1、 火電廠空冷系統綜合技術經濟分析及優化朱欽鵬 摘要：在改革開放的新時期，我國的科技發展十分迅速，空冷系統技術在水資源相對緊缺地區火電廠的應用越來越廣泛，極大的促進了火電廠的發展。目前，我國火電廠常用的空冷系統有直接空冷系統、表面式凝汽器間接空冷系統、混合式凝汽器間接空冷系統等三種情況，下面就這三種空冷系統及其優化問題進行分析。關鍵詞：火電廠；空冷系統；優化引言火電廠空冷技術，是指利用環境空氣作為冷卻介質對汽輪機乏汽進行冷卻的一種火電廠節水技術。其最大的特點就是可節約大量的水資源，一般采用空冷系統較采用濕冷系統可實現有效節約用水約達75%（根據工程實際情況有所不同）。隨著全球可利用水資源的日益減

2、少，隨著人類經濟社會工業化進程的不斷加快，近年來火電廠空冷技術在國內外都得到了較快的發展和應用。1空冷系統的工作模式和特點研究1）直接空冷系統就是把在汽輪機中做過功的乏汽排入鋼制的空冷凝汽器設備（簡稱空冷島），用空氣直接來代替濕冷機組循環水對做過功的汽輪機乏汽進行冷卻，使其凝結成水然后由凝泵打入凝結水系統使其重新開始循環的冷卻系統，可以知道它是由很多設備組成一起共同作業的模式，這些設備包括：汽輪機的排汽裝置設備，大直徑的鋼制的排汽管道設備，空冷島（此設備主要放在汽機房外的高架空冷臺上進行工作），還有風機組設備，凝結水系統設備，抽真空系統設備，進行清洗的設備。2）表面式凝汽器間接空冷系統是經空冷

3、島冷卻的水僅作為汽輪機排汽的冷卻循環水，并不與汽輪機排汽冷卻的凝結水做水質交換。此系統的組成部分是：汽輪機表面式的凝汽器設備，鋼制的鋼翅片組成的冷卻三角散熱器設備，此設備安裝在冷卻塔中進行冷卻工作，這樣做的目的是可以提升利用效率，還有自然性的通風冷卻塔設備，循環性的水泵組設備，充水式的泵組設備，具有穩壓效果的泵組設備，能夠儲存水資源的系統箱設備，能夠清洗散熱器的設備。3）混合式凝汽器間接空冷系統是利用高純度的中性水中性水進入凝汽器直接與汽輪機排汽混合并將其冷凝。此系統的組成部分有：混合形式的凝汽器設備，鋁制材料的復合型式的冷卻三角熱散器設備，能夠通過自然風達到通風的冷卻塔設備，可以循環的水泵組

4、設備，可以進行充水的泵組設備，達到穩壓效果的泵組設備，可以用水輪進行發電的發電機組設備，能夠儲存水資源的水箱設備，能夠清洗散熱器的設備，此系統還可以選擇使用預熱或者是尖鋒的冷卻器。2三種空冷系統的比較直接空冷系統的主要優點有：冷卻效率高、占地面積小、初期投資少、系統簡單、調節靈活、空冷凝汽器建設周期短等，在直接空冷系統中，汽輪機排汽能直接利用空氣進行冷卻，不需要利用循環冷卻水進行冷卻，極大的提高了冷卻效率，同時直接空冷系統的凝汽器和散熱器能合二為一，布置在汽機房外空冷島上，空冷凝汽器下面可以設置出線架構、變壓器等設施，有效地減少了占地面積。直接空冷系統的不足之處有：環境影響比較大，風向對空冷機

5、組的設置方位有很大的影響，同時直接空冷系統的運行費用比較高，檢修維護工作量大，并且在運行過程中產生的噪聲比較大，容易引起噪聲污染。表面式凝汽器間接空冷系統的主要優點有：運行背壓比較低，煤耗量比較少，同時循環冷卻水和凝結水是兩個獨立的系統，水質可以按照相應的水質標準進行處理，從而提高了水質處理的靈活性，表面式凝汽器間接空冷系統是一個封閉的系統，在運行過程中，循環水泵揚程比較低，能降低能耗，并且自然風對系統的影響比較小，在設置機組主廠房時，不需要考慮風向因素。表面式凝汽器空冷系統的不足之處有：冬季運行過程中防凍性能比較差，空冷塔占地面積比較大，建設周期比較長，并且塔內閥門比較多，操作比較復雜。混合

6、式凝汽器間接空冷系統的主要特點有：運行背壓比較低，煤耗量比較少，運行噪聲比較小，能滿足環境保護的需求，自然風對系統運行的影響比較小，在設置機組主廠房時，不需要對風向進行考慮。混合式凝汽器間接空冷系統的不足之處有：系統在運行過程中，循環水用水量比較大，水質要求比較高，循環水系統和凝結水混合后，對凝結水處理要求比較高，系統冬季運行過程中，抗凍性能比較差，并且系統設備、閥門比較多，控制比較復雜，同時混合式凝汽器間接空冷系統的占地面積比較大，建設周期比較長。3優化原則和方法空冷系統優化原則大多基于以下方面考慮，首先根據實際工程的氣象資料，采用科學、合理的計算方法，確定空冷系統的氣溫典型年、設計氣溫、環

7、境風設計風速等主要基礎設計參數。其次結合總平面布置，與相關專業密切配合，從總平面布置的協調性、合理性和初步空冷方案實施的技術可行性等方面考慮，初步分析可采用的空冷系統型式。再次結合實際工程的燃煤價格、上網電價、機組利用率、機組運行方式等情況，與汽輪機廠或相關專業密切配合，結合工程經驗初步確定幾種相對合理的汽輪機背壓及其對應的汽輪機有關尾部參數（如排汽量、排汽焓等）、汽輪機凝汽器型式及面積、循環冷卻倍率等優化用基礎數據。我國現階段空冷系統的優化方法有很多，但大多都是在相關的規范下進行空冷系統優化的投資，每年按照固定的年利率在一定的時間內完成，這個分攤值和機組的年使用費用就是該年度的成本消耗總值，

8、年成本消耗最少的方案就可以作為空冷系統優化工作的最合適的方案。在一些實際的工程項目中，空冷系統的優化方法和工程的環境、條件以及成本都具有很大的聯系，因此在制定優化方案的時候必須要考慮這些問題。首先可以先選擇相對科學的空冷汽輪機排汽壓力，也就是制定合理的空冷系統的初始溫差。其次要結合冷凝汽器的面積、冷卻的規格、風速以及設備的直徑還有風機的數量確定冷散熱器的面積和冷卻的面積的具體大小，對水進行充分而有效的利用，可以采用循環水泵的功能對凝汽器的類型和面積進行一個初步的方案設計，從而希望可以通過對該方案的認真核算，可以達到對空冷系統的優化配置，節省資金。在對某一具體的工程進行優化的時候可以選擇直接的空

9、冷系統和間接的空冷系統，通過幾種背壓和幾種不同的循環冷卻的方式對工程的方案進行一系列的測試和規劃，測算的結果達到最優，就可以指定出一個高效率、低消耗、低成本的最優空冷系統的方案。從有關人員對這幾種的空冷系統的研究我們可以知道，我國現階段的水資源相對充足地區總的裝機容量已經接近上限，未來水資源相對缺少但煤炭資源豐富地區（例如陜北、內蒙等）的空冷機組必將得到發展，因此空冷技術必須加大對技術手段的研究，才可以獲得更多的發展。在電力工業的發展中，該技術可以有效對水資源加以利用，隨著我國可利用水資源的不斷減少，該技術也在工程建設中發揮更多的作用，達到節能的功效。另外，在實際的工程中空冷系統的類型選擇也可

10、以對系統方案的優化設計提供一定的參考，空冷技術的研究也必須科學化和合理化，研究人員對此必須加以重視。特別是隨著空冷設備的大量使用，在使用中也出現了一些問題，燃煤資源的價格上漲也對冷卻系統的使用造成了一定的影響，這也增加了工程的成本，但是不能因為燃煤的增加就否定空冷系統對工程的現實意義。現在很多的工程的贊助商，在工程的初期為了節約成本，都會選擇間接的空冷系統，這樣的話，就會影響工程的質量，在項目的初期還容易造成出現一些資金浪費的問題，因為間接的空冷系統在使用上，效率比較低。結語綜上所述，本文通過對空冷系統的介紹，綜合的探討了這幾種空冷系統的優劣性，分析了空冷系統優化原則和優化的防范。空冷系統在工程中可以發揮節能環保的作用，提高對水資源的利用率，為我國的水資源保護也做了一定的貢獻。對于某實際工程空冷系統型式的選擇及方案優化，建議：結合工程實際情況，從工程的設計、施工、安裝、調試、運行、檢修、維護以及能夠預見的未來有關因素的變化等各方面綜合考慮，通過優化計算、分析研究，最終確定適合于實際工程的空冷系統系型式及方案設計，以確保機組的長期穩定、安全、經濟運