國內外直接空冷系統的發展及現狀

陳曉環

摘 要：近年來，國內外發電廠空冷技術得到飛速發展，成果顯著。為了加強對空冷技術的了解與利用，文章主要從空冷系統概述、國內外直接空冷系統的發展狀況、直接空冷系統的現狀、電站空冷技術的前景及展望四方面對國內外直接空冷系統的發展及現狀進行論述，以供參考。

關鍵詞：直接空冷系統；定義；發展；現狀

前言

近年來，隨著經濟的發展，國內直接空冷電站發展空前迅速，空冷技術受到廣大的關注。距今為止，電廠空冷技術的提出已有60余年的歷史，在這期間，空冷技術逐漸發展壯大，技術由不成熟到成熟，應用地區由小到大，其發展前景越來越廣闊。并且在今后，空冷技術將會得到更廣闊的發展空間。

1 空冷系統概述

1.1 空冷系統定義

所謂的空冷系統，又稱干冷系統，是指汽輪機的冷卻系統以空氣為冷卻介質。整個系統具有密閉循環、節水效果明顯等特點，是一種較理想的節水技術。

1.2 空冷系統種類

目前，國內外空冷系統主要有3種，分別是：直接空冷系統；間接空冷系統分為兩種，其中一種是帶有表面式凝汽器，又稱哈蒙系統；另一種是帶噴射式（混合式）凝汽器，又稱海勒系統。

1.3 空冷系統作用

火力發電產的建設須具備燃料和水兩大豐富資源的條件，但是一些地區雖然燃料豐富，卻極其缺水，如伊朗、沙特、南非、我國的“三北”地區等。這極大地制約了火力發電，然而空冷系統的出現，就有效的解決了“富煤貧水”的問題。

2 國內外直接空冷系統的發展狀況

空冷系統有3種，本文主要對直接空冷系統進行論述。直接空冷系統是指汽輪機的排汽直接用空氣來冷凝，空氣與蒸汽間進行熱交換，是目前3種空冷系統應用最廣泛的一種。它具有結構比較簡單，所需空冷元件比較少，投資較低等特點，能夠有效的解決富煤貧水地區的發電問題。

2.1 國外直接空冷系統的發展狀況

直接空冷技術的發展歷史已有60年，最早在20世紀30年代就已經在國外提出，后來逐漸引進到國內。期間，直接空冷技術的發展大致經歷了三個階段，分別是：起步發展、擴大發展以及突飛猛進發展。

2.1.1 直接空冷技術起步發展

20世紀30年代-50年代，這一時期屬于直接空冷技術起步發展階段，在這階段，這一技術還沒有應用到火力發電廠的冷卻系統上，而且由于直接空冷設備投資相對較高，在發電中實際應用很少。但一些典型的電站已經建成，如：德國，1938 年，第一臺凝汽式汽輪機的直接空冷凝汽器安裝于一個工業電站；意大利，1958年，第一座裝有直接空冷凝汽器的2×36 MW公用電站在意大利投入運行等。

2.1.2 直接空冷技術擴大發展

六七十年代，隨著工業的迅速發展和人類生活水平的不斷提高，以及自然水源緊缺，環境污染日益嚴重，直接空冷技術已經應用于火力發電廠的冷卻系統，并且已經逐漸沖出歐洲，其它地區也開始使用。因此，可以說直接空冷技術擴大發展。

2.1.3 直接空冷技術突飛猛進發展

80年來以來，直接空冷技術得到突飛猛進發展，這主要體現在許多國家建設空冷電站。如：南非，世界上單機容量最大的Matimba電站（6×665 MW）投入運行；英國的科比電廠一臺350 MW等，均標志著直接空冷技術在大型火力發電廠中的應用進入新階段。

2.2 國內直接空冷系統的發展狀況

我國也存在著“富煤缺水”的問題，如：華北、東北、西北。這些地區煤炭豐富，但卻極其缺水。因此，采用直接空冷技術建設節水型電廠對于我國來說是非常重要的。我國直接空冷技術的發展也可以概括為三個階段，分別是：

2.2.1 起步階段

20世紀60年代，我國的直接空冷技術的發展屬于起步階段，如：1966 年在哈爾濱工業大學試驗電站的 50 kW 機組上首次進行了直接空冷系統的試驗，這一階段主要是空冷技術的研制與試驗階段。

2.2.2 擴大發展

20世紀90年代-21世紀初期，我國的空冷技術擴大發展，并已經得到了推廣和使用。如：2001年9月，我國自己設計、制造和安裝的國內首臺空冷機組（單機容量6MW）在山西交城義望鐵合金廠自備電廠建成投產。這一項目的實施，標志著我國的空冷技術登上一個新臺階。

2.2.3 蓬勃發展期

近幾年來，我國直接空冷機組得到了蓬勃發展，大批大容量機組相繼投產運行，相關設備和技術也逐漸成熟。而且在這一時期，我國先后建立了很多空冷電站。

3 直接空冷系統的現狀

直接空冷系統的發展史已有60余年，在這段時間內，直接空冷機組經歷了很大的變化，如：技術逐漸走向成熟，容量逐漸增大，地區逐漸擴展，受重視程度逐漸加重等這些方面均說明了直接空冷技術的發展狀況，而且發展前景十分廣闊。

大型火電空冷機組主要由三大主設備組成，分別是：空冷汽輪機、直接空冷、散熱器與配套風機。而且冷卻元件、翅片管束結構、風機以及設計技術的發展等因素，均影響著直接空冷技術的發展。接下來就以冷卻元件和風機為例，對直接空冷技術的發展現狀進行論述。

3.1 冷卻元件

冷卻元件是空冷系統的核心，又名翅片管，它對空冷系統的冷卻效果有直接的影響。近些年來，冷卻管束的性能不斷提高，由此直接空冷系統也得到了一定的發展。

其中，冷卻管束的性能的提高，型式的創新，主要體現在：一是管排數上，從多排管到單排管；二是管束尺寸上，從基管小管徑到大管徑；三是管束形狀上，由從圓管到橢圓管、從等翅片間距到不等間距。除此之外，控制系統的設計也得到了很大的改進。這些方面均說明我國的直接空冷系統在逐漸發展，并日臻完善。

3.2 風機

近年來，國內直接空冷電站對風機所產生的噪音日益嚴格，因此，對于風機的選型要選擇低噪音或超低噪音風機。伴隨著以上要求以及直接空冷技術的發展，風機的規格與性能也在逐漸提高并趨向完善。如：流冷卻風機向“大而少、低噪聲、低能耗”方向發展。同時，風機數目逐漸減少，簡化結構形式。

4 直接空冷技術的前景及展望

直接空冷技術在火力發電廠的應用，不但解決了“富煤貧水”的問題，還促進了我國電力事業的發展。今后，此項技術的發展前景十分廣闊。具體表現在三方面，分別是：一應用形式上，發展了其他形式的空氣冷卻方式的電站。

二是氣候條件上，電站空冷技術的適應性逐漸變強，不但可以應用于炎熱地區，還可以應用于寒冷地區。

三是應用領域上，不僅僅局限于燃煤火力發電廠，還可以應用到燃氣-蒸汽循環電站、垃圾電站、工業企業自備電站等。由此可見，直接空冷技術的發展前景十分樂觀。

5 結束語

實踐證明，直接空冷技術的應用前景非常光明。這種技術在大型火電廠中的應用，為實現“節水最大化、排放最小化”目標，提供了保障。同時也是實現21 世紀燃煤發電的三大課題：高效（省煤節電）、環保（清潔生產）、節水（節約資源）以及可持續發展戰略的重要手段。由此可見，對于直接空冷技術我們一定要加以重視。

參考文獻

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