淺析直接空冷技術及應用現狀

于洋

（哈爾濱空調股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150078）

1 空冷系統的種類

目前，用于發電廠的空冷系統主要有三種，分別是：帶噴射式(混合式)凝汽器的間接空冷系統(海勒式空冷系統)、帶表面式凝汽器的間接空冷系統(哈蒙式空冷系統)以及直接空冷系統。其中，直接空冷系統使用的最多也最受歡迎，這是因為間接空冷凝汽器系統相對于直接空冷凝汽器系統設備多、造價高、維修量大、運行難度大且可靠性較差。由此可見，直接空冷凝汽器將是今后電廠冷卻系統發展的重要方向。因此，本文主要對直接空冷技術進行分析。

2 直接空冷系統的概念

所謂的直接空冷系統指的是利用空氣直接冷凝從汽輪機的排氣，空氣與排氣通過散熱器進行熱交換。

3 直接空冷系統工作原理

3.1 組成直接空冷系統的主要成分

直接空冷系統主要由直接空冷凝汽器、汽輪機、風扇機組等主要元件組成。其中直接空冷凝器負責將排汽進行冷凝，進而成為冷凝水；汽輪機負責排汽；風扇機組一般安裝在直接空冷凝汽器管束下面進行強制通風。

3.2 直接空冷系統的工作流程

工作流程主要分三部：第一部是：經過空氣冷凝器的作用將汽輪機中排出的汽體進行冷卻，然后凝結成水。第二部是：排汽與空氣之間會進行熱交換，其中熱交換是在表面式空冷凝汽器內完成。這兩個過程主要是利用散熱器翅片管外側流過的冷空氣進行作用，使處于真空狀態下的汽輪機排除的熱介質飽和蒸汽冷凝。最后一部是：將冷凝后的凝結水進行處理，然后送回鍋爐。

4 直接空冷系統的優缺點

4.1 直接空冷系統的優點

（1）用水量小。我國是一個水資源短缺、煤炭資源豐富的國家。在現今的火力發電廠中，一般采用的是濕冷卻方式，這種方法的缺點就是需要使用過多的水，據統計，冷卻塔的蒸發損失量很大，約占全廠耗水量的90%以上。然而使用直接空冷系統就降低了用水量，這是因為，它采用的是空氣冷卻，從而減少了中間的水冷過程。同使用水冷凝方法相比，采用直接空冷技術會節水70%以上。（2）整體經濟性較高。從短期看，雖然直接空冷系統機組的造價很高、而且工作中熱耗率也很高，但是從長遠利益看，我國水資源日益緊張、水價不斷提高、而且受到環保要求的限制，使用直接空冷系統是非常經濟的，因此，可以說整體經濟性較高。（3）所占空間較小。水冷凝汽器系統中含有循環冷卻水塔和循環水泵房，它們占地面積十分大。但是同其比較，直接空冷系統組成簡單，不含循環冷卻水塔和循環水泵房，只需建在廠房外，利用廠房與升壓站空間，所占空間十分小。（4）使用安全、工作效率高。直接空冷機組不是一個整體，而是將整個系統劃分為若干個單元，每個單元獨自工作、獨自發揮功能，這樣劃分的優點就是當某個單元出現問題，維修人員可以將出現故障的單元與整體隔離，而不至于影響整個系統的工作。因此，可以說，使用安全，工作效率高。

4.2 直接空冷系統的缺點

（1）汽輪機被壓范圍窄。汽輪機作為直接空冷系統機組的重要組成部分，其工作能力直接影響機組整體功能的發揮。其中，汽輪機存在的一個缺點就是被壓范圍窄。如：直接空冷系統是利用空氣冷卻汽體，但是空氣熱容量遠遠小于水，冷卻能力低，當汽輪機被壓在超出設計范圍時，汽輪機將被迫降低出力，影響機組效率。（2）熱空氣再循環影響冷卻效果。直接空冷系統采用的是空冷強制通風，當機組在夏天運行時，熱氣出口的空氣可能被空氣入口吸入進行再循環，這種熱空氣的再循環會嚴重影響凝汽器的冷卻效率。因此，這也是直接空冷系統存在的一個缺點。

5 直接空冷技術的應用現狀

5.1 國外直接空冷系統的應用現狀

電廠直接空冷技術應用已經有幾十年的歷史，并且發展較快，至今為止已運行的直接空冷機組超過800臺，最大的直接空冷機組容量達665 MW。在國際上，伊朗、美國和南非空冷機組應用最廣泛，如：伊朗新建火電機組的 2/3采用空冷技術。由此可見，直接空冷技術發展空間十分寬闊，且發展前景良好。

5.2 國內直接空冷系統的應用現狀

在20世紀60年代，我國開始了直接空冷系統研究工作。而且隨著空冷系統研究工作的進行，近些年，我國已經投資運行了很多直接空冷系統機組，實踐證明效果良好。尤其是在我國華北、西北地區，煤炭資源豐富，淡水資源短缺，這從人均淡水擁有量僅為全國平均水平的1/4就可以看出。然而火力電廠發電急需水資源，“富煤缺水”現象已經成為我國華北、西北地區亟待解決的問題。為此，我國大力發展直接空冷技術。而且空冷技術不但可以緩解水資源短缺的問題，還可以降低環境污染、減輕能源消耗。由此可見，直接空冷技術發展空間十分廣闊。

結語

我國是一個煤炭資源豐富、水資源短缺的國家，存在著嚴重的“富煤缺水”問題，直接空冷技術的使用，不但可以降低環境污染、減輕能源消耗而且還能降低用水量、節約水資源。由此可見，直接空冷技術在活力電廠發電上起著不可替代的作用，而且隨著我國經濟的持續發展，我國的電力需求將會逐年增加，因此可以說，直接空冷技術的發展前景十分光明。

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