（北京市海淀區(qū)中關(guān)村環(huán)?？萍际痉秷@國核電力規(guī)劃設(shè)計研究院，北京 100095）

蒸發(fā)冷卻器用于間接空冷機組輔機系統(tǒng)的可行性

蘇咸偉 鄧永勝 趙現(xiàn)彬

（北京市海淀區(qū)中關(guān)村環(huán)保科技示范園國核電力規(guī)劃設(shè)計研究院，北京 100095）

文章介紹了蒸發(fā)冷卻器的原理，并以某電廠2×350MW間接空冷機組設(shè)計為例，對蒸發(fā)冷卻器和機械通風(fēng)濕冷塔進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。結(jié)果表明，蒸發(fā)式冷卻器與機械通風(fēng)濕冷塔相比，具有節(jié)水、運行費用低等諸多有點，特別適合于間接空冷機組。

間接空冷；機械通風(fēng)冷卻塔；蒸發(fā)冷卻器

概述

近年來針對蒸發(fā)冷卻器用于直接空冷機組汽動給水泵排汽冷卻及輔機循環(huán)水系統(tǒng)的研究和論證逐漸增多。本文介紹了蒸發(fā)冷卻器的工作原理，并以某工程方案為實例，探討了蒸發(fā)冷卻器用于間接空冷機組輔機循環(huán)水系統(tǒng)的可行性，為蒸發(fā)冷卻器在國內(nèi)空冷電廠的應(yīng)用推廣提供參考。

1 工作原理簡述

1.1 蒸發(fā)冷卻器的工作原理

蒸發(fā)冷卻器工作原理是冷卻介質(zhì)通過蒸發(fā)冷卻器把熱量傳給塔內(nèi)管束外壁的水膜，水膜迅速蒸發(fā)帶走熱量，蒸發(fā)后的濕空氣由上方的風(fēng)機抽走，并由下面再進(jìn)來新的冷空氣進(jìn)行冷卻，以此循環(huán)。

1.2 機械通風(fēng)濕冷塔的工作原理

機械通風(fēng)濕冷塔屬于開式冷卻塔，被冷卻的水與空氣直接接觸，溫度較高的冷卻水井噴嘴噴灑到填料上，形成霧狀水滴，利用同時進(jìn)行的接觸換熱和蒸發(fā)散熱與周圍空氣進(jìn)行熱、質(zhì)交換，將熱水的熱量釋放到空氣中，進(jìn)而帶出塔外，達(dá)到冷卻目的。

2 工程實例輔機循環(huán)水系統(tǒng)方案設(shè)計比較

2.1 工程概況

某工程為2×350MW間接空冷機組，主機采用表凝式間接空冷系統(tǒng)。廠址地處歐亞大陸深處，天山南麓中段，塔里木盆地北緣，遠(yuǎn)離海洋，屬于暖溫帶干旱氣候。

2.2 系統(tǒng)配置

2.2.1 方案A（帶蒸發(fā)冷卻器的閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)）

在上述的管理機構(gòu)圖中，我們可以看出增城萬家旅舍的管理機構(gòu)相對成熟，在市政府的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下成立發(fā)展中心與管理公司，結(jié)合地方鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府進(jìn)行指導(dǎo)與管理，形成了一定的規(guī)模，發(fā)展初見成效，但在統(tǒng)一規(guī)劃、公共設(shè)施建設(shè)方面仍然有很大的改進(jìn)空間；而順德逢簡水鄉(xiāng)作為一個整體的鄉(xiāng)村旅游目的地，目前看其管理機構(gòu)的設(shè)置僅僅在于旅游行政管理部門的協(xié)調(diào)上，力度與范圍還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足發(fā)展的需要，需要更高、更廣泛的政府層面介入統(tǒng)一協(xié)調(diào)，奠定發(fā)展的高起點，避免無序發(fā)展帶來的各種補償與資源的浪費。就現(xiàn)狀而言，順德逢簡水鄉(xiāng)和增城萬家旅舍的管理機構(gòu)在鄉(xiāng)愁的宣傳與引導(dǎo)方面還須做出努力。

本方案輔機冷卻水系統(tǒng)由廠區(qū)輔機冷卻水系統(tǒng)、主廠房內(nèi)輔機循環(huán)水系統(tǒng)組成。廠區(qū)輔機冷卻水系統(tǒng)采用帶蒸發(fā)冷卻器的閉式循環(huán)系統(tǒng)，輔機冷卻后的高溫水通過管道輸送至蒸發(fā)冷卻器進(jìn)行冷卻，冷卻后的水經(jīng)過輔機循環(huán)水泵升壓后，通過管道輸送至主廠房內(nèi)冷卻水系統(tǒng)。

本方案中主廠房內(nèi)輔機循環(huán)水系統(tǒng)采用大閉式系統(tǒng)，與廠區(qū)輔機循環(huán)水管道和蒸發(fā)冷卻器組成一個整體的閉式系統(tǒng)，管道內(nèi)冷卻介質(zhì)為除鹽水。

本方案主要配置如下：

輔機循環(huán)水泵3臺（2運1備），蒸發(fā)冷卻器噴淋水泵3臺（2運1備），蒸發(fā)冷卻器6格，閉式循環(huán)水泵4臺（2運2備），閉式膨脹水箱2臺。

2.2.2 方案B（帶機械通風(fēng)濕冷塔的開式循環(huán)冷卻系統(tǒng)）

本方案輔機冷卻水系統(tǒng)由廠區(qū)輔機冷卻水系統(tǒng)、主廠房內(nèi)輔機循環(huán)水系統(tǒng)組成。廠區(qū)輔機冷卻水系統(tǒng)采用帶機械通風(fēng)濕冷塔的再循環(huán)供水系統(tǒng)，輔機冷卻后的高溫水通過管道輸送至機械通風(fēng)濕冷塔進(jìn)行冷卻，冷卻后的水經(jīng)過輔機循環(huán)水泵升壓后，通過管道輸送至主廠房內(nèi)輔機冷卻水系統(tǒng)。

本方案主廠房內(nèi)輔機冷卻水系統(tǒng)采用開式水與閉式水相結(jié)合的方式，閉式水通過閉式水換熱器由開式水冷卻。

本方案主要配置如下：

輔機循環(huán)水泵3臺（2運1備），機械通風(fēng)濕冷塔3格，平板濾網(wǎng)1塊，平板鋼閘門1塊，主廠房內(nèi)閉式循環(huán)水泵4臺（2運2備），閉式循環(huán)冷卻水熱交換器4臺（2運2備），閉式膨脹水箱2臺，開式水電動濾水器2臺。

2.3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較

2.3.1 技術(shù)比較

針對兩種方案的特點，從以下幾個方面進(jìn)行了技術(shù)比較。

（1）廠區(qū)占地方面，方案A占地約為250m2，方案B占地約為550m2，方案A優(yōu)于方案B，有利于電廠總平面布置和優(yōu)化占地指標(biāo)。

（2）設(shè)備安裝及布置方面，方案A增加了噴淋水泵，須增大輔機循環(huán)水泵房的體積；方案A采用大閉式循環(huán)系統(tǒng)，無需設(shè)置開式水熱交換器，節(jié)省了主廠房內(nèi)的空間。

（3）在運行方式方面，方案A配置風(fēng)機數(shù)量較多，可根據(jù)機組運行工況調(diào)整風(fēng)機的數(shù)量、關(guān)閉噴淋系統(tǒng)或適當(dāng)減少運行蒸發(fā)冷卻器的臺數(shù)，達(dá)到輔機循環(huán)水的控制水溫、節(jié)能運行的效果；冬季可將輔機循環(huán)水系統(tǒng)切換至主機間接空冷系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，既可進(jìn)一步降低運行費用，又能增加了主機間接空冷塔內(nèi)的熱負(fù)荷，有利于間接空冷系統(tǒng)防凍；由于方案A存在冬季和夏季運行方式的切換，運行操作相對復(fù)雜；方案B風(fēng)機數(shù)量相對較少，防凍靈活性較差但運行操作相對簡單。

（4）水質(zhì)穩(wěn)定性方面，方案A采用大閉式循環(huán)系統(tǒng)，換熱管內(nèi)是除鹽水，不與空氣接觸，水質(zhì)穩(wěn)定。方案B冷卻過程中，輔機循環(huán)水與空氣直接接觸，蒸發(fā)損失和風(fēng)吹損失使水質(zhì)變差，須進(jìn)行排污和藥劑阻垢，運行水質(zhì)相對較差。

（5）運行業(yè)績方面，方案A國內(nèi)電廠運行業(yè)績較少，但鋼鐵行業(yè)運行業(yè)績較為廣泛；方案B國內(nèi)電廠運行業(yè)績多，運行經(jīng)驗充足。

（6）供貨商方面，方案A相對方案B技術(shù)起步時間較晚；近幾年，國內(nèi)也出現(xiàn)一批生產(chǎn)企業(yè)，已經(jīng)具備了一定的生產(chǎn)和供貨經(jīng)驗。

2.3.2 綜合經(jīng)濟(jì)比較

方案A和B初投資費用分別約827.8萬元和413.5萬元，按照電價0.20元/ kW.h和水價2.83元/噸考慮，方案A和B年運行費用分別約117.5萬元和58.7萬元，年總費用方面，方案A和B分別為391.9萬元和407.6萬元。

結(jié)語

在技術(shù)方面，蒸發(fā)冷卻器和機械通風(fēng)濕冷塔兩種設(shè)備都有運行的實例，在技術(shù)上都是可行的。蒸發(fā)冷卻器有一定的優(yōu)勢。在經(jīng)濟(jì)方面，綜合到年總費用，采用蒸發(fā)冷卻器方案比采用機械通風(fēng)濕冷塔方案低約15.7萬元，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]魏高升，劉育松，曹濤，杜小澤，楊勇平．1000MW直接空冷機組汽泵冷凝采用蒸發(fā)式冷凝器的探討[J]．汽輪機技術(shù)，2009，51（03）：214-216．

[2]李榮玲，張?zhí)靷}．蒸發(fā)冷卻器在空冷機組輔機系統(tǒng)的應(yīng)用[J]．山西電力，2009（152）：76-79．

[3]包衛(wèi)．蒸發(fā)式冷凝器用于火電廠冷卻系統(tǒng)的可行性分析[J]．浙江電力，2004（04）：46-49．

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