淺談發電廠空冷島直接冷卻系統

李茂盛

摘 要：空冷系統不只是用在缺水的地方，它比較環保而且經濟上也比較合理，所以即使在水資源充足的地方，它也因此被利用。空冷系統被越來越廣泛的應用。我國水資源處于嚴重缺乏階段，也因為此，我們更應該推廣和應用空冷系統。環境好壞，溫度的高低，降水是否充足，空氣的密度都受到空冷系統所在海拔高度的影響。如果要在將空冷電廠建在高海拔的地方，由于海拔高，空氣密度小。這樣就需要加大空氣散熱器進行交換，如果要用自然風，就需要增加塔的高度，如果不這樣，則需增加風機所耗功率。適宜的氣象條件對空冷機組的運行有利，年平均氣溫較低，機組運行比較經濟。但氣溫低時，也隨之帶來空冷散熱器內水體容易凍結的問題。寒冷季節環境氣溫在 0℃及以下時，水結冰然后膨脹，也可能使散熱器爆裂，如果嚴重，還會影響整個系統的正常運行。因此，在冬天，散熱器必須有完好的防凍措施，以避免破裂。

關鍵詞：發電廠冷卻技術；直接冷卻；間接冷卻

空冷對環境的影響甚微。經驗表明，由大型的通風系統口排放出的一些氣體，是看不見的，它們都對流到了空氣中，不會讓人發覺，當然，并不會對環境造成不良影響。并且，空冷系統是完全沒有污染的，所以，也可以使水資源不受到污染，當然，也不會有淋水噪音的影響，有利于環境保護。所以，空冷技術是一種經濟實惠的發展，安全又可靠，使環境承受的壓力變小了，也為水資源豐富的地區保持生態平衡創造了條件。在一些水資源缺乏的地方，需要大規模的開發能源，以確保生活的正常運行，所以，發電廠空冷技術作為一個節能環保的措施，應該得到廣泛采用。

我國的水資源、電力、煤炭等資源在東西南北發展及其不平衡，大概是因為我國疆域遼闊的原因，地理差異情況非常大，久而久之，一些地方會出現一些我們不愿意看見的情況，用水緊張，會讓生活中產生一些困擾，這些問題值得我們仔細探究，找著適當的方法去解決，否則將會變得越來越嚴重。我國西北和華北等地區，煤礦資源豐富，但是水資源缺乏。從而使煤礦轉化為電力也愈加困難。而在一些水資源相對充足的地區，如果一些設施不合理，環境受到污染不說，周圍的生物或者說生態系統也會受到一定的傷害。人類的關注也愈加集聚到這些地方。所以，要想經濟持續發展，需要有效地利用水資源。所以，在一些水資源貧乏的地區，發電廠采用空冷技術將會成為必然。

汽輪機排出的空氣用于冷卻火力發電的這一冷卻模式，早在上個世紀30年代，就有國家重視了，并且還在隨后的十幾年已成功地建立了若干空冷發電廠，使電廠空冷技術的發展日趨成熟和完善。這是空冷發電技術的使用。

我們的空冷電站技術自20世紀50年代開始技術更加成熟，產能增加，越來越多的應用于各個領域，從南到北，從人民群眾的關注程度來看，這都是顯而易見的，所以它的前景發展也是越來越好的。

1 三種空氣冷卻系統的發展情況

現在， 用于發電廠的空冷系統主要有3種，即直接空冷系統、表凝式間接空冷系統和混凝式間接空冷系統。直接空冷系統特點較多，比如系統比較簡單，可以很靈活的調節空氣量，而且設備比較少，用起來更為方便。他所需要的冷空氣由機械通風的方式來運行，方便安全，效率高。當然，什么方法都還是有一定的缺點，當前，我國已經采用了其它一些更有利的方法，比如自然通風塔，由于減少了熱風再次循環的影響，并且取消了風機，所以成本也減少了許多。這幾種空冷方式已經在生活中得到廣泛的運用，技術有保證，且安全可靠。相比較而言，直接空冷系統還是在容量和推廣使用上都占了優勢，間接空冷系統發展就比較緩慢了。目前，我國直接空冷發電廠正在迅猛的發展。國內外一些空冷系統都在迅速發展，得到了一些支持，發展越來越迅速，為更多人所熟知，解決了一些地方能源不足的問題。

2 冷卻元件

2.1 發電廠空冷冷卻元件的發展歷程

①圓鋼管繞鋁翅片4排管。

②矩形翅片或橢圓鋼管繞橢圓片熱浸鋅橢圓鋼管套。

③單排管。

單排管以其管內流通截面大、防凍性能好，管里流通截面大，流通速度的單排管越來越吸引人們的眼球，應用也越來越廣泛。

2.2 目前得到成功應用的冷卻元件

①鋁管套鋁翅片（海勒系統）。

②小口徑熱浸鋅橢圓鋼管（36mm×14mm）套矩形鋼翅片2排管（具有表面式凝汽器的間接空冷）。

③大口徑熱浸鋅橢圓鋼管（100mm×20mm）套矩形鋼翅片2排管（直接空冷）。

④橢圓鋼管繞橢圓翅片3排管（直接空冷）。

⑤單排管（直接空冷）。

3 翅片管束結構

直接單機所能承受的容量越來越多，性能優越，所以為了減少它的面積，管束長度可達9-10m。管束迎風面第一排管采用較低的翅化比，第二排管采用較高的翅化比，這樣做管與管之間的熱量交換都比較均勻。經過試驗表明，如果要防止凝結水過于冷甚至是結冰，就必須改變管的結構，順逆之差，受熱面積比必須根據實際情況而定。

4 風機

風機在空冷散熱器的強化傳熱中起著關鍵作用，近期300MW以上機組風機葉片直徑廣泛采用9.144m或者9.754m的軸流風機。目前空冷凝汽器采用的風機最大直徑可達到10.363m。對于環境的保護，我們隨時都要放在心里。風機的噪音是影響環境保護的，所以，我們需要使控制噪聲的要求更加明確。由于空冷機組經常處于變工況條件下，風機在運行中速度需要變，可以使用雙速的電機來改善這一不足，我們國家也有自己的方式，那就是調頻電機，節能，環保。

5 空冷設計技術

曾經，大口徑排汽管道限制了直接空冷單機容量的發展，現在排汽管道直徑可以達到10m，管道的熱補償和支撐這些問題也得到了解決，在一些技術上，我們也作出了很大的努力。

我們國內也可以獨自解決一些管道設計上的問題了。需要更加注意的是，為了降低工作區的噪音，一些直接空冷發電廠將要降低迎面風的速度，使投資加大，傳熱面積的增加，這種方法是否有價值，還值得探究。另外，迎面風的速度如果太過于低，會影響工作的效率，使工作受到不好的影響。

6 干式―濕式聯合冷卻塔

干式-濕式相結合冷卻的出現，不僅是為了節水，還為了對環境的保護避免一些不必要的污染出現。干式-濕式聯合冷卻系統的型式有多種多樣，但總體來說大致可分為分建式聯合冷卻系統、合建式聯合冷卻系統。合建式的干-濕聯合冷卻塔是由表面式凝汽器、干濕冷卻部件合建在一個塔體里的機械通風式聯合塔組成。合建式機械通風聯合塔上段布置干冷散熱器，下段布置濕冷部件，頂部布置軸流冷卻風機。

冷卻水被循環水泵由塔底水池送至表面式凝汽器冷凝，汽輪機排汽，升溫后先進入塔上段布置的干冷散熱器，與空氣換熱降溫后再由噴管噴灑到塔下段布置的填料中，通過淋水進一步降溫后回到塔底水池中。干式冷卻部分散熱量占干濕聯合塔總散熱量的1/4-1/3。在經濟發達的國家，干濕聯合塔有很好的發展趨勢。對原來采用濕式冷卻塔發電廠，如果秋冬季節為了節約水資源，夏季動力不足，則可在原濕式冷卻塔的基礎上另裝1臺干式冷卻塔，冷卻系統將干濕結合起來。這種方法可以在春夏秋冬四個季節完美運行。

參考文獻：

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