浅析国内300MW机组冷却方式现状与发展

冯晓雷　王迪

摘 要：国内电厂空冷技术近年来快速发展，冷却方式日渐多元，不同冷却方式及空冷系统方案选择，对工程投资等影响也不相同。文章主要对国内300MW机组不同冷却方式现状比较及发展进行探讨。

关键词：电厂空冷；300MW机组；冷却方式；比较；发展

我国煤炭资源与水资源的分布存在严重不平衡问题，西部一些煤炭资源丰富的地区往往极其匮乏水资源。国家“变输煤为输电”政策的实施，极大地推动了火力发电厂的建设。对西部地区电力发展来说，缺水成为其主要制约因素，而火力发电厂空冷系统的采用则能够促进这一问题的有效解决。发电厂空冷系统又被称为干冷系统，指汽轮机冷却系统将环境空气当成冷却介质来对汽轮机排汽进行冷凝，空冷系统相对传统湿冷系统更能促进水资源节约。空冷系统主要包括直接空冷和间接空冷，文章主要对目前国内投运的300MW等级空冷机组不同冷却方式进行分析，并提出发展意见。

1 国内300MW机组空冷系统主要形式及发展现状

截止目前，应用于发电厂300MW机组的空冷系统主要有三种，其一为直接空冷系统，其二为带表面式凝汽器的间接空冷系统，其三为带混合式凝汽器的间接空冷系统。概括来说，就是直空冷系统和间接空冷系统。

我国对空冷系统的大规模发展，可以上溯到发展间接空冷系统，上世纪八十年代以前，我国间接空冷技术已经相对成熟，八十年代中期至九十年代末期我国火力发电厂在空冷系统方面全部采用的间接空冷系统。相对湿冷系统，这一时期的间接空冷系统仍然呈现出煤耗高、占地面积大等缺陷，在国内的发展比较缓慢。

从2003年开始，直接空冷系统以其设备简单、投资低等多方面优势迅速在我国富煤缺水地区发展开来。直接空冷系统具有独特的单排管凝汽器等特性，但对环境气象条件比较敏感。随着电煤价格、电价等进入不断上涨的态势，很有必须重新评估间接空冷系统和直接空冷系统。

2 300MW机组直接空冷系统与间接空冷系统的对比

混凝是间接冷却系统比较复杂，在运行维护中需要较大的工作量，系统的安全可靠性被一定程度的降低，与此同时，混凝式间接冷却系统需要对有色金属大量使用，导致设备初投资有较大幅度的增加，以及混凝式间接冷却系统应用业绩不高的等缺陷，关于300MW机组直接空冷系统与间接空冷系统的对比仅围绕表面冷凝式间接空冷系统与直接空冷系统进行。

表面冷凝式间接空冷系统属于循环水冷却塔闭式供水系统，与常规湿冷机组相比，除空冷汽轮机外表面冷凝式间接空冷系统在主厂房内的部分均没有太大差别。在主厂房外的部分，该系统只是对湿式循环水冷却塔进行了替换，替换为空冷式循环水冷却塔。表面冷凝式间接空冷系统的辅机冷却水系统可以和循环水对同一种介质共同使用，不需要再对辅机循环冷却塔单独另设。但因冷却水温度比较高的原因，对辅机设备进行招标时需要在设备制造厂共同研究下才能确定。表面冷凝式间接空冷系统在辅机冷却水系统方面，也可以对原有湿冷机组的循环冷却塔加以利用。

直接空冷系统的空冷散热器通常布置在室外专设的空冷平台上，该系统的汽轮机排汽会经过空冷散热器然后借助机力通风方式实现冷空气与空冷散热器内的蒸汽之间的热交换，这一过程在带走汽轮机排汽热量的同时促使汽轮机排汽冷却为凝结水。空冷平台通常为高位，会被布置在汽机房A列外，而这种情况会导致其直冷机组主厂房区域占地面积出现较大的情况，与湿冷机组和其他空冷型式的机组相比这一布置特点截然不同。直接空冷系统采用直接空冷，辅机冷却水系统需对辅机循环冷却塔进行单独设置。由于辅机冷却水系统容量不大，所以对空冷系统加以采用时会促使投资大幅增加，基于此通常情况下机组会对直接空冷系统加以采用，而辅机冷却水系统却仍然主要采用湿冷方式。

3 300MW机组直接空冷系统与间接空冷系统实例分析

发电厂空冷系统在实际运行投资中，初期投资主要是空冷设备和占地面积。而对300MW机组来说，其间接空冷系统的初期投资相对直接空冷系统的投资要多出大约6000万元人民币；在占地面积方面，间接空冷系统大约需要占地九十亩，直接空冷系统大约需要占地二十七亩。根据市价将土地转换为人民币可以看出，在整个空冷系统费用中，空冷设备备用所占的比重更大，对对空冷系统的投资费用来说其国产化率有较大影响。基于这种影响可知，国产化率越高，300MW机组的直接空冷和间接空冷系统在投资方面下降越多，但从下降幅度来看间接空冷的下降幅度比直接空冷系统下降幅度更快。

从年运行费用上来看，300MW机组的主要费用除包括煤耗费用、耗电量费用外，还包括耗水量费用等。在耗水量方面，直接空冷和间接空冷系统耗费基本相当；在煤耗年运行费用方面，直接空冷的煤耗将近间接空冷煤耗的两倍，且随着煤价的增长，煤耗年运行费用也在逐渐增加，相对直接空冷系统间接空冷对运行成本的控制和抗风险能力更有优势；在耗电量年运行费用方面，直接空冷的年耗电量同样高于间接空冷系统，其随着电价的上涨，这种差距更加明显，间接空冷在耗电量方面的抵御能力也相对高于直接空冷系统。而在年总费用方面，间接空冷同样低于直接空冷系统。虽然这种经济性评估可能存在一定偏差，但总体上说间接空冷机组的整体经济性好于直接空冷系统。在煤价较低、气象条件较稳定的高寒地区对直接空冷系统进行选择是比较合理的。但在运行成本不断上升的当前态势下，间接空冷正在体现出越来越多的优势，从这点来说，未来的空冷发展趋势应该会更加着重间接空冷系统。

但综观我国空冷技术的发展，仅仅止于目前是不够的也是不可能的，我国空冷技术的发展在未来应该会以空冷系统创新为主要发展方向。

参考文献

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