蒸發冷卻器用于間接空冷機組輔機系統的可行性

蘇咸偉　鄧永勝　趙現彬

摘 要：文章介紹了蒸發冷卻器的原理，并以某電廠2×350MW間接空冷機組設計為例，對蒸發冷卻器和機械通風濕冷塔進行了技術經濟比較。結果表明，蒸發式冷卻器與機械通風濕冷塔相比，具有節水、運行費用低等諸多有點，特別適合于間接空冷機組。

關鍵詞：間接空冷；機械通風冷卻塔；蒸發冷卻器

中圖分類號：TK26 文獻標識碼：B

概述

近年來針對蒸發冷卻器用于直接空冷機組汽動給水泵排汽冷卻及輔機循環水系統的研究和論證逐漸增多。本文介紹了蒸發冷卻器的工作原理，并以某工程方案為實例，探討了蒸發冷卻器用于間接空冷機組輔機循環水系統的可行性，為蒸發冷卻器在國內空冷電廠的應用推廣提供參考。

1 工作原理簡述

1.1蒸發冷卻器的工作原理

蒸發冷卻器工作原理是冷卻介質通過蒸發冷卻器把熱量傳給塔內管束外壁的水膜，水膜迅速蒸發帶走熱量，蒸發后的濕空氣由上方的風機抽走，并由下面再進來新的冷空氣進行冷卻，以此循環。

1.2機械通風濕冷塔的工作原理

機械通風濕冷塔屬于開式冷卻塔，被冷卻的水與空氣直接接觸，溫度較高的冷卻水井噴嘴噴灑到填料上，形成霧狀水滴，利用同時進行的接觸換熱和蒸發散熱與周圍空氣進行熱、質交換，將熱水的熱量釋放到空氣中，進而帶出塔外，達到冷卻目的。

2工程實例輔機循環水系統方案設計比較

2.1工程概況

某工程為2×350MW間接空冷機組，主機采用表凝式間接空冷系統。廠址地處歐亞大陸深處，天山南麓中段，塔里木盆地北緣，遠離海洋，屬于暖溫帶干旱氣候。

2.2系統配置

2.2.1方案A（帶蒸發冷卻器的閉式循環冷卻系統）

本方案輔機冷卻水系統由廠區輔機冷卻水系統、主廠房內輔機循環水系統組成。廠區輔機冷卻水系統采用帶蒸發冷卻器的閉式循環系統，輔機冷卻后的高溫水通過管道輸送至蒸發冷卻器進行冷卻，冷卻后的水經過輔機循環水泵升壓后，通過管道輸送至主廠房內冷卻水系統。

本方案中主廠房內輔機循環水系統采用大閉式系統，與廠區輔機循環水管道和蒸發冷卻器組成一個整體的閉式系統，管道內冷卻介質為除鹽水。

本方案主要配置如下：

輔機循環水泵3臺（2運1備），蒸發冷卻器噴淋水泵3臺（2運1備），蒸發冷卻器6格，閉式循環水泵4臺（2運2備），閉式膨脹水箱2臺。

2.2.2方案B（帶機械通風濕冷塔的開式循環冷卻系統）

本方案輔機冷卻水系統由廠區輔機冷卻水系統、主廠房內輔機循環水系統組成。廠區輔機冷卻水系統采用帶機械通風濕冷塔的再循環供水系統，輔機冷卻后的高溫水通過管道輸送至機械通風濕冷塔進行冷卻，冷卻后的水經過輔機循環水泵升壓后，通過管道輸送至主廠房內輔機冷卻水系統。

本方案主廠房內輔機冷卻水系統采用開式水與閉式水相結合的方式，閉式水通過閉式水換熱器由開式水冷卻。

本方案主要配置如下：

輔機循環水泵3臺（2運1備），機械通風濕冷塔3格，平板濾網1塊，平板鋼閘門1塊，主廠房內閉式循環水泵4臺（2運2備），閉式循環冷卻水熱交換器4臺（2運2備），閉式膨脹水箱2臺，開式水電動濾水器2臺。

2.3技術經濟綜合比較

2.3.1技術比較

針對兩種方案的特點，從以下幾個方面進行了技術比較。

（1）廠區占地方面，方案A占地約為250m2，方案B占地約為550m2，方案A優于方案B，有利于電廠總平面布置和優化占地指標。

（2）設備安裝及布置方面，方案A增加了噴淋水泵，須增大輔機循環水泵房的體積；方案A采用大閉式循環系統，無需設置開式水熱交換器，節省了主廠房內的空間。

（3）在運行方式方面，方案A配置風機數量較多，可根據機組運行工況調整風機的數量、關閉噴淋系統或適當減少運行蒸發冷卻器的臺數，達到輔機循環水的控制水溫、節能運行的效果；冬季可將輔機循環水系統切換至主機間接空冷系統進行冷卻，既可進一步降低運行費用，又能增加了主機間接空冷塔內的熱負荷，有利于間接空冷系統防凍；由于方案A存在冬季和夏季運行方式的切換，運行操作相對復雜；方案B風機數量相對較少，防凍靈活性較差但運行操作相對簡單。

（4）水質穩定性方面，方案A采用大閉式循環系統，換熱管內是除鹽水，不與空氣接觸，水質穩定。方案B冷卻過程中，輔機循環水與空氣直接接觸，蒸發損失和風吹損失使水質變差，須進行排污和藥劑阻垢，運行水質相對較差。

（5）運行業績方面，方案A國內電廠運行業績較少，但鋼鐵行業運行業績較為廣泛；方案B國內電廠運行業績多，運行經驗充足。

（6）供貨商方面，方案A相對方案B技術起步時間較晚；近幾年，國內也出現一批生產企業，已經具備了一定的生產和供貨經驗。

2.3.2綜合經濟比較

方案A和B初投資費用分別約827.8萬元和413.5萬元，按照電價0.20元/kW.h和水價2.83元/噸考慮，方案A和B年運行費用分別約117.5萬元和58.7萬元，年總費用方面，方案A和B分別為391.9萬元和407.6萬元。

結語

在技術方面，蒸發冷卻器和機械通風濕冷塔兩種設備都有運行的實例，在技術上都是可行的。蒸發冷卻器有一定的優勢。在經濟方面，綜合到年總費用，采用蒸發冷卻器方案比采用機械通風濕冷塔方案低約15.7萬元，具有較好的經濟效益。

參考文獻

[1]魏高升，劉育松，曹濤，杜小澤，楊勇平.1000MW直接空冷機組汽泵冷凝采用蒸發式冷凝器的探討[J].汽輪機技術，2009，51（03）：214-216.

[2]李榮玲，張天倉.蒸發冷卻器在空冷機組輔機系統的應用[J].山西電力，2009（152）：76-79.

[3]包衛.蒸發式冷凝器用于火電廠冷卻系統的可行性分析[J].浙江電力，2004（04）：46-49.endprint