刍议空冷技术在火力发电厂的应用

刍议空冷技术在火力发电厂的应用

贾许朋

（华电重工股份有限公司北京市100070）

摘要：随着社会经济的发展，工农业也得到快速发展，这导致很多城市和地区出现日益紧张的生产与生活缺水状况。水已经严重制约了我国社会经济的稳定发展，城市供水明显不足。基于此，我国政府也关注到了这一点，将节水目标作为国家与各级政府工作的重要内容，尤其是对于煤炭资源丰富但缺水严重且规划建立火电厂的地区，其更需要加大节水工作开展。建立火电厂应该选择节水型设备，采用节水技术，同时采用防水污染方式开展工作。而研究发现空冷技术在火力发电厂应用有助于节水。因此，本文详细探讨空冷技术在火力发电厂中的实际应用状况，为节约水资源提供参考。

关键词：空冷技术；火力发电厂；应用

0.引言

火力发电厂的空冷技术属于一种节水型的技术，兴建大容量火力发电厂时，其需要比较充足性的水资源，但当火力发电厂比较建设在比较缺水的地区时，就需要应用新的方式进行热量排放。而空冷技术能直接和空气进行热量交换，达到降温的效果。由于空冷技术具有自身优势性，其在火力发电厂得到广泛的应用。因此，加强对空冷技术在火力发电厂中的具体应用进行分析非常必要。

1.火力发电厂应用空冷技术的必要性

1.1有助于节水工作的开展

国民经济建设离不开水资源，在数据统计中发现：我国人均占水量仅仅是世界人均占水量的五分之一，属于水资源比较匮乏的国家[1]。与此同时，我国水资源存在着时空分布不均的特点。尤其是当工农业不断发展时，大多数城市以及地区均相继出现了生活与生产用水紧缺的现象，水资源的匮乏直接制约了我国国民经济的发展。在煤炭资源丰富地区，其水资源相对贫乏，这导致国家在进行工业发展规划时，将节水作为突出工作。

就建设火力发电厂而言，我国相关电力公司印制了火力电厂节水的意见，明确表示对于煤炭资源丰富，但严重缺水地区，其进行火电厂建设时需要注重水资源节约应用。不断地进行空冷技术推广，按照电厂建设实际要求选择合适的节水型设备，避免水体污染。随着国家重视节水工作的开展，空冷技术便是火力发电厂势在必行的节水有效途径。

1.2有助于提升火力发电厂效益

采用计算机对空冷系统应用取得实际效益情况进行数据统计，空冷技术的应用有助于降低全厂的总耗水量，降低幅度达到70%以上。换句话说，应用同样的水量可以建设3倍的应用湿冷系统的火力发电厂。同时，建设空冷发电厂，电厂需要增加大约6%—10%的投资。与湿冷技术相比较，电厂建成以后，空冷技术运行费用与其相同，但能极大程度地降低水资源使用量。湿冷技术日耗水量为5万m3/d，空冷技术耗水量则为0.84万m3/d，其节水率高达84%。由此可见，应用空冷技术能极大程度地降低电厂耗水量，促使水源供水系统更为简单，工程量相应程度下降，保证电厂供水量提升，属于一种安全可靠的技术。因此，空冷技术应用于电厂中，节约水资源缓解资源短缺现象，促进水资源合理应用，取得良好的社会效益。

1.3空冷技术在火力发电厂中的应用

空冷系统也被叫做干式冷却系统，其主要是采用高效散热空气的方式对散热器进行冷却，并向大气传递热量，进而促使汽轮机排气冷凝。与常规性的湿式冷却方式相比较，汽轮机排汽或者受热以后间接冷却水，其借助散热器将热量传递给空气中，其有效避免了循环冷却水与空气进行直接接触而出现水蒸发或者风吹损失，最终造成排污损失。空冷技术有助于消除蒸发热量、水雾或者排污水对环境所产生的影响。空冷技术在火力发电厂的应用主要通过直接空冷系统、间接空冷系统以及带混合式凝汽器的间接空冷系统发挥作用。下面详细阐述空冷技术的三种系统在火力发电厂中的具体应用情况。

1.4直接空冷系统

直接空冷系统所采用的空气冷凝器主要由若干个管束组成的，管束由外表面镀锌钢管外套翅片形成。当蒸汽间将热量传输给空气中时，其需冷却空气由环境空气经过轴流风机所形成的压力气流完成，压力气流带走散热器中的热量，排气则会凝结成水。凝结所成的水经过水泵回到汽轮机的回热系统中，通过这样的传输方式有助于减少因为要进行冷却塔所造成的蒸发，从而造成水损失现象。如此一来，该操作极大程度地节约了水资源。通过对中间换热介质进行直接性的冷却，加大换热温差。同时空冷技术中应用了变频装置，从原有的单速、双速电动机拖动风机向多风速风机方向转变，多变风量调控方式比较灵活，特别有助于冬季防冻。

采用直接空冷系统的优点便是系统操作简单，所用设备较少，具有较好的防冻效果，占地面积小。通过调节风机转动速度就能对空气量进行灵活调节，其所花费的基建投资也比较少。但是直接空冷系统风机会发出比较大的噪声，用电量也会提升。就当前而言，南非马丁巴具有最大容量的直接空冷系统发电厂，而我国的容量相对较少，主要是6MV和12MV直接空冷系统电厂。后续建设中，仍需要加大电厂容量建设。

1.5带混合式凝汽器间接空冷系统

在1956年，匈牙利海勒教授便提出了带混合式凝汽器间接空冷系统，该空冷系统配合福哥型全铝制质散热器而成。在该系统中，空冷却塔对循环水进行冷却，并在凝汽器和汽轮机的作用下对循环水进行加热，将排汽冷凝成水。经过加热以后的大多数冷却水会经过冷却水循环泵送至在空冷塔散热器中。经过进一步地冷却之后，调压水轮机会将冷却水送至到凝汽器中，同时进入下一步的循环操作。受热以后，只有少部分凝结水会进入到锅炉中。带混合式凝汽器间接空冷系统将循环水和凝结水混合，以整个锅炉的用水标准对整个冷却系统的循环水质进行考量，水处理系统相对复杂[2]。另者，铝制的散热器强度比较差，采用高压水冲洗方式容易损坏设备，百叶窗防冻性较差，所以在火电厂的应用频率仍不高。但带混合式凝汽器间接空冷系统的优点主要是容易操作，系统运行比较顺畅。就当前而言，亚美尼亚拥有最大容量的带混合式凝汽器间接空冷系统，我国山西大同最早引入带混合式凝汽器间接空冷系统。

1.6带表面式凝汽器的间接空冷系统

带表面式凝汽器的间接空冷系统主要是借助表面式凝汽器将循环水排汽，吸收热量，循环水温度升高并压送到自然通风冷却塔中，最后进入到散热器群众，借助空冷塔冷却，又将其送回到汽机房表面式凝汽器中。通过这种反复性的循环应用方式，同样能减少蒸发与风吹损失。该系统几乎和原先的火力发电厂湿冷循环方式类似。带表面式凝汽器的间接空冷系统能极大程度节约电厂用电，所用设备较少，将冷却水系统和汽水系统分开，按照各自要求对两组水质进行控制。但是该系统的占地面积较大，基建投入较多，系统中需要两次进行换热，并且都属于表面换热，这也会降低全厂热效率。南非肯达尔电厂是当前投运最大的系统，我国山西太原也已经顺利生产运营第二热电厂，运行情况较好。

2.结语

综上所述，在火力发电厂中采用空冷技术有助于节约水资源，减少水污染现象。直接空冷系统、带混合式凝汽器间接空冷系统、带表面式凝汽器的间接空冷系统属于比较常用的空冷系统，其格局优缺点，但均能减少能耗，节约水资源。因此，在选择时要结合实际情况，促使其作用得到充分发挥。

参考文献：

[1]郭昆.空冷节水技术在火力发电厂的应用[J].内蒙古科技与经济，2017，35（8）：156-157.

[2]赵耀.空冷技术在火力发电厂的应用[J].内蒙古石油化工，2016，32（6）：16-18.