發(fā)電廠空冷技術的分析與研究

孫 玢

（河北省電力勘測設計研究院有限公司，河北 石家莊 050031）

火力發(fā)電廠的運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排除廢熱，空冷技術是一種節(jié)水型的火力發(fā)電技術，在我國北方地區(qū)得到了有效的應用。因為我國北方地區(qū)的水資源相對比較貧乏，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，它能夠幫助資源的合理利用，加快我國電力事業(yè)的發(fā)展。

1 當前我國發(fā)電廠空冷技術的發(fā)展現狀

我國的水資源相對缺乏，全球人均水資源最貧乏的國家之一，同時中國又是世界上用水最多的國家，在這樣的情況下，全國水資源時空分布不均衡，隨著工農業(yè)的發(fā)展，很多城市出現了生產和生活用水緊張的局面［1］。水資源的貧乏導致豐富的煤炭資源無法有效地轉化為電能，因此空冷技術的應用就能夠解決這個問題。隨著科學技術的不斷進步，國內研究開發(fā)出濕表面空冷器。我國的電廠空冷技術起步在20世紀60年代，哈爾濱工業(yè)大學實驗站的50KW 機組上首次進行了直接空冷系統(tǒng)實驗。在20世紀60年代，山西侯馬電廠的1.5MW 機組上進行了工業(yè)性直接空冷系統(tǒng)的實驗，進入到80年代以后，慶陽石化總廠自備電站3MW 機組投運直接空冷系統(tǒng)，山西大同第二發(fā)電廠兩臺200MW 機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)的研究和應用標志著我國的火電廠發(fā)展進入到新的時期。

2 發(fā)電廠空冷技術的分析

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)境空氣來冷凝汽輪機的排汽就稱為發(fā)電廠空冷，空冷裝置及其所使用的一系列技術就被稱為是發(fā)電廠空冷技術，它是一種節(jié)水型的火力發(fā)電技術。GEA公司是空冷發(fā)電技術的發(fā)明者，自1920年代以來一直致力于電力冷卻技術的開發(fā)、研究與工程應用，始終保持世界領先地位，并于1980年代進入中國，致力于中國能源工業(yè)所需的上述技術和產品的推廣和應用。

2.1 間接空冷技術的研究

間接空氣冷卻的方式是匈牙利的海勒教授于20世紀50年代在第四屆世界動力會議上提出的。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)。圖一右側所示，混合式凝汽器間接空氣冷卻系統(tǒng)中汽輪機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，除了用凝結水泵將大約2%的水送回汽機給水系統(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，由空氣進行冷卻。經過冷卻之后的循環(huán)水又被送入到了混合式凝汽器中進行循環(huán)使用。近年來就出現了表面式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)，圖一左側所示，這種空冷系統(tǒng)和混合式凝汽器間接空氣冷卻系統(tǒng)相比結構更加簡單。

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)

根據統(tǒng)計截止到2009年，GEAEGI公司向全球提供的間接空冷系統(tǒng)總裝機已經超過了22000MW。在中國第一個采用間接空冷機組的電廠就是大同二電廠，中國第一個600MW 的機組采用間接空冷的電廠是陽城電廠二期工程，在中國的特色就是采用了現代化的制造設施，GEAEGI公司具有領先世界的技術，采用的六代散熱器福哥管束具有獨特的換熱性能，為中國電力系統(tǒng)的發(fā)展和電廠的大型空冷機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)，成功應用在山西陽城電廠二期工程2x600MW 機組，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、支撐管束的鋼構架組成，垂直布置在空冷塔的周圍，空冷塔為雙曲線型鋼筋混凝土結構，空冷散熱器外圍直徑：187.0m，冷卻塔總高200.0m。

2.2 直接空冷技術的研究

直接空冷系統(tǒng)被稱之為是空氣冷凝系統(tǒng)，直接空冷是汽輪機的排汽直接用空氣來冷凝，空氣和蒸汽之間進行熱交換。一般情況下，通常采用機械軸流風機來保證冷卻通風，直接空冷的凝汽設備被稱為空冷凝汽器，它是由表面鍍鋅的橢圓形鋼管外套矩形的若干個管束組成的，這些管束被稱作散熱器。直接空冷系統(tǒng)的工作流程，是由汽輪機排汽，通過粗大的排汽管道進入室外的下部設有軸流冷卻風機的空氣凝汽器中，讓空氣流過散熱器外表面，將排汽冷凝成水凝結水，再經過泵送回到汽輪機的回熱系統(tǒng)中。

3 結語

總結全文，對當前我國發(fā)電廠空冷技術的發(fā)展現狀進行了研究，分別對間接空冷技術研究和直接空冷技術研究進行了相關的分析。發(fā)現空冷系統(tǒng)不僅能夠應用于缺水地區(qū)，而且在水源充沛的地區(qū)應用這種技術是比較經濟合理的，它符合當前可持續(xù)發(fā)展的要求。