蒸发冷却器用于间接空冷机组辅机系统的可行性

（北京市海淀区中关村环保科技示范园国核电力规划设计研究院，北京 100095）

蒸发冷却器用于间接空冷机组辅机系统的可行性

苏咸伟 邓永胜 赵现彬

（北京市海淀区中关村环保科技示范园国核电力规划设计研究院，北京 100095）

文章介绍了蒸发冷却器的原理，并以某电厂2×350MW间接空冷机组设计为例，对蒸发冷却器和机械通风湿冷塔进行了技术经济比较。结果表明，蒸发式冷却器与机械通风湿冷塔相比，具有节水、运行费用低等诸多有点，特别适合于间接空冷机组。

间接空冷；机械通风冷却塔；蒸发冷却器

概述

近年来针对蒸发冷却器用于直接空冷机组汽动给水泵排汽冷却及辅机循环水系统的研究和论证逐渐增多。本文介绍了蒸发冷却器的工作原理，并以某工程方案为实例，探讨了蒸发冷却器用于间接空冷机组辅机循环水系统的可行性，为蒸发冷却器在国内空冷电厂的应用推广提供参考。

1 工作原理简述

1.1 蒸发冷却器的工作原理

蒸发冷却器工作原理是冷却介质通过蒸发冷却器把热量传给塔内管束外壁的水膜，水膜迅速蒸发带走热量，蒸发后的湿空气由上方的风机抽走，并由下面再进来新的冷空气进行冷却，以此循环。

1.2 机械通风湿冷塔的工作原理

机械通风湿冷塔属于开式冷却塔，被冷却的水与空气直接接触，温度较高的冷却水井喷嘴喷洒到填料上，形成雾状水滴，利用同时进行的接触换热和蒸发散热与周围空气进行热、质交换，将热水的热量释放到空气中，进而带出塔外，达到冷却目的。

2 工程实例辅机循环水系统方案设计比较

2.1 工程概况

某工程为2×350MW间接空冷机组，主机采用表凝式间接空冷系统。厂址地处欧亚大陆深处，天山南麓中段，塔里木盆地北缘，远离海洋，属于暖温带干旱气候。

2.2 系统配置

2.2.1 方案A（带蒸发冷却器的闭式循环冷却系统）

在上述的管理机构图中，我们可以看出增城万家旅舍的管理机构相对成熟，在市政府的统一协调下成立发展中心与管理公司，结合地方乡镇政府进行指导与管理，形成了一定的规模，发展初见成效，但在统一规划、公共设施建设方面仍然有很大的改进空间；而顺德逢简水乡作为一个整体的乡村旅游目的地，目前看其管理机构的设置仅仅在于旅游行政管理部门的协调上，力度与范围还远远不能满足发展的需要，需要更高、更广泛的政府层面介入统一协调，奠定发展的高起点，避免无序发展带来的各种补偿与资源的浪费。就现状而言，顺德逢简水乡和增城万家旅舍的管理机构在乡愁的宣传与引导方面还须做出努力。

本方案辅机冷却水系统由厂区辅机冷却水系统、主厂房内辅机循环水系统组成。厂区辅机冷却水系统采用带蒸发冷却器的闭式循环系统，辅机冷却后的高温水通过管道输送至蒸发冷却器进行冷却，冷却后的水经过辅机循环水泵升压后，通过管道输送至主厂房内冷却水系统。

本方案中主厂房内辅机循环水系统采用大闭式系统，与厂区辅机循环水管道和蒸发冷却器组成一个整体的闭式系统，管道内冷却介质为除盐水。

本方案主要配置如下：

辅机循环水泵3台（2运1备），蒸发冷却器喷淋水泵3台（2运1备），蒸发冷却器6格，闭式循环水泵4台（2运2备），闭式膨胀水箱2台。

2.2.2 方案B（带机械通风湿冷塔的开式循环冷却系统）

本方案辅机冷却水系统由厂区辅机冷却水系统、主厂房内辅机循环水系统组成。厂区辅机冷却水系统采用带机械通风湿冷塔的再循环供水系统，辅机冷却后的高温水通过管道输送至机械通风湿冷塔进行冷却，冷却后的水经过辅机循环水泵升压后，通过管道输送至主厂房内辅机冷却水系统。

本方案主厂房内辅机冷却水系统采用开式水与闭式水相结合的方式，闭式水通过闭式水换热器由开式水冷却。

本方案主要配置如下：

辅机循环水泵3台（2运1备），机械通风湿冷塔3格，平板滤网1块，平板钢闸门1块，主厂房内闭式循环水泵4台（2运2备），闭式循环冷却水热交换器4台（2运2备），闭式膨胀水箱2台，开式水电动滤水器2台。

2.3 技术经济综合比较

2.3.1 技术比较

针对两种方案的特点，从以下几个方面进行了技术比较。

（1）厂区占地方面，方案A占地约为250m2，方案B占地约为550m2，方案A优于方案B，有利于电厂总平面布置和优化占地指标。

（2）设备安装及布置方面，方案A增加了喷淋水泵，须增大辅机循环水泵房的体积；方案A采用大闭式循环系统，无需设置开式水热交换器，节省了主厂房内的空间。

（3）在运行方式方面，方案A配置风机数量较多，可根据机组运行工况调整风机的数量、关闭喷淋系统或适当减少运行蒸发冷却器的台数，达到辅机循环水的控制水温、节能运行的效果；冬季可将辅机循环水系统切换至主机间接空冷系统进行冷却，既可进一步降低运行费用，又能增加了主机间接空冷塔内的热负荷，有利于间接空冷系统防冻；由于方案A存在冬季和夏季运行方式的切换，运行操作相对复杂；方案B风机数量相对较少，防冻灵活性较差但运行操作相对简单。

（4）水质稳定性方面，方案A采用大闭式循环系统，换热管内是除盐水，不与空气接触，水质稳定。方案B冷却过程中，辅机循环水与空气直接接触，蒸发损失和风吹损失使水质变差，须进行排污和药剂阻垢，运行水质相对较差。

（5）运行业绩方面，方案A国内电厂运行业绩较少，但钢铁行业运行业绩较为广泛；方案B国内电厂运行业绩多，运行经验充足。

（6）供货商方面，方案A相对方案B技术起步时间较晚；近几年，国内也出现一批生产企业，已经具备了一定的生产和供货经验。

2.3.2 综合经济比较

方案A和B初投资费用分别约827.8万元和413.5万元，按照电价0.20元/ kW.h和水价2.83元/吨考虑，方案A和B年运行费用分别约117.5万元和58.7万元，年总费用方面，方案A和B分别为391.9万元和407.6万元。

结语

在技术方面，蒸发冷却器和机械通风湿冷塔两种设备都有运行的实例，在技术上都是可行的。蒸发冷却器有一定的优势。在经济方面，综合到年总费用，采用蒸发冷却器方案比采用机械通风湿冷塔方案低约15.7万元，具有较好的经济效益。

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[2]李荣玲，张天仓．蒸发冷却器在空冷机组辅机系统的应用[J]．山西电力，2009（152）：76-79．

[3]包卫．蒸发式冷凝器用于火电厂冷却系统的可行性分析[J]．浙江电力，2004（04）：46-49．

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