tǒng)發(fā)展就比較緩慢了。目前，我國直接空冷發(fā)電廠正在迅猛的發(fā)展。國內(nèi)外一些空冷系統(tǒng)都在迅速發(fā)展，得到了一些支持，發(fā)展越來越迅速，為更多人所熟知，解決了一些地方能源不足的問題。

2 冷卻元件

2.1 發(fā)電廠空冷冷卻元件的發(fā)展歷程

①圓鋼管繞鋁翅片4排管。

②矩形翅片或橢圓鋼管繞橢圓片熱浸鋅橢圓鋼管套。

③單排管。

單排管以其管內(nèi)流通截面大、防凍性能好，管里流通截面大，流通速度的單排管越來越吸引人們的眼球，應(yīng)用也越來越廣泛。

2.2 目前得到成功應(yīng)用的冷卻元件

①鋁管套鋁翅片（海勒系統(tǒng)）。

②小口徑熱浸鋅橢圓鋼管（36mm×14mm）套矩形鋼翅片2排管（具有表面式凝汽器的間接空冷）。

③大口徑熱浸鋅橢圓鋼管（100mm×20mm）套矩形鋼翅片2排管（直接空冷）。

④橢圓鋼管繞橢圓翅片3排管（直接空冷）。

⑤單排管（直接空冷）。

3 翅片管束結(jié)構(gòu)

直接單機(jī)所能承受的容量越來越多，性能優(yōu)越，所以為了減少它的面積，管束長度可達(dá)9-10m。管束迎風(fēng)面第一排管采用較低的翅化比，第二排管采用較高的翅化比，這樣做管與管之間的熱量交換都比較均勻。經(jīng)過試驗(yàn)表明，如果要防止凝結(jié)水過于冷甚至是結(jié)冰，就必須改變管的結(jié)構(gòu)，順逆之差，受熱面積比必須根據(jù)實(shí)際情況而定。

4 風(fēng)機(jī)

風(fēng)機(jī)在空冷散熱器的強(qiáng)化傳熱中起著關(guān)鍵作用，近期300MW以上機(jī)組風(fēng)機(jī)葉片直徑廣泛采用9.144m或者9.754m的軸流風(fēng)機(jī)。目前空冷凝汽器采用的風(fēng)機(jī)最大直徑可達(dá)到10.363m。對于環(huán)境的保護(hù)，我們隨時(shí)都要放在心里。風(fēng)機(jī)的噪音是影響環(huán)境保護(hù)的，所以，我們需要使控制噪聲的要求更加明確。由于空冷機(jī)組經(jīng)常處于變工況條件下，風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中速度需要變，可以使用雙速的電機(jī)來改善這一不足，我們國家也有自己的方式，那就是調(diào)頻電機(jī)，節(jié)能，環(huán)保。

5 空冷設(shè)計(jì)技術(shù)

曾經(jīng)，大口徑排汽管道限制了直接空冷單機(jī)容量的發(fā)展，現(xiàn)在排汽管道直徑可以達(dá)到10m，管道的熱補(bǔ)償和支撐這些問題也得到了解決，在一些技術(shù)上，我們也作出了很大的努力。

我們國內(nèi)也可以獨(dú)自解決一些管道設(shè)計(jì)上的問題了。需要更加注意的是，為了降低工作區(qū)的噪音，一些直接空冷發(fā)電廠將要降低迎面風(fēng)的速度，使投資加大，傳熱面積的增加，這種方法是否有價(jià)值，還值得探究。另外，迎面風(fēng)的速度如果太過于低，會(huì)影響工作的效率，使工作受到不好的影響。

6 干式―濕式聯(lián)合冷卻塔

干式-濕式相結(jié)合冷卻的出現(xiàn)，不僅是為了節(jié)水，還為了對環(huán)境的保護(hù)避免一些不必要的污染出現(xiàn)。干式-濕式聯(lián)合冷卻系統(tǒng)的型式有多種多樣，但總體來說大致可分為分建式聯(lián)合冷卻系統(tǒng)、合建式聯(lián)合冷卻系統(tǒng)。合建式的干-濕聯(lián)合冷卻塔是由表面式凝汽器、干濕冷卻部件合建在一個(gè)塔體里的機(jī)械通風(fēng)式聯(lián)合塔組成。合建式機(jī)械通風(fēng)聯(lián)合塔上段布置干冷散熱器，下段布置濕冷部件，頂部布置軸流冷卻風(fēng)機(jī)。

冷卻水被循環(huán)水泵由塔底水池送至表面式凝汽器冷凝，汽輪機(jī)排汽，升溫后先進(jìn)入塔上段布置的干冷散熱器，與空氣換熱降溫后再由噴管噴灑到塔下段布置的填料中，通過淋水進(jìn)一步降溫后回到塔底水池中。干式冷卻部分散熱量占干濕聯(lián)合塔總散熱量的1/4-1/3。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家，干濕聯(lián)合塔有很好的發(fā)展趨勢。對原來采用濕式冷卻塔發(fā)電廠，如果秋冬季節(jié)為了節(jié)約水資源，夏季動(dòng)力不足，則可在原濕式冷卻塔的基礎(chǔ)上另裝1臺(tái)干式冷卻塔，冷卻系統(tǒng)將干濕結(jié)合起來。這種方法可以在春夏秋冬四個(gè)季節(jié)完美運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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