摘 要： 本文介紹了三種空氣冷卻系統(tǒng)：直接空冷系統(tǒng)(GEA)、表面式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)、混合式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)(海勒系統(tǒng))的發(fā)展現(xiàn)狀。文章概括性地介紹了空冷系統(tǒng)的關鍵技術，如冷卻元件、翅片管束結構、風機、設計技術的最新發(fā)展情況，以及干式—濕式聯(lián)合冷卻塔的設計原理。
　　關鍵詞： 發(fā)電廠空冷技術 直接冷卻 間接冷卻
　　
　　汽輪機排汽使用空氣冷卻方式作為火力發(fā)電廠的一種冷卻方式，早在20世紀30年代就有一些國家引起重視，并在其后的十幾年中相繼成功地建造了一批空氣冷卻電廠，使發(fā)電廠空冷技術方式日趨成熟與完善，并逐漸形成了研究空冷新裝置及使用的一系列技術，即發(fā)電廠空冷技術。我國的發(fā)電廠空冷技術自20世紀50年代起步，經歷了容量由小到大，技術由不成熟到成熟，應用地區(qū)由炎熱的南方到寒冷的北方，由不受重視到大力提倡的過程，其發(fā)展前景越來越廣闊。
　　一、三種空氣冷卻系統(tǒng)的發(fā)展情況
　　目前在發(fā)電廠得到應用的空氣冷卻系統(tǒng)有：①直接空冷系統(tǒng)(GEA)；②采用表面式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)；③采用混合式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)(即海勒系統(tǒng))。
　　三種空氣冷卻方式都已得到成功的應用，技術上是成功的，運行上是可靠的。直接空冷系統(tǒng)無論在單機容量還是在應用上都發(fā)展較快，間接空冷系統(tǒng)的發(fā)展較為緩慢。
　　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(fā)電廠(665MW)；具有表面式凝汽器的間接空冷機組為南非肯達爾發(fā)電廠(686MW)；具有混合式凝汽器的間接空冷機組為伊朗(325MW)。
　　當前，國內直接空冷發(fā)電廠發(fā)展空前迅速。在國外，海勒式間接空冷系統(tǒng)得到一定的應用與發(fā)展，如伊朗眾多的燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠就采用海勒式間接空冷系統(tǒng)。
　　二、我國發(fā)電廠空冷事業(yè)蓬勃發(fā)展
　　1987—1988年，大同第二發(fā)電廠各投入1臺200MW海勒式間接空冷機組，1992年后豐鎮(zhèn)電廠相繼投入4臺海勒式間接空冷機組，1993—1994年太原第二熱電廠投入2臺具有表面式凝汽器的間接空冷機組，為我國電廠空冷事業(yè)的發(fā)展奠定了基礎。
　　2001年，我國第1臺小型直接空冷機組——山西義望鐵合金廠6000kW直接空冷機組成功投入運行，人們對直接空冷系統(tǒng)有了良好的直觀印象。
　　2003年11—12月，山西大唐國際云崗熱電有限責任公司2×200MW直接空冷機組投運。2004年秋，山西漳山發(fā)電有限責任公司2×300MW直接空冷機組投運。2005年4月和5月，大同二電廠2臺600MW直接空冷機組投運。說明我國直接空冷系統(tǒng)近幾年發(fā)展很快。據(jù)不完全統(tǒng)計，當前已建和在建的單機容量135MW及以上的直接空冷發(fā)電廠共31座，總裝機容量約28810MW。其中已投產26臺，裝機容量為9070MW。
　　三、冷卻元件
　?。ㄒ唬┌l(fā)電廠空冷冷卻元件的發(fā)展歷程
　　1.圓鋼管繞鋁翅片4排管。
　　2.熱浸鋅橢圓鋼管套矩形翅片或橢圓鋼管繞橢圓片。
　　3.單排管。
　　單排管以其管內流通截面大、防凍性能優(yōu)越而受到人們普遍關注。單排管示意圖如圖1所示。［１］
　?。ǘ┠壳暗玫匠晒玫睦鋮s元件
　　1.鋁管套鋁翅片(海勒系統(tǒng))。
　　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)。這些冷卻元件，國內均有廠家制造。
　　四、翅片管束結構
　　隨著直接空冷單機容量的增加，為減少占地面積，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，這樣可使管束各管排的換熱比較均勻。
　　經驗表明，管束的順、逆流結構(K/D結構)，對防止凝結水的過冷乃至凍結，減少抽氣器的負荷是有利的。順、逆流管束面積比須根據(jù)環(huán)境氣溫而定。
　　管束普遍采用A型結構，這對減少占地面積是有利的。
　　五、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。隨著環(huán)境保護要求的提高，對風機的噪聲提出了更高和更明確的要求。為了控制噪聲，風機葉片葉尖速度不大于60m/s。由于空冷機組的經常處于變工況條件下，因此風機在運行中要變速。可采用雙速電機或調頻電機驅動。目前國內外直接空冷發(fā)電廠都采用調頻電機的首選驅動方式。
　　六、空冷設計技術
　　30年前，大口徑排汽管道限制了直接空冷單機容量的發(fā)展，現(xiàn)在排汽管道直徑可以達到10m，這樣就順利地解決了管道的熱補償和支撐等設計問題。經過引進技術，國內已可解決大直徑排汽管道的設計問題。
　　20世紀90年代，我國已掌握海勒式和具有表面式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)的設計、制造、安裝和運行技術。經過近幾年直接空冷電廠的建設，我國已初步掌握了其設計要領。
　　應當注意的是，為降低電廠廠區(qū)噪聲，某些直接空冷發(fā)電廠將管束迎面風速降低至2m/s以下，造成傳熱面積劇烈增加，投資增加，這樣做是否有利值得探討。另外，迎面風速過低，對預防熱風再循環(huán)和橫向大風影響的能力也會有所降低。
　　七、運行經驗
　　國內外的實踐經驗表明，對于海勒式間接空冷系統(tǒng)，在空冷塔外裝設W型尖峰冷卻器是解決渡夏問題的一種可以采用的方案。
　　最近，在國內新建的直接空冷系統(tǒng)中，在汽機排汽出口管處加裝凝結水箱，可稱之為具有凝結水箱的排汽裝置。此種措施正在接受工程的考驗。
　　直接空冷的渡夏機組滿發(fā)的經驗正在總結和探討之中。增濕型與向翅片表面噴霧狀水比較，似乎增濕型不適合于我國的氣候條件。
　　八、干式—濕式聯(lián)合冷卻塔
　　干式—濕式聯(lián)合冷卻的出現(xiàn)，不僅是為了節(jié)水，而且是出于對環(huán)境保護的考慮，可避免濕式冷卻塔排汽所造成的污染。干式—濕式聯(lián)合冷卻系統(tǒng)的型式多種多樣，但歸納起來大致可分為分建式聯(lián)合冷卻系統(tǒng)、合建式聯(lián)合冷卻系統(tǒng)。合建式的干—濕聯(lián)合冷卻塔如圖2所示，這種系統(tǒng)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(lián)合塔組成。合建式機械通風聯(lián)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(huán)水泵由塔底水池送至表面時凝汽器冷凝，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。［２］干式冷卻部分散熱量占干濕聯(lián)合塔總散熱量的1/4—1/3。在工業(yè)發(fā)達國家，干濕聯(lián)合塔有很好的發(fā)展趨勢。
　　對原來采用濕式冷卻塔發(fā)電廠，若夏季冷卻能力不足，或秋冬季為了節(jié)水，則可在原濕式冷卻塔的基礎上另裝1臺干式冷卻塔，組成干濕并列聯(lián)合冷卻系統(tǒng)。這是一種可行的方案，夏季濕式運行，秋冬季干式運行。干—濕分建式聯(lián)合冷卻系統(tǒng)如圖3所示［３］。
　　九、結語
　　空冷系統(tǒng)不只應用于缺水地區(qū)，就是在水源充沛的地區(qū)，由于環(huán)保的需要或比較經濟合理，也可采用空冷?？绽湎到y(tǒng)的應用范圍在日益擴大，可用于：垃圾發(fā)電站蒸汽輪機的空冷凝汽器，燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)的空氣冷卻系統(tǒng)，工礦企業(yè)自備電站蒸汽輪機或拖動汽輪機的空冷凝汽器，干—濕并列聯(lián)合冷卻系統(tǒng)的空冷凝汽器等。我國由于缺水較為嚴重，因而空冷系統(tǒng)的應用和發(fā)展顯得更為迫切，空冷系統(tǒng)的應用在我國將大有發(fā)展。
　　
　　參考文獻：
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　?。?］馬義偉，劉紀福，錢輝廣編著.空氣冷卻器.北京：化學工業(yè)出版社，1982.
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