輔機冷卻方式選擇

鄧永勝

（國核電力規劃設計研究院，北京 100095）

輔機冷卻方式選擇

鄧永勝

（國核電力規劃設計研究院，北京 100095）

輔機冷卻系統有濕冷和空冷兩種，由于輔機空冷系統投資、占地高于濕冷系統，以往工程輔機多采用濕冷系統。隨著國家節水力度的不斷加強、高度節水產業政策的推出、輔機空冷系統的完善以及運行經驗的豐富，輔機空冷的應用正逐漸增多。

輔機；濕冷；空冷；技術；經濟；比較

1 概述

輔機冷卻系統有濕冷和空冷兩種，輔機空冷主要特點是可減少濕冷系統產生的蒸發和風吹損失，節水效果較好；但輔機空冷系統投資較高、占地較大。目前，輔機多采用濕冷系統。隨著國家節水力度的不斷加強、高度節水產業政策的推出、輔機空冷系統的完善以及運行經驗的豐富，輔機空冷的應用逐漸增多。

以下將以1000MW機組和假定基礎參數對輔機空冷塔和輔機濕冷塔兩種方案進行技術經濟比較。

2 輔機濕冷和空冷系統設計

2.1 輔機濕冷系統

輔機濕冷系統多采用帶機械通風冷卻塔的二次循環水系統，其流程為冷卻后的循環水經輔機循環水泵送至主廠房輔機冷卻水系統，升溫后返回冷卻塔進行冷卻，形成循環。該系統為開式系統，在冷卻過程中會產生蒸發和風吹損失。

2臺1000MW空冷機組的輔機冷卻水量為3600m3/h，濕冷循環水系統共配置3格機械通風冷卻塔和3臺輔機循環水泵（2用1備），為擴大單元制供水系統，3臺循環水泵布置于1座輔機循環水泵房內。兩臺機主要設備配置如下：

（1）輔機循環水泵：

泵型：單級雙吸臥式離心泵； 數量：3臺；

流量：3600m3/h； 揚程：40m；

配套電機：N=560kW，U=10kV

（2）機械通風冷卻塔

數量：3格；冷卻水量：3000m3/h；

出水水溫：≤33℃；風機功率：N=110kW，U=380V

（3）平板濾網和鋼閘門

數量：各1塊；尺寸：2.0m×4.0m

2.2 輔機空冷系統

輔機空冷系統中主機冷油器、空壓機等設備采用閉式循環冷卻水，閉式水直接與廠區循環水系統連接，并由機械通風空冷塔進行冷卻，在冷卻過程中不會產生蒸發和風吹損失，閉式水采用除鹽水。該系統順水流方向流程為：水泵進口蝶閥→輔機循環水泵→水泵出口蝶閥→循環水壓力供水管→輔機設備→循環水壓力回水管→機械通風空冷塔→水泵進口蝶閥。

2臺1000MW空冷機組的輔機空冷為單元制供水系統，每臺機組配置6座機械通風空冷塔和2臺輔機循環水泵（1用1備），4臺循環水泵布置于1座輔機循環水泵房內。兩臺機系統配置如下：

（1）輔機空冷系統：

輔機冷卻水量：7200m3/h；夏季設計氣溫：32℃；出水水溫：＜38℃；空冷塔數量：12座；空冷散熱器面積：～28萬㎡；風機功率：N=160kW，U=380V

（2）輔機循環水泵：

泵型：單級雙吸臥式離心泵；數量：4臺；流 量：3600m3/h；揚 程：25m；配套電機：N=315kW，U=10kV

（3）清洗水泵：

數量：2臺；流量：10m3/h；揚程：800m；配套電機：N=55kW，U=380V

（4）變頻噴霧系統：

為進一步保證輔機空冷在夏季時的冷卻能力，當溫度高于32℃時將運行噴霧降溫系統，每年噴霧水量約1.5萬 m3。噴霧水泵參數如下。

數量：2臺；流量：150m3/h；

揚程：25m；配套電機：N=22kW，U=380V（5）充、排水系統：

空冷塔內每個冷卻扇段均能獨立充水和排水，正常情況下，充排水過程為自動控制。機組停運或檢修時通過排水管道將冷卻段水排入貯水箱內；當循環水溫過低時，冷卻段將自動排水至貯水箱，以防發生冰凍危險。貯水箱布置在地下，其容積依據全部冷卻三角及地上管道部分的凈容積確定；水箱中設有自動液位測量及報警裝置。 充水泵為2臺，1用1備。

（6）穩壓補水系統

空冷系統回路中，由于冷卻水溫度變化時體積發生變化，為了保持循環冷卻水系統內水壓穩定，維持正常的水循環，空冷塔內設置穩壓補水系統。該系統由穩壓（補水）泵、高位膨脹水箱以及連接管道組成。

3 技術經濟比較

3.1 技術比較

3.1.1 機械通風濕冷塔方案

輔機濕冷系統具有投資省、占地省、運行靈活、維護簡單、冷卻效果好的特點，現有工程輔機多采用該系統；但該系統在冷卻過程中會產生蒸發和風吹損失。

3.1.2 機械通風空冷塔方案

輔機空冷系統占地及造價相對濕冷較高，但其節水效果顯著，其應用具有較強的社會效益和影響力。眾多空冷機組的實施和投運積累了豐富的設計、制造、施工、運行、維護和管理經驗，目前國內已有應用輔機空冷系統的案例。

3.1.3 主要指標比較

輔機空冷系統與濕冷系統比較占地面積增加約0.6公頃，年耗水量減少約25萬m3。

3.2 經濟性比較

經濟性比較表

4 結論

通過技術經濟比較可以看出2臺1000MW機組的輔機空冷系統比輔機濕冷系統的初投資高約2650萬元、占地面積增加約0.6公頃，但每年可節約水量約25萬 m3。隨著國家節水力度的不斷加強、高度節水產業政策的推出、輔機空冷系統的完善以及運行經驗的豐富，輔機空冷的應用正逐漸增多，且國內已有應用案例。

綜上所述，因輔機空冷系統節水效果顯著，從節約用水角度考慮，工程規劃建設初期應根據具體條件將輔機空冷系統作為重點比選方案。

［1]李博.空冷機組輔機水冷卻系統優化探討［J].黑龍江電力，2010.

［2]李海.空冷電站輔機冷卻水冷卻方式的探討［J].電力勘測設計，2006.

［3]趙佰波.空冷機組輔機冷卻水冷卻方式的優化探討［J].城市建設理論研究，2011.