電站空冷系統

發電廠空冷系統是指汽輪機的冷卻系統以空 氣作為冷卻介質，有乾式冷卻塔或機力通風設備的空冷散熱器的閉式循環系統。電廠空冷系統有三種：直接空冷系統、帶混合式凝汽器的間接空冷系統、帶表面式凝汽器的間接空冷系統。

一、直接式空冷冷卻冷凝系統(直接空冷系統)

汽輪機排放的尾汽通過大型的輸汽管道，被輸送到空冷散熱 器的翅片管內，冷空氣吸收了蒸汽在翅片管內壁冷凝所釋放的熱 量，並直接把熱量排放到周圍的大氣中，這樣在翅片管中，低壓蒸 汽得到了冷凝，在重力作用下，這種冷凝液流入凝結水箱，再從凝 結水箱用泵把它抽回電站系統，由於空氣側所採用的通風手段不 同，所以在電站空氣冷卻系統中，又分為強迫通風直接空冷系統 和自然通風直接空冷系統。 直接空冷系統主要特點是：

1)背壓高；

2)由於強制通風的風 機，使電耗大；

3)強制通風的風機產生噪聲大；

4)鋼平台佔地，要 比鋼筋混凝土塔小；

5)效益要比間接冷卻系統大30%左右，散熱 面積要比間接冷卻小30%左右；

6)造價相對經濟。

二、間接空冷系統

因為間接空冷系統所採用的凝汽器不同，使得間接空冷系統 中又分為表面式凝汽器間接冷卻系統和混合式凝汽器間接冷卻 系統。常用的表面式和噴射式凝汽器通常直接安裝在汽輪機下 面，被汽輪機尾汽加熱後的水被泵到冷卻塔內，通過大量的空冷 散熱器中的翅片管與塔內流動的空氣換熱，被周圍的空氣冷卻， 最後再流回凝汽器中。因為不需要鼓風機，也不需要冷卻水中有 特殊的物質，更無需安裝塔頂水泵，所以這種系統在這方面顯示 出了它的優越性。

三、濕冷系統和乾濕冷混合系統

電站濕冷機組的冷卻循環系統是由常用的表面式凝汽器和 湖水或河流組成，或由表面式凝汽器和自然通風濕冷塔組成。表面式凝汽器(湖、水)水冷系統由於熱污染嚴重而受到環境 保護部門越來越多的限制，取而代之的，更為普遍的形式是採用 表面式凝汽器自然通風濕冷系統，但這種形式由於熱水暴露在空 氣中，蒸發量大而使得這種系統對補充水量的需求也很大，在缺 水地區，補充水的供給就成了這種系統難以彌補的缺陷。在某些 情況下，設計師也採用幹/濕混合系統以彌補濕冷系統的不足，但 水質的問題仍然需花費昂貴的資金購買水處理設備。 ^[1] 

1、系統運行的比較

表面式間接空冷系統除空冷散熱器外，由於與濕冷系統較接近，運行人員較熟悉，運行時主要應控制水壓及水質，系統中投運的設備少(只有循環水泵)，要調整的項目較少，因此係統較為簡單，設備故障率低。應該説這種系統最簡單，最易運行。混合式間接空冷系統由於採用混合式凝汽器，使系統和運行都增加了複雜性。直接空冷系統較為簡單，由於採用機力通風冷卻，在運行操作時增加了對風機的控制技術，風機的調整控制雖較為複雜，但較易於掌握，不是運行的難點，而控制技術的設計。

2、防凍方面的比較

應該説空冷系統都存在如何防凍的問題。表面式間接空冷系統採用翅片橢圓型鋼管，這種結構有利於防凍，另外發現結冰後還可採取化冰措施。直接空冷系統也採用翅片橢圓型鋼管，同時在管束佈置時，採用順流和逆流按比例佈置，因此較好地解決了防凍問題，使這種系統在防凍方面優於間接空冷系統。

2、嚴密性比較混合式間冷系統是用循環水泵將凝結水經空

冷塔散熱器送至凝汽器噴嘴，與汽輪機排汽混合，系統嚴密性較差。表面式間冷系統的特點之一是完全封閉的循環系統，與濕冷電廠一樣，只與凝汽器和真空系統有關，而不受冷卻系統的影響。直接空冷系統由於排汽系統都是真空系統，體積大，易漏人空氣，並且不易找漏，因此，這種系統在設計及安裝時要採用更嚴格的措施。 ^[2] 

由於採用空冷系統與常規濕冷系統相比，可節水3/4以上，世界上一些富煤缺水地區相繼為30、60萬千瓦級的大容量汽輪發電機組配置了空冷系統，當今世界上最大的空冷機組單機容量：直接空冷機組為南非馬丁巴發電廠(66.5萬千瓦)；具有表面式凝汽器的間接空冷機組為南非肯達爾發電廠(68.6萬千瓦)；具有混合式凝汽器的間接空冷機組為伊朗(32.5萬千瓦)。 2002年之前，國內僅有大同雲岡電廠2×22萬千瓦、太原二電廠2×20萬千瓦和內蒙豐鎮電廠4×20萬千瓦三個電廠，8台大型間接空冷機組投入運行。其中大同、太原電廠的間接空冷機組從國外進口，內蒙豐鎮電廠的間接空冷機組由哈爾濱空調股份有限公司提供。從2002年之後，大型電站空冷市場才開始在國內全面啓動，據初步統計，截至2005年9月份，已招標開工的30萬千瓦以上項目20餘個、總裝機容量超過2200萬千瓦，哈爾濱空調股份有限公司承擔7個項目，共420萬千瓦，其餘項目皆被德國GEA公司和美國SPX（斯必克）公司中標。此外，德國GEA公司和美國SPX在國際上分別佔領了全球空冷市場份額的60%和35%。 哈爾濱空調股份有限公司作為國內目前唯一有條件設計和製造空冷系統的企業，在2002年以前，只生產過20萬千瓦以下的間接空冷系統。但此後新建電廠基本選用單機功率30～60萬千瓦級的大型機組，且普遍採用直接空冷系統。為儘快實現大型電站空冷系統國產化，國務院副總理曾培炎先後兩次做出批示，在有關部門的大力協調和支持下，中電投集團公司和華能北方對大型電站空冷系統國產化給予了充分的支持和信任，2004年，哈爾濱空調股份有限公司獲得了通遼三期60萬千瓦和烏拉山30萬千瓦機組直接空冷系統的訂單，日前，烏拉山電站直接空冷系統已投入運行。這一成果不僅打破了國外公司在此領域近70年的壟斷局面，我國也成為世界上繼美、德之後第三個全面掌握此項技術的國家。

a)氣温條件。在嚴寒地區，宜優先考慮採用直接空冷系統，嚴寒地區是指多年最冷月平均氣温低於一10℃的地區。經綜合比較後，如確需採用間接空冷系統，特別是極其寒冷地區，需重點研究防凍措施。

b)風場、風速條件。在風場流態較穩定的地區，宜採用直接空冷系統；當主導風向不明顯或風向對直接空冷總體佈置極不合理時，宜採用間接空冷系統。當環境風速較大時，兩種空冷型式均町採用。由於基本風壓較大，間冷塔的投資會較大，須與直接空冷系統採取防風措施的投資比較後確定空冷系統型式，一般情況下，由於間接空冷系統受風的影響比直接空冷系統相對要小，建議優先考慮間接空冷系統。風場穩定是指多年全年或夏季的主導風向明顯且頻率較高，單從風向資料因素考慮是非常適宜採用直接空冷的。但這並不意味着不能採用間接空冷系統，還需結合其他條件綜合分析。

c)場地條件。受電廠場地條件限制、無法佈置較大的間冷塔時，宜採用直接空冷系統。當只能採用直接空冷系統時，若風向、風速對空冷系統影響較大時。需重點研究防治環境風的措施。

d)噪音條件。受周圍環境條件限制(如距離居民區較近)，噪音標準要求很高，如採用直接空冷系統降噪措施造價較高、經濟上不合理時或者根本無法滿足要求時，應採用間接空冷系統。

e)燃煤價格條件。經技術經濟比較，燃煤價格高於直冷、間冷經濟性相當的臨界煤價時，宜採用間接空冷系統。

f)機組夏季安全運行條件。由於直接空冷受環境風影響比間接空冷大，大風高温時負荷波動較大且有可能造成機組跳閘，業主對項目今後機組夏季運行的安全性要求嚴格的宜優先採用間接空冷系統。

g)電站建設急緩條件。間接空冷系統由於大型冷卻塔施工週期較長，如果項目為滿足儘快解決缺電局面，要求機組建設速度較快的宜優先採用直接空冷系統。