摘要：最近几年，整个世界范围内水资源呈现出紧缺的局面，加之环境不断恶化，在此背景之下人们开始积极创新工艺，研究新技术。届时，空冷发电开始被人们所熟知。对于大型电厂，合理运用空冷技术具有十分重要的意义。和一般的湿冷技术比对来看，空冷技术最为显著的特点是能够很好的节省水源，而且环保效果较好。能够节省大约百分之八十的水，而且还能够避免以往水冷模式导致的污染问题。除此之外，其不需要设置冷却塔，所以能够明显节省投资。正是因为它有着如此多的优点，所以目前被大范围的运用。
关键词：空冷技术；火电厂；组成与应用；效益影响
电厂是电力生产输出非常重要的地方，而其制冷更是重中之重，一般常规制冷就是湿式冷却技术，这需要消耗到大量的水资源，而其中火电厂是水资源消耗的大户，但我国许多地方目前水资源严重短缺，湿式冷却制冷技术具有局限性，因此，空冷技术应运而生。
1采用空冷技术的必要性
1.1节水势在必行
水是人类赖以生存、国民经济建设中不可缺少的自然资源。有关统计数据表明,我国人均占有水量只是世界上人均占有量的1/5,被联合国列为13个贫水国家之一,而且全国水资源的时空分布极不均匀。随着工农业生产的发展,许多城市及地区相继出现生产与生活用水日益紧张的局面,水已成为制约国民经济发展的主要因素之一。特别是我国的“三北”(华北、东北、西北)地区,煤炭资源丰富,但水资源极其贫乏,所以在规划工业发展时,必须把节水目标放在首要位置。
1.2采用空冷技术的效益
采用空冷技术,由于电厂耗水量大大减少,所以水源供水系统也会相应简单、工程量减少,不仅可以降低供水工程的投资,还可以使电厂的供水保证率提高,安全可靠性增加。电厂是用水大户,电厂大量节约用水后对缓解水资源短缺,合理利用水资源,充分发挥仅有水资源更大的社会效应是不言而喻的。同时,电厂采用空冷后,废水可以达到零排放,对保护当地的水体环境是很有好处的。
总之,电厂采用空冷技术后可大量节水,其经济效益、社会效益和环境效益综合考虑是显著的。
2大型电厂空冷技术组成与应用
空冷系统按型式可分为2种,即间接空冷系统和直接空冷系统。
2.1间接空冷技术系统
间接空冷系统按凝汽器的方式不同可分为带表面式凝汽器的间接空冷系统和带混合式凝汽器的间接空冷系统。
①表面式凝汽器间接空冷系统是指汽轮机排汽以水为中间介质,将排汽与空气之间的热交换分两次进行:一次为蒸汽与冷却水之间在表面式凝汽器中换热；一次为冷却水和空气在空冷塔里换热。系统流程为:汽机排汽进入凝汽器由凝汽器管束内的冷却水进行表面换热,凝汽器循环水排水由循环水泵送至空冷塔内的空冷散热器,空冷塔冷却水出水再回到汽机房凝汽器内作闭式循环。该系统根据空冷散热器材质和布置不同分为水平布置表凝间冷和立式布置表凝式间冷。
②混凝式间接空冷系统主要由混合式(喷射式)凝汽器、全铝制的福哥型冷却三角散热器(带百叶窗)、自然通风冷却塔、循环水泵、节流阀和用以回收水能的水轮机等设备构成。汽轮机排汽在喷射式凝汽器中与喷射成水膜的冷却水直接接触凝结,凝结水与温度升高的冷却水混合后,汇集于凝汽器底部热井中。其中,部分混合水用凝结水泵送至精处理装置处理后,送回汽轮机回热系统,其余约占98%的热水用循环水泵送至自然冷却空冷塔,在散热器中与环境空气通过对流换热被冷却。冷却后的水通过节流阀(或水轮机)回到喷射式凝汽器中去冷却汽轮机排汽。如此反复,构成闭式循环系统。
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2.2直接空冷技术系统
直接空冷技术系统是由电厂发电时利用大自然空气直接通过空冷凝汽器的方式，将汽轮机所排气体凝结成水，进行空气与蒸汽间的冷热交换。它通常使用的设备有排汽所用的管道，空冷凝汽机与风机，蒸汽分配管道，凝结水收集与直空系统，另外还有排气系统以及阀门控制等辅助系统。
空冷凝汽器包含两部分，即主凝汽器以及分凝汽器这两部分。主凝汽器通常都设计成汽水顺流模式，具体是指顺流冷却单元翅片管束顶部与蒸汽分配管道连通之后并配汽，它是空冷凝汽器的主要部分，可冷凝75%~80%的蒸汽；而分凝器则通常设计成汽水逆流的模式，具体是指逆流冷却单元翅片管束顶部与排气系统相连通之后，通过凝结水联箱的上部空间来引入蒸汽。排汽管道系统主要组成部分有排汽所用的管道、蒸汽分配管道以及凝结水联箱的蒸汽通流部分等，汽轮机所排出的汽体经排汽管道引出厂房，并且由许多根蒸汽分配管道向顺流冷却单元进行输送配汽，每一根蒸汽分配所使用的管道与许多顺流冷却单元，都是以一到两个的形式组成一个冷却单元组。
直接空冷技术中凝结水的收集系统，由单元组凝结水联箱，凝结水箱与水泵以及设备间的连接管道等主要部分组成。所有的机组底部都安装有对应的水联箱，管束下方有通道与之相连，此时水箱的下方就会聚集很多的凝结水。流往逆流单元的未凝固气体与冷空气互换凝结水。直空系统中的排气系统由排气管道系统和水环式真空泵组两部分组成，水环式真空泵是直接空冷系统的核心部分。当设备开启并且正常运作的时候，利用蒸汽式抽气装置将设备的内部抽空气体，以此来实现排汽的意义。对于直空系统来讲，其凝气器需要经常清洗，这主要是因为它的散热装置处在室外空间，非常容易变脏，因此要在规定的时间内清理，以免影响运行。
3空冷技术对火力发电厂效益的影响
①节约水资源空冷技术在北方地区得到了广泛的推广和应用,为节约水资源建设大型火力发电厂起到了关键作用,国内已基本掌握了各种空冷机组设计、制造和运行技术,为空冷系统国产化起到了积极的推动作用。
②降低煤耗从技术经济对比可以看到,空冷机组在节水的同时带来了煤耗的增加,为更好的实现节能减排,应采用超临界或超超临界机组,超临界机组比亚临界机组煤耗降低约10g/kW#h,超超临界机组比亚临界机组煤耗降低15g/kW#h,降低煤耗是空冷机组的发展趋势。
③发展大容量间冷技术从近期投产的大唐阳城600MW间冷机组运行指标上看,间冷机组在煤耗和厂用电率指标上明显优于直冷机组,发展大容量间冷技术符合国家政策。
④减少耗水指标采用风冷干除渣技术,活性焦脱硫郊术、驱动汽动给水泵的小汽机排汽间冷技术都将进一步减少耗水指标。
⑤安全经济运行进一步优化空冷设计背压和满发背压,在夏季高温时少带负荷,节能降耗运行,冬季低温多发,安全经济运行。
⑥占用的土地规模较小。由于冷凝器一般被放置到机房上方或是前面的平台上面，下方的区域就可放置别的设备，这样的话占地规模相对就要小很多，能够节省土地资源。
结语
通过上文的叙述可知，对于我们国家的大型发电厂来讲，选择正确的空冷技术有着非常关键的意义，这不但能够节省水资源的用量，同时还能发挥出很好的环保效益。由于电力行业不断发展，在今后一段时间我们国家的制冷工艺会更加完善，将更好的为国家的发展贡献力量。
参考文献
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论文作者:张婷
论文发表刊物:《电力设备》2019年第15期
论文发表时间:2019/12/9
标签：凝汽器论文; 技术论文; 系统论文; 电厂论文; 凝结水论文; 水资源论文; 机组论文; 《电力设备》2019年第15期论文;