摘要：火电是我国主要的发电方式之一，火电厂是火力发电的主要场所，其冷却系统尚存在很多不足，笔者结合生产实际谈谈火电厂冷却系统的优化，供行业内人员参考借鉴。
关键词：火电厂；冷却系统；优化问题
火电厂是利用石油、天然气和煤作为燃料生产电能的工厂，目前，它仍是我国电力提供的主要场所。冷却系统是火电厂的重要系统，它是利用水和空气流动接触后进行冷热交换产生水蒸汽，水蒸汽蒸发从而减少热量，以达到蒸发散热、对流传热和辐射传热的目的。
火力发电厂机组末端冷却的主要方式为冷空系统和湿冷系统两种方法，火电厂冷却系统主要由循环水系统和开闭式循环水系统组成。循环冷却水是通过直接接触换热方式交换介质热量或通过换热器交换热量。
一.火电厂冷却系统存在的问题
(一)耗水量大
当前，我国大部分火力发电厂使用的是湿冷塔技术，湿冷却技术是的耗水量特别大。众所周知，我国是一个水资源缺乏的国家，可用的水资源有限，近几年水资源供需矛盾不断加剧，节约用水是所有人的共识。所以如果具备循环利用水资源的功能更加满意，冷却系统作为火电厂主要的耗水环节，更应优化其系统、采取先进设备和技术减少运作所需的耗水量，在不影响发电效率和设备运行的情况下提高水的使用率。
(二)冷却水废热造成的大气和水资源污染严重
进入新世纪以来，人们越来越注重高质量的发展，对环境的保护愈加重视。火力发电厂是“排水大户”，并且其排放的污水会严重影响到水质，所以，环保部门对火力发电厂的排水量和水质提出一定要求。比如，由于排放水中带有P物质，含磷废水容易引起水体富营养化。因此，火电厂排放水中P的含量不得大于05mg/L。火电厂必须改善冷却系统减少冷却系统所产生的排污水量。
(三)单一冷却系统无法满足发展需求
火电厂由燃烧系统、汽水系统和电气系统三大系统组成，冷气系统属于汽水系统，根据冷却方式的不同，冷却系统可分为干式冷却系统和湿式冷却系统，湿冷系统是由冷却水来冷却冷凝汽轮机排汽的系统，湿冷系统根据供水方式的不同又可分为开式直流冷却水系统和闭式循环冷却水系统。湿冷系统具有热经济性高、投资少的优点，但其还具有耗水量比较大的弊端，这使火电厂厂址的选择受到限制。空冷系统是指汽轮机的冷却系统以空气为冷却介质，空冷系统的节水效果较为显著，但是其体积庞大，价格昂贵，其冷却性能容易受到环境的影响。
二.火电厂冷却系统的优化
(一)凝汽管中使用防腐材料
在凝汽管中使用防腐材料，加强凝汽管的防腐性。循环水补水水质不断恶化和浓缩倍率的提高，影响凝汽管的使用寿命。所以，凝汽管中应使用防腐材料，以此提高凝汽管的使用寿命。比如，在复合配方中添加缓蚀剂，缓蚀剂是以适当浓度和形式存在于环境中，可防止或缓解材料腐蚀的化学复合物。，这种添加剂既可在洁净的钢管上起到防腐作用还可以在存有赃物的钢管上保护和修补膜层。其次，研究新的FeSO4成膜工艺和技术。从而保证运行和停机状态时的成膜质量。如果不考虑凝汽器与外界空气之间热量的交换，那么排气凝结放出的热量与循环冷却水带走的热量是相等的。
(二)循环水系统的优化
循环水系统主要由汽轮机、凝汽器、循环水泵和冷却塔组成。循环水泵是专门提供循环冷却水的一种动力机械，循环水泵自身的运行方式对循环水流量的大小起着决定作用。循环水泵的循环水量随着水泵耗电功率的增大而表大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
冷却塔是实现低温放热的最终设备，它是排汽压力稳定的重要保证，它能否将循环水热量及时释放到大气中，是排汽压力的重要检测目标之一。它是通过循环水入口的温度影响凝汽器的压力，从而对机组的经济性造成影响。
循环系统对机组的经济性影响因素主要表现为循环水流量和出塔水温。如果循环水量增大，有利于凝汽器侧热交换，使汽轮机的效率提高。但是，循环水量并不是越高越好，因为随着循环水量的增加，循环水泵的耗功率也会随之加多，当冷却塔的出口处空气的相对湿度尚未达到饱和时，于循环水量的增加会使空气接近饱和，这时如果继续增加水循环量，那么超过循环值产生的热量就无法被空气吸收，出塔水温反而会升高，从而降低机组的经济性。
(三)干湿联合冷却系统的应用
干冷系统和湿冷系统都具有各自的优点和缺点，如果能将两者结合起来，将双方的优势结合在一起，其冷却效果更为理想。所以，火电厂冷却系统使用干湿冷却系统具有一定的可行性。
关于干湿冷却系统的散热量，参考机组的运行状况、凝汽器的参数和冷却塔出口一般不产生雾气团等条件，建立科学数学模型，通过优化分析和模型求解，从而推出干湿联合系统中干冷部分和湿冷部分分散热量的分配值。
冷却塔是冷却系统中的关键设施。冷却塔的设计优化首先要确定最佳设计初始温差，冷却塔的初始温差指凝汽器冷却水出口温度和空气进口温度之差，它是表征冷却系统散热性能的主要参数之一。初始温差的设计采用年均摊费用最小法，其运算过程中一定要将冷却系统的投资费用和运行费用计算在内。其投资费用主要包括散热器的相关费用、冷却塔土建结构和冷却系统供水投资费用。其冷却三角与散热面积求得。冷却系统的运行费用主要包括系统动力消费费用、冷却系统大修提成费用和机组少发电损失。机组少发电损失需根据汽轮机微增功率修正曲线，根据不同的排汽压力选择不同的点，拟合曲线，从而得出汽轮机循环效率跟随排汽压力变化的函数关系。如今，大部分火电厂采用的冷却塔为自然通风冷却塔，它主要由通风筒、环基、淋水装置、塔心材料和人字塔组成。使用自然通风冷却塔可以大量的节约能源，提高效率。所以，关于冷却塔的类型宜采用合建式自然通风联合塔，此形式的冷却塔将湿冷部分布置在塔体的中间，干冷部分布置在塔的周围。此种形式的塔运行方式为当环境温度比较高，湿冷部分进入工作模式，如果气温过低，干冷部分投入运行，至于控制干冷模式还是湿冷模式运营可根据温度的实际情况灵活调整。
由于ITD和环境温度是固定值时，如果通过每个冷却柱的冷却水流量和空气流量不一样时，每个冷却柱的散热量也不一样。所以在给出特定热负荷的条件下，所需的散热器冷却三角个数也不一样。冷却塔的优化设计首先要通过改变冷却水和空气流量，得出不同的冷却三角个数，从而算出与之相对应的冷却塔尺寸。根据凝汽器的参数，再与当地的水资源情况和环境，建议其根据当地的环境和系统运行所需合理分配塔内的干冷部分和湿冷部分的占比情况。
系统的优化离不开先进技术的应用，火电厂应采用先进的水质稳定处理技术和科学的管理方法来提高设备的效率，保障设备的使用寿命不受客观因素的影响。在冷却塔内部增加动力涡流装置，如果在冷却塔内部增加了动力涡流装置，冷却塔内部就可形成较为稳定的旋转上升气流，此装置可使空气流均匀穿透水平剖面横截面，从而扩大空气流和冷却水介质的作用；而且其装置也使空气流和喷雾冷却水之间的接触时间增大，从而避免了空气流的不均匀分配、返流和气流闭锁等不正常现象的发生，提高冷却塔的换热效率，促进机组效率的有效提高。其安装依据冷却塔结构的数据、环境数据等相关数据，再经过科学推算，在冷却塔的底部均匀安装一定数量的机翼形叶片。
三.小结
总而言之，火力发电厂的冷却系统优化需要不断采用新技术，改进传统设备，引进高效设备，从而提高冷却系统运作的效率，节约能源资源，在不影响正常使用的同时节能减排。
参考文献
[1]崔传涛.火电厂干湿联合冷却系统优化设计方法的研究.长沙理工大学.2008年
[2]周银芳.火电厂冷却系统设计与优化.中国电力教育.2011年第2期
[3]贺红.火力发电厂中电气节能减排管理的优化措施.环球市场信息导报.2017年33期
论文作者:李文浩
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
标签：系统论文; 冷却塔论文; 火电厂论文; 湿冷论文; 冷却水论文; 凝汽器论文; 热量论文; 《电力设备》2018年第16期论文;