浅析直接空冷技术及应用现状

于洋

（哈尔滨空调股份有限公司，黑龙江 哈尔滨 150078）

1 空冷系统的种类

目前，用于发电厂的空冷系统主要有三种，分别是：带喷射式(混合式)凝汽器的间接空冷系统(海勒式空冷系统)、带表面式凝汽器的间接空冷系统(哈蒙式空冷系统)以及直接空冷系统。其中，直接空冷系统使用的最多也最受欢迎，这是因为间接空冷凝汽器系统相对于直接空冷凝汽器系统设备多、造价高、维修量大、运行难度大且可靠性较差。由此可见，直接空冷凝汽器将是今后电厂冷却系统发展的重要方向。因此，本文主要对直接空冷技术进行分析。

2 直接空冷系统的概念

所谓的直接空冷系统指的是利用空气直接冷凝从汽轮机的排气，空气与排气通过散热器进行热交换。

3 直接空冷系统工作原理

3.1 组成直接空冷系统的主要成分

直接空冷系统主要由直接空冷凝汽器、汽轮机、风扇机组等主要元件组成。其中直接空冷凝器负责将排汽进行冷凝，进而成为冷凝水；汽轮机负责排汽；风扇机组一般安装在直接空冷凝汽器管束下面进行强制通风。

3.2 直接空冷系统的工作流程

工作流程主要分三部：第一部是：经过空气冷凝器的作用将汽轮机中排出的汽体进行冷却，然后凝结成水。第二部是：排汽与空气之间会进行热交换，其中热交换是在表面式空冷凝汽器内完成。这两个过程主要是利用散热器翅片管外侧流过的冷空气进行作用，使处于真空状态下的汽轮机排除的热介质饱和蒸汽冷凝。最后一部是：将冷凝后的凝结水进行处理，然后送回锅炉。

4 直接空冷系统的优缺点

4.1 直接空冷系统的优点

（1）用水量小。我国是一个水资源短缺、煤炭资源丰富的国家。在现今的火力发电厂中，一般采用的是湿冷却方式，这种方法的缺点就是需要使用过多的水，据统计，冷却塔的蒸发损失量很大，约占全厂耗水量的90%以上。然而使用直接空冷系统就降低了用水量，这是因为，它采用的是空气冷却，从而减少了中间的水冷过程。同使用水冷凝方法相比，采用直接空冷技术会节水70%以上。（2）整体经济性较高。从短期看，虽然直接空冷系统机组的造价很高、而且工作中热耗率也很高，但是从长远利益看，我国水资源日益紧张、水价不断提高、而且受到环保要求的限制，使用直接空冷系统是非常经济的，因此，可以说整体经济性较高。（3）所占空间较小。水冷凝汽器系统中含有循环冷却水塔和循环水泵房，它们占地面积十分大。但是同其比较，直接空冷系统组成简单，不含循环冷却水塔和循环水泵房，只需建在厂房外，利用厂房与升压站空间，所占空间十分小。（4）使用安全、工作效率高。直接空冷机组不是一个整体，而是将整个系统划分为若干个单元，每个单元独自工作、独自发挥功能，这样划分的优点就是当某个单元出现问题，维修人员可以将出现故障的单元与整体隔离，而不至于影响整个系统的工作。因此，可以说，使用安全，工作效率高。

4.2 直接空冷系统的缺点

（1）汽轮机被压范围窄。汽轮机作为直接空冷系统机组的重要组成部分，其工作能力直接影响机组整体功能的发挥。其中，汽轮机存在的一个缺点就是被压范围窄。如：直接空冷系统是利用空气冷却汽体，但是空气热容量远远小于水，冷却能力低，当汽轮机被压在超出设计范围时，汽轮机将被迫降低出力，影响机组效率。（2）热空气再循环影响冷却效果。直接空冷系统采用的是空冷强制通风，当机组在夏天运行时，热气出口的空气可能被空气入口吸入进行再循环，这种热空气的再循环会严重影响凝汽器的冷却效率。因此，这也是直接空冷系统存在的一个缺点。

5 直接空冷技术的应用现状

5.1 国外直接空冷系统的应用现状

电厂直接空冷技术应用已经有几十年的历史，并且发展较快，至今为止已运行的直接空冷机组超过800台，最大的直接空冷机组容量达665 MW。在国际上，伊朗、美国和南非空冷机组应用最广泛，如：伊朗新建火电机组的 2/3采用空冷技术。由此可见，直接空冷技术发展空间十分宽阔，且发展前景良好。

5.2 国内直接空冷系统的应用现状

在20世纪60年代，我国开始了直接空冷系统研究工作。而且随着空冷系统研究工作的进行，近些年，我国已经投资运行了很多直接空冷系统机组，实践证明效果良好。尤其是在我国华北、西北地区，煤炭资源丰富，淡水资源短缺，这从人均淡水拥有量仅为全国平均水平的1/4就可以看出。然而火力电厂发电急需水资源，“富煤缺水”现象已经成为我国华北、西北地区亟待解决的问题。为此，我国大力发展直接空冷技术。而且空冷技术不但可以缓解水资源短缺的问题，还可以降低环境污染、减轻能源消耗。由此可见，直接空冷技术发展空间十分广阔。

结语

我国是一个煤炭资源丰富、水资源短缺的国家，存在着严重的“富煤缺水”问题，直接空冷技术的使用，不但可以降低环境污染、减轻能源消耗而且还能降低用水量、节约水资源。由此可见，直接空冷技术在活力电厂发电上起着不可替代的作用，而且随着我国经济的持续发展，我国的电力需求将会逐年增加，因此可以说，直接空冷技术的发展前景十分光明。

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