于洋

（哈爾濱空調(diào)股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150078）

1 空冷系統(tǒng)的種類

目前，用于發(fā)電廠的空冷系統(tǒng)主要有三種，分別是：帶噴射式(混合式)凝汽器的間接空冷系統(tǒng)(海勒式空冷系統(tǒng))、帶表面式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)(哈蒙式空冷系統(tǒng))以及直接空冷系統(tǒng)。其中，直接空冷系統(tǒng)使用的最多也最受歡迎，這是因?yàn)殚g接空冷凝汽器系統(tǒng)相對于直接空冷凝汽器系統(tǒng)設(shè)備多、造價高、維修量大、運(yùn)行難度大且可靠性較差。由此可見，直接空冷凝汽器將是今后電廠冷卻系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。因此，本文主要對直接空冷技術(shù)進(jìn)行分析。

2 直接空冷系統(tǒng)的概念

所謂的直接空冷系統(tǒng)指的是利用空氣直接冷凝從汽輪機(jī)的排氣，空氣與排氣通過散熱器進(jìn)行熱交換。

3 直接空冷系統(tǒng)工作原理

3.1 組成直接空冷系統(tǒng)的主要成分

直接空冷系統(tǒng)主要由直接空冷凝汽器、汽輪機(jī)、風(fēng)扇機(jī)組等主要元件組成。其中直接空冷凝器負(fù)責(zé)將排汽進(jìn)行冷凝，進(jìn)而成為冷凝水；汽輪機(jī)負(fù)責(zé)排汽；風(fēng)扇機(jī)組一般安裝在直接空冷凝汽器管束下面進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)。

3.2 直接空冷系統(tǒng)的工作流程

工作流程主要分三部：第一部是：經(jīng)過空氣冷凝器的作用將汽輪機(jī)中排出的汽體進(jìn)行冷卻，然后凝結(jié)成水。第二部是：排汽與空氣之間會進(jìn)行熱交換，其中熱交換是在表面式空冷凝汽器內(nèi)完成。這兩個過程主要是利用散熱器翅片管外側(cè)流過的冷空氣進(jìn)行作用，使處于真空狀態(tài)下的汽輪機(jī)排除的熱介質(zhì)飽和蒸汽冷凝。最后一部是：將冷凝后的凝結(jié)水進(jìn)行處理，然后送回鍋爐。

4 直接空冷系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

4.1 直接空冷系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

（1）用水量小。我國是一個水資源短缺、煤炭資源豐富的國家。在現(xiàn)今的火力發(fā)電廠中，一般采用的是濕冷卻方式，這種方法的缺點(diǎn)就是需要使用過多的水，據(jù)統(tǒng)計(jì)，冷卻塔的蒸發(fā)損失量很大，約占全廠耗水量的90%以上。然而使用直接空冷系統(tǒng)就降低了用水量，這是因?yàn)?，它采用的是空氣冷卻，從而減少了中間的水冷過程。同使用水冷凝方法相比，采用直接空冷技術(shù)會節(jié)水70%以上。（2）整體經(jīng)濟(jì)性較高。從短期看，雖然直接空冷系統(tǒng)機(jī)組的造價很高、而且工作中熱耗率也很高，但是從長遠(yuǎn)利益看，我國水資源日益緊張、水價不斷提高、而且受到環(huán)保要求的限制，使用直接空冷系統(tǒng)是非常經(jīng)濟(jì)的，因此，可以說整體經(jīng)濟(jì)性較高。（3）所占空間較小。水冷凝汽器系統(tǒng)中含有循環(huán)冷卻水塔和循環(huán)水泵房，它們占地面積十分大。但是同其比較，直接空冷系統(tǒng)組成簡單，不含循環(huán)冷卻水塔和循環(huán)水泵房，只需建在廠房外，利用廠房與升壓站空間，所占空間十分小。（4）使用安全、工作效率高。直接空冷機(jī)組不是一個整體，而是將整個系統(tǒng)劃分為若干個單元，每個單元獨(dú)自工作、獨(dú)自發(fā)揮功能，這樣劃分的優(yōu)點(diǎn)就是當(dāng)某個單元出現(xiàn)問題，維修人員可以將出現(xiàn)故障的單元與整體隔離，而不至于影響整個系統(tǒng)的工作。因此，可以說，使用安全，工作效率高。

4.2 直接空冷系統(tǒng)的缺點(diǎn)

（1）汽輪機(jī)被壓范圍窄。汽輪機(jī)作為直接空冷系統(tǒng)機(jī)組的重要組成部分，其工作能力直接影響機(jī)組整體功能的發(fā)揮。其中，汽輪機(jī)存在的一個缺點(diǎn)就是被壓范圍窄。如：直接空冷系統(tǒng)是利用空氣冷卻汽體，但是空氣熱容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水，冷卻能力低，當(dāng)汽輪機(jī)被壓在超出設(shè)計(jì)范圍時，汽輪機(jī)將被迫降低出力，影響機(jī)組效率。（2）熱空氣再循環(huán)影響冷卻效果。直接空冷系統(tǒng)采用的是空冷強(qiáng)制通風(fēng)，當(dāng)機(jī)組在夏天運(yùn)行時，熱氣出口的空氣可能被空氣入口吸入進(jìn)行再循環(huán)，這種熱空氣的再循環(huán)會嚴(yán)重影響凝汽器的冷卻效率。因此，這也是直接空冷系統(tǒng)存在的一個缺點(diǎn)。

5 直接空冷技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

5.1 國外直接空冷系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

電廠直接空冷技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)有幾十年的歷史，并且發(fā)展較快，至今為止已運(yùn)行的直接空冷機(jī)組超過800臺，最大的直接空冷機(jī)組容量達(dá)665 MW。在國際上，伊朗、美國和南非空冷機(jī)組應(yīng)用最廣泛，如：伊朗新建火電機(jī)組的 2/3采用空冷技術(shù)。由此可見，直接空冷技術(shù)發(fā)展空間十分寬闊，且發(fā)展前景良好。

5.2 國內(nèi)直接空冷系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

在20世紀(jì)60年代，我國開始了直接空冷系統(tǒng)研究工作。而且隨著空冷系統(tǒng)研究工作的進(jìn)行，近些年，我國已經(jīng)投資運(yùn)行了很多直接空冷系統(tǒng)機(jī)組，實(shí)踐證明效果良好。尤其是在我國華北、西北地區(qū)，煤炭資源豐富，淡水資源短缺，這從人均淡水擁有量僅為全國平均水平的1/4就可以看出。然而火力電廠發(fā)電急需水資源，“富煤缺水”現(xiàn)象已經(jīng)成為我國華北、西北地區(qū)亟待解決的問題。為此，我國大力發(fā)展直接空冷技術(shù)。而且空冷技術(shù)不但可以緩解水資源短缺的問題，還可以降低環(huán)境污染、減輕能源消耗。由此可見，直接空冷技術(shù)發(fā)展空間十分廣闊。

結(jié)語

我國是一個煤炭資源豐富、水資源短缺的國家，存在著嚴(yán)重的“富煤缺水”問題，直接空冷技術(shù)的使用，不但可以降低環(huán)境污染、減輕能源消耗而且還能降低用水量、節(jié)約水資源。由此可見，直接空冷技術(shù)在活力電廠發(fā)電上起著不可替代的作用，而且隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，我國的電力需求將會逐年增加，因此可以說，直接空冷技術(shù)的發(fā)展前景十分光明。

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