干湿联合冷却系统技术发展现状及展望

张子倩，张早校，张强

（1 西安交通大学化学工程与技术学院，动力工程多相流国家重点实验室，陕西西安710049；2 山东蓝想环境科技股份有限公司，山东潍坊271000）

在当今世界，随着经济的快速发展，能源消耗量与日俱增，而石油化工、煤化工、冶金和电厂等行业对能源的需求愈来愈大，导致能源供应紧张，价格上升[1−2]。火力发电占我国能源消费结构的主要地位，根据国家统计局数据显示[3]，2018年我国火力发电量占总发电量的73.32%；同时现代煤化工产业存在高水耗、高排放等问题，是制约其高质量发展的重要因素。流体冷却是上述产业生产过程不可缺少的重要环节。为了实现这些行业的冷却系统经济运行和节能降耗，大力发展冷却技术是必然趋势。冷却系统主要有湿冷系统和空冷系统（也称干冷系统）。湿冷系统是目前电厂应用最广泛的系统，但是由于蒸发损失对水资源的消耗大，占电厂总耗水量的40%左右，在水源缺乏的地区应用受到限制。空冷系统由于不存在中间循环冷却水的损失，耗水量相比同等容量的湿冷机组低50%～65%[4−5]，其显著的节水性受到许多学者的关注。然而空冷系统投资成本高、热经济性低、冷却性能受环境影响大等缺点限制了其广泛使用。为了克服二者缺点，同时兼顾湿冷系统和空冷系统优点的干湿联合冷却系统成为冷却系统未来发展的新趋势[6−7]。本文对干湿联合冷却系统发展历程及分类、研究现状进行综述，重点阐述干湿冷却系统的模型、主要设备、优化方法等研究方向的国内外最新现状，对节水消雾、露点冷却和其他技术应用于干湿联合冷却系统进行了综述，并对今后研究的重点方向进行了展望。

1 干湿联合冷却系统的形成及分类

1.1 干湿联合冷却系统的形成

电厂的冷却系统主要有湿冷系统和空冷系统，具体分类如图1所示。湿式和干式冷却系统可以以不同的方式组合在一起来实现各个系统的优点，这些系统称为干湿联合冷却系统（混合冷却系统）。湿冷系统[8−9]是一种由冷却水冷凝的系统，在冷却过程中，有1%～2%的冷却水蒸发，这意味着该系统有相对较高的耗水率，厂址选在缺水或水价昂贵的地区会受到限制，工作时对当地的气候条件的波动不敏感。空冷系统是一种由空气冷却介质的系统，主要分为直接空冷系统[10]和间接空冷系统[11]。间接空冷系统可以分为3种系统：海勒式间接空冷系统[12]、哈蒙式间接空冷系统[13]和间接空冷系统（surface condenser aluminum，SCAL）[14]。空冷系统[15−16]使发电厂和工业厂房的选址不再受水的影响。由于在含有煤和其他燃料沉积物的区域通常缺水，在这些区域适合采用空冷系统。空冷系统的另一个优点是排出的气体无污染，对环境几乎没有不利影响。但是空冷系统通常是大型结构，需要较高的投资成本，并在环境温度高时效率低。湿冷系统或空冷系统都有比较明显的优缺点，为此，同时兼顾湿冷和干冷优点的干湿联合冷却系统得到了发展[17]。

图1 冷却系统的分类

1.2 干湿联合冷却系统分类

根据空冷和湿冷系统的结合方式不同，可以分为分建式干湿联合冷却系统[18]、合建式干湿联合系统[19]和干湿热表面紧缩在一起的联合冷却系统[20]。

如图2所示，分建式干湿联合冷却系统由于空冷部分和湿冷部分分开，涉及的设备分散，管路众多，占地面积也较大。而合建式系统中的干冷和湿冷均安放在同一个塔体内，结构更紧凑，占地面积比分建式更小[21]。与传统的湿式冷却系统相比，联合冷却系统由于有干式冷却分担负荷，同等散热条件下的耗水量更少，也可以根据干冷部分负荷的变化调整循环水用量。此外，合建式联合冷却系统按照空气和循环水的运动路径可分为串联路径、并联路径或串并联组合式路径的混合塔，因此其应用也很灵活[22]。合建式与分建式系统的优缺点比较如表1所示。

图2 干湿联合冷却系统

还有一种特殊的干湿联合冷却系统，它的干湿热表面紧缩在一起，用多膜管板状干湿两用塑料冷却元件来代替空冷散热器和湿冷填料，可同时或分别进行热管换热和水膜蒸发冷却过程。该塔采用的冷却元件由湿通道和干通道并列组成，水流被限制在交替排布的聚氯乙烯（PVC）板通道中。根据环境空气流经的通道来进行干式或湿式冷却。冷却元件的示意图如图3所示[24]。

图3 冷却元件示意图

2 干湿联合冷却系统的国内外现状

干湿联合冷却系统是在湿冷系统和空冷系统的基础上发展起来的一种组合冷却系统。德国对于干湿联合冷却塔的研究比较透彻。而国内干湿联合冷却系统起步较晚，国内外学者对于干湿联合系统的研究大多数以小型模型塔或换热器单元为对象，研究内容主要集中在：①干湿联合冷却系统模型研究，包括湿冷、干冷理论模型的建立及完善、CFD 数值模拟研究；②主要干湿联合冷却系统的设备研究，包括冷凝器、换热器、模型塔试验等；③干湿冷却系统优化研究，包括最优循环水量、蒸发水量、干湿比例优化等方面。下面围绕这3 个主要研究内容重点介绍干湿冷却系统的国内外现状。

2.1 系统模型研究现状

在理论模型的研究中，针对分建式干湿联合冷却系统，黎颖慧等[25]对某300MW 直接空冷机组搭建了分建式干湿联合冷却系统的计算模型，得到湿冷系统开启关闭的临界工况点。郭民臣等[26]对某330MW 直接空冷机组，同时建立直冷系统和分建式联合冷却系统的计算模型。结果表明分建式干湿联合系统可以大幅度降低机组背压、机组热耗和发电标准煤耗，但是同时也会带来水泵耗功增加。Rezaei 等[27]针对干旱和供水困难的地区，采用干湿联合冷却系统建立湿段和干段混合冷却塔的蒸发损失预测模型，为了验证模拟结果，设计并建造了一个干湿联合冷却塔。在保证模拟结果与实际数据吻合的前提下，将其应用于实际工业案例中。

表1 分建式与合建式系统比较[23]

对于合建式干湿联合系统，一些学者开展了系统理论分析，尚缺乏对设备投资费用、运行费用等经济分析。黄钰琛[19]建立合建式干湿联合冷却系统变工况数学计算模型。提出干湿联合冷却系统运行参数、变环境参数的特性分析。彭向锋等[28]基于ε−NTU 方法分别建立了干湿联合冷却系统中的表面凝汽器、空冷部分、湿冷部分的计算模型，并对其进行了验证。另外对联合塔的两种运行模式进行了特性分析，为变工况下的冷却系统运行提供了指导，对系统的建模仿真和节能运行也具有重要的参考价值。在合建式干湿联合冷却系统计算模型、热力学分析、变工况性能预测的基础上，为了使模型更加贴合实际的运行情况，一些学者还开展了理论分析与实验相结合的相关研究。Asvapoositkul 等[29]设计了一种机械通风的合建式干湿联合系统并建立了性能预测的计算模型，实验和仿真的结果验证了该模型的有效性。李进等[30]构造了串联型干湿结合复合式冷却塔的干式空气冷却段、填料段和蒸发冷却段的数学模型，该模型计算值与试验测试值的最大相对误差不超过12%，因此可以满足工程实际的计算需求。Wei 等[31−32]针对自然通风干湿联合冷却系统的空气侧串并联模式，分别提出了基于物理数学模型的迭代计算方法来预测该系统的性能，与其他类型的冷却系统（空冷、湿冷和预冷）对比分析，具有更明显的优势。

综上所述，合建式和分建式干湿联合冷却系统的模型研究主要集中在理论分析方面，在计算模型中采用一些理想化假设进行简化，在一定程度上反映了联合冷却系统实际运行情况，同时与实验测试误差在可接受范围内。下一步可以进一步完善干湿联合冷却系统的数学模型，与工业运行的实际数据做更多对比，对模型进行修正，提高模型的准确性。

在利用数值模拟方法建模的研究中，黄钰琛[19]以某600MW 燃煤电厂冷却系统为例，采用CFD 数值模拟方法建立三维的数值模拟模型，深入探讨干湿联合冷却系统的流动换热性能影响机理，为干湿联合冷却系统不同运行模式的运行策略提出建议。Huang等[33]建立了600MW自然通风联合冷却系统的热流特性、水喷雾冷却和凝汽器传热的组合模型，对空冷段和湿冷段的热流特性进行了数值模拟。该研究结果有助于联合冷却系统的设计。Sarker 等[34]采用CFD方法研究了干湿联合冷却塔的性能特征。对其压降和冷却能力进行了研究，与实验测量值进行了比较，结果与实验测量值吻合较好。Huang等[35]建立自然通风干湿联合冷却系统的三维数值模型，研究其在各种环境和运行条件下的热流性能，获得了冷却塔附近的流场以及循环水与冷却空气之间的传热和传质关系。干湿联合冷却系统的数值模拟方法的研究有助于捕捉内部流场的细节，研究变工况、多参数的影响，同时数值模拟研究不受地理环境的影响，已经成为一种重要的建模研究手段，其关键问题在于建立与实际工况相近的计算模型。

2.2 系统设备研究现状

干湿联合冷却系统中冷却塔结构、翅片管组合方式等对冷却塔性能的提高具有重要意义。李楠[36]对干湿联合冷却塔的结构设计和性能分析展开研究。通过实例分析了冷却塔在两种工况下的结构参数（换热器的长度、盘管布置方式、基管管材等）和运行参数对冷却性能的影响规律，为生产厂家和用户设备选型和参数选择提供了有价值的参考。王晓霞[37]对联合冷却塔进行结构设计，对该冷却塔的运行参数以及结构参数进行研究分析，得到了不同组合形式的冷却器。

许多国外学者针对干湿联合冷却系统中的蒸发式冷却器进行了研究。蒸发冷却器内的热质交换过程是各种影响因素的综合，主要有换热器的结构、喷淋水流量、空气流量、管内水流量、空气湿球温度、管内水入口温度等。

Heyns[22]设计了干/湿冷凝器。该设计采用光管束，与翅片管相比，光管束更容易清洁，并且不易受到生物污染和腐蚀。Heyns通过实验测试建立了适用于特定管束结构的传质、传热和空气侧压降系数的关联式，忽略了光管束中的蒸汽侧压降，并将其应用于分析性能模型中，结果表明传质系数和空气侧压降系数是空气和雨淋水质量速度的函数，而传热系数是雨淋水质量速度以及雨淋水温度的函数。然而Heyns所提出的关联式仅适用于其研究中使用的几何布局和管束尺寸相似的光管束。随后Owen[38]、Anderson[21]等对Heyns的研究进行了修正。Anderson 专注于Owen 推荐的光管束结构及排列方式，并进行了实验研究，确定雨淋水和空气之间的质量和传热关联以及空气侧压力损失关联。虽然Anderson改善了光管束蒸汽回流，但对光管束尚需进一步的实验研究来验证其性能。同时对于湿工况下的光管束，操作空气侧压降关联仅适用于所研究的管束尺寸和几何布局。Graaff[39]将Heyns所发展的原理应用于干湿联合冷却系统，结合Anderson 的试验数据，建立了合建式干湿联合冷却系统预测模型和两种光管束性能预测模型，提出了一种参数化研究方法，将干湿联合冷却系统的预测性能与现有的干式冷却系统进行了比较。

综上所述，虽然研究者们探究得到了适用于光管相关的经验关联式，为同规格、同布局的光管束提供了实验数据和设计指导，但是这些关联式只适用于一定结构下管束尺寸和几何布局，具有一定的局限性。而目前有关干湿联合冷却系统内部件的相关研究较少，很多学者更侧重于系统优化的研究。

2.3 系统优化研究现状

为了研究更加节水的干湿联合冷却系统，国内外学者和公司对不同干湿联合冷却系统的类型、影响干湿联合冷却系统节水的参数，如蒸发水量、循环水量、干湿比例等参数进行了优化研究[40−41]。

ENEXIO 公司对现有干冷系统、湿冷系统、独立回路海勒式干/湿联合系统、单回路串联干/湿联合冷却系统以及干湿并联冷却系统（parallel condensing system,PAC）等选择及节水趋势进行了分析。相对于全湿式冷却的年补给水量和最大日补给水量，对不同类型的冷却系统进行了分类，如图4所示。基于对PAC专利系统和独立回路海勒式干/湿联合系统大量的优化和案例研究，建议在年补给水量为1%～40%和最大日补给水量为10%～50%的更大范围内考虑更加节水的干湿联合冷却系统。该公司的研究数据能清晰简明地指出不同冷却系统的适用场景，为系统的选择和节水的趋势提供了参考价值[42]。

我国的水资源相对紧张，在一些区域存在缺水现象，因此研究最优循环水量，减少蒸发水量对干湿联合冷却系统的节水经济性运行是具有指导作用的，然而国内外对这方面的研究较少。为了使系统节能、高效、经济的运行，在干湿联合冷却系统中广泛应用了多目标优化、人工智能、夹点技术等方法。依托人工智能的大数据预测分析，极大地提高了研究效率。

图4 不同冷却系统年补给水量和最大日补给水量的比较和选择

针对最佳循环水量，有学者提出了一些优化方法和最佳的控制策略。王雪莲[43]以600MW 机组的运行情况，提出了以最优循环水量作为调控冷却系统优化的调控变量，同时保证了机组经济效益最大化。王涛涛等[44]针对某电厂2 号机组的运行问题，采用最佳循环水量的优化方法，该方法适用于负荷和冷却水温变化情况下最佳循环水量的计算，达到节能的目的。Golkar 等[17]针对伊朗电厂，采用遗传算法对空冷器循环水量、出塔温度等参数进行了优化设计，使得蒸发损失量最少，投资成本最低，实现一年耗水量降低63%。在降低年耗水量、投资成本和效益的基础上，确定设计空冷器的最佳环境温度。丁力等[45]采用一种新的冷却塔水循环系统优化方法，将冷却系统中循环水与流股数同时最小化的多目标优化问题分解成多步的单目标优化问题，分别以最小循环水量和流股数为目标，在模型中引入了松弛常数，以增加循环水网络设计的柔性。Panjeshahi 等[46]通过改进循环水系统中夹点技术的概念和应用数学规划为循环冷却系统的设计提供指导，实现了具有串联布置的循环水系统的优化设计，具有节水、节能、低成本和环保等优点。Barigozzi 等[47]针对垃圾焚烧发电厂，研究了干湿联合冷却系统的干湿比例组合对净功率最大限度的提高。采用最优搜索方法来寻找湿式和干式冷却系统调节的变量集，优化过程中考虑到运营成本和用水量的最佳优化策略，从而达到最大净功率。同样的Barigozzi 等[48]针对意大利北部Brescia垃圾联产发电厂分建式干湿联合冷却系统，根据冷凝系统控制策略，在不同的操作条件下优化实现最大净电功率，具有一定的通用性。然而这些研究往往针对单因素的影响进行分析，忽略了冷却塔投资成本以及效益最大化，缺少对干湿联合冷却系统经济分析，同时优化后的性能缺少工程实践的验证。

基于大数据方法、遗传算法和多目标优化等优化手段可以利用机器学习方法预测系统关键运行指标，并提出关键变量的优化操作窗口，开展工程实施验证。崔传涛[49]针对火电厂300MW 机组干湿联合冷却系统，重点研究了冷却系统初始温差和冷却塔塔型的优化设计，探讨了优化过程和计算方法。该文章考虑到了环境温度、发电成本和冷却三角价格变化时年均摊费用与冷却系统温差的关系，对不同经济、气象条件下冷却系统的设计和运行具有积极指导作用，并对推动我国干湿联合冷却系统发展有着重要的现实意义。郭佳伟[23]对空冷系统和湿冷系统的热力计算方法和计算流程进行了优化，通过对系统运行工况的计算和净功率的比较，得到了投资变化时经济最优的设计方法。张炳文等[50]以年总费用最小法为目标函数，优化初始温差（ITD）值，对传统干、湿联合冷却塔的结构进行了设计。实际工厂结果表明，新设计的干、湿联合冷却塔可使电厂冷却系统节水量53%。Braun[51]提出了干湿联合冷却系统的最佳控制策略，该电厂的运营成本最小化考虑到了电力和天然气能源成本、电气需求成本以及不同冷水机组相关维护成本差异的影响。在最佳控制策略下，干湿联合冷却系统提供近乎最优的性能。Singh 等[52]提出了一种同时优化各种性能参数的优化手段，以保证在给定条件下冷却塔的能耗最小，得到了塔特性比、效率和蒸发率等性能参数与空气和水流量的经验关系式，进而选择这些参数作为离散目标函数，建立了多目标优化问题。Singh 采用NSGA−Ⅱ（非支配排序遗传算法）遗传算法对所有目标函数进行了无约束优化，计算出最优的解集，保证蒸发速率的最小化，确保了冷却塔最小的运行成本。其优化方法考虑到了多因素的影响，对干湿联合冷却系统的设计和运行提供了指导。

现如今计算机技术和人工智能不断发展，基于大数据方法、多目标优化等优化手段可以利用机器学习方法预测系统关键运行参数，是今后研究的重要趋势。一些遗传算法，如NSGA−Ⅱ算法对于系统的优化问题具有通用性、有效性、可用性和实用性。在计算最优解集多目标优化问题上，遗传算法计算速度更快、更精确、优势更明显。通过人工智能可以预测分析大量的实际工厂运行数据，对于干湿联合冷却系统的运行监测、关键变量优化提供了很大的便利。

3 新技术在干湿联合冷却系统中的应用

现阶段，电厂、石油化工、煤化工等行业的湿冷技术和空冷技术日益完善，然而干湿联合冷却技术应用仍然较少。干湿联合冷却系统是结合了湿冷和空冷技术形成的组合冷却塔，因而一些应用在湿式冷却塔或空冷冷却塔的新型技术可以为提高干湿联合冷却系统的性能、建设方案、系统运行等提供思路。

3.1 冷却塔节水措施

在湿式冷却塔中，循环冷却水在塔内与空气进行传热传质冷却过程主要产生风吹损失、蒸发损失和排污损失，占到全厂损失水量的65%～75%。尤其是蒸发损失，占到全厂耗水量的30%～55%[53]，因此减少冷却塔蒸发损失在整个工业过程节水中有着举足轻重的作用。干湿联合冷却系统采用湿冷和空冷联合冷却的系统，其中湿式部分大量循环冷却水的蒸发损失，制约了干湿联合冷却系统的整体性能。一些湿式冷却塔的蒸发损失节水技术可以应用到新型干湿联合冷却塔上。目前国内外学者针对减少蒸发损失的节水措施主要有3个方向：①降温凝结技术；②降低冷却负荷，如循环水余热利用技术；③其他技术用于节水节能，如蒸发式冷凝器用于冷却塔和蒸发预冷等技术。例如国内的时国华等[54]介绍了目前出塔水雾冷凝装置和冷凝剂的研究现状，阐述了降低冷却塔负荷、蒸发预冷、优化运行等节水措施。

降温凝结技术是指在冷却塔内外架设各种装置对冷却塔收水器上的饱和湿空气降温，使得一部分水蒸气凝结，回收部分凝结水可以实现节水。此种方法在节水的同时，还可以改善湿热空气腐蚀空冷散热器等缺点。常见的冷凝装置有：气−气换热器、热管、多孔介质等。李芳等[55]介绍了冷却塔内饱和湿空气形成和凝结过程，利用热管技术（高效传热元件热管，添加凝结核，设置回收装置）降低冷却塔除水器上方的饱和湿空气的温度，实现降温减湿的过程，进而回收饱和湿空气中的水蒸气。通过分析计算，将饱和湿空气降低2℃，可回收填料部分11%的蒸发损失水量。Hubbard 等[56]提出在湿冷塔内收水器上方布置气−气换热器，用外界相对干冷的空气对湿冷塔排出湿热空气进行降温冷凝；Mantelli 等[57]采用热虹吸管技术，利用蒸发潜热和湿空气的冷凝传递热能，可以降低湿热空气的热量使其冷凝，该实验表明利用该技术可以回收10%的循环水损失。此技术优势在于仅依靠热虹吸管自身重力工作，具有工作稳定、温度范围广和维护成本低等特点，被越来越多的学者作为理想的热管选型进行研究。Blanck等[24]采用一种特殊的横流冷却多孔填料介质，放置在空冷部分和湿冷部分之间，用来冷凝湿冷排出的湿热空气。董京甫[58]发明一种冷却塔水蒸发损失减少的方法和实施该方法的装置。在冷却塔内用水作冷凝剂，直接冷凝水蒸气而形成水。通过安装在冷却塔内的自动冷凝装置能产生空心形状的喷射器均匀地把冷凝剂喷淋成雾状的细小水滴与水蒸气接触，使其遇冷凝结成水。然而该分析只停留在理论研究过程中，没有量化计算饱和湿空气降低多少温度可实现多少节水量。今后应加强对降温凝结节水技术的理论和应用研究。同时由于冷却塔内节水设备的增加，某种程度上增大了泵与风机等设备的功耗，因此需要权衡节水收益和经济损失。

循环水余热利用技术是指回收凝汽器循环水带走的热量。回收这部分热量不仅可以节能，而且可以降低冷却塔冷却负荷，减少蒸发损失。但是该技术针对的是大量的低品位热能，需要依托低品位能源利用技术，如热泵技术才能有效利用，这往往会带来一定的投资成本。另外还有一些其他节水技术，如通过蒸发预冷的方式降低空冷塔进口的空气温度，即利用少量的水在散热器之前的空气中蒸发来实现降温效果，增强散热器换热能力。使用少量的水就可以解决空冷塔夏季散热问题，也是节水措施中较为有效的一种方法。但是该技术仅适用于干旱炎热地区，在湿度较大的地区效果欠佳。

3.2 露点冷却技术

Huang 等[59]研究表明在较高的环境温度下会导致自然通风干式冷却性能下降，甚至净功率输出降低20%。为了保证在高的环境温度下恢复干式冷却系统的冷却能力，广泛采用了蒸发辅助冷却技术、露点冷却技术。蒸发辅助冷却技术主要分为喷雾冷却和湿介质冷却两类，可以降低冷却塔进口空气的温度，改善干湿冷却系统干式部分的冷却性能。露点冷却技术是一种能将冷凝器的入口空气降到对应露点状态的水蒸发冷却技术，利用不断降低的湿球温度来冷却室外干空气，使出风接近甚至达到室外空气的露点状态，具有较好的应用前景。张强等[60]详细介绍了露点冷却技术相关的最新研究进展，提出直流式、叉流式和逆流式露点蒸发冷却器。国内外许多学者致力于研究露点冷却技术，涉及理论分析、数值模拟、专利等，露点冷却技术的创新点完全可以应用于干湿冷却系统的干式部分，然而该技术还需要更多的投入与大规模的推广应用。

3.3 消雾技术

目前工业冷却塔循环水的蒸发损失严重，且水蒸气所形成的白雾成为雾霾的主要载体，污染周围环境，影响企业形象。因此消减冷却塔出口处白雾也是大势所趋。对合建式干湿联合冷却系统内部布局进行调整或优化，可以有效减少白雾。Lindahl等[61]提出的干湿联合冷却结构中，空冷部分在塔的一侧，湿冷部分位于塔的另一侧，虽然避免了湿热空气对翅片管空冷散热器的腐蚀，但由于干湿空气无法均匀混合，消雾效果较差。Li等[62]介绍了一种逆流式干湿联合冷却塔，在其湿冷部分的收水器上方布置了两个有倾角的挡板，湿冷部分的湿空气与干空气在风扇罩顶部产生均匀的混合气流，有效达到消雾的目的，同时减少了湿热空气与空冷散热器直接接触，克服了翅片管受湿热空气腐蚀的缺点。马立卫等[63]针对神华新疆化工有限公司的某干湿联合冷却系统，对循环水冷却塔进行节水消雾改造。改造后的冷却塔技术先进，运行良好，冬季羽雾明显降低，达到了节水消雾的预期效果，具有明显的经济效益和社会效益。山东蓝想环境科技股份有限公司研发的消雾节水冷却塔技术，改良了传统湿式冷却塔，不仅能实现回收利用20%左右的蒸发水量，消除90%以上的冷却塔可见羽雾，同时对冷却塔出口的空气湿度和露点温度进行调节，消除冷却塔可见羽雾，实现水雾污染控制，具有显著的环保意义。该消雾节水型冷却塔与传统湿式冷却塔相比，主要区别是在传统湿式冷却塔收水器上部增加了深度凝水除雾模块。在我国北方，尤其是一些缺水的地区，起着非常重要的节水作用。该项技术可应用于干湿联合冷却系统的湿式部分，回收湿式部分运行时产生的蒸发水量。与传统湿式冷却塔循环水系统的工艺流程相同，只是该系统中的冷却设备采用了消雾节水型冷却塔。

3.4 其他技术

干湿联合冷却系统的干式冷却塔和湿式冷却塔广泛应用在煤化工、石油化工、电厂等领域，因此针对不同类型的工厂需求，一些针对性的冷却塔类型应用于特定的行业，如降噪技术型冷却塔、节能技术型冷却塔、核电用冷却塔和海水冷却塔等。某些电厂靠近居民生活区域，噪声污染严重影响了附近居民的生活，同时由于政策、规划短时间内无法搬迁，因此针对这些地区，降噪技术的应用可以有效地降低噪声。降噪技术型冷却塔是通过增加进风口消声器、排风口消声器、风机电机减振装置、消声填料等静音装置，与常规冷却塔相比，冷却塔设备外1m处噪声降低10～30dB。有些还通过减少循环水泵的静扬程并降低冷却塔淋水噪声，相比常规冷却塔，大幅降低运行电耗及噪声治理费用。随着煤化工、电力等行业的智能化大力发展，动态优化操作、装备数字化、管理流程化的应用，极大地促进了生产经营管理的精细化，节能降耗显著提高、安全环保可控。节能技术型冷却塔是通过自动化控制和调节，根据不同季节和环境温度，对冷却塔塔群风机电机进行有效地控制，达到智能控制和节能的目的。通过精细化、智能化设计使冷却塔上塔压头和风机电机能耗做到更低，在高回水压力循环水系统中，利用水动风机技术和高回水压头技术，节约风机电机用电。其次发展内陆核电是我国今后核电发展的一个方向。内陆核电必然采用冷却塔。核电的水量比火电大一倍，所以冷却塔淋水面积较大。核电冷却塔的市场将在今后的5～10年迅速增长，大力发展核电用冷却塔技术是今后的发展趋势。

4 结语

作为水资源严重贫乏的国家，高效、环保的节水措施成为电厂、煤化工、石油化工等行业关注的重要课题。干湿联合冷却系统是实施节水、能耗降低、低碳环保的重要举措。综上所述，目前干湿联合冷却系统在理论分析、设备研究、优化运行、节水消雾等方面的研究有所突破和进展，今后的研究可以主要集中在以下几个方面。

（1）不拘泥于现有干湿联合冷却系统，积极开展石油化工、煤化工、钢铁冶炼、电力等行业的新型开闭式联合运行冷却系统的研发工作。开发各种高效联合运行的解决方案，在保证冷却换热效果的前提下，针对不同系统作出预测及分析，并能够进行能耗最低及用水量最低等选择。

（2）针对不同气象条件、不同生产工艺类型和不同类型工厂不同的换热需求，建立通用性指导原则，提高干湿联合冷却系统的应用效果。

（3）随着计算机和CFD 技术发展，使用数值模拟方法建立联合冷却塔计算模型，不断提高数值模拟准确性，捕捉冷却塔内部流场细节，为优化冷却塔性能提供参考。

（4）目前除了干湿联合冷却系统理论研究、优化外，要尽可能增加工程实践验证，确定新模型走向工厂化的可行性，从而实现新型联合冷却系统的广泛应用。

（5）基于大数据的干湿联合冷却系统的研究。一些受气象条件、复杂换热网络和工艺参数等因素限制，节水节能运行优化难以通过经验或者模型解析来实现。因此基于大数据方法，对煤化工、石油化工和电力等行业所积累的大量设备运行和检测数据进行分析，通过优化关联化分析找到影响冷却塔运行能耗、水耗等因素的关键控制变量，建立识别系统运行状态的分类方法，利用机器学习方法预测系统的关键运行指标，并提出关键变量的优化操作窗口，开展工程实施验证，从而提升循环水运行控制的智能水平，并达到节能降耗的目的。