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1、火电厂干湿混合式冷却塔节能、节水技术洛阳万山高新技术应用工程有限公司地址：洛阳市凯旋西路29号建设大厦东座16层 联系人：曲万山 邮编：471000电话： 037963940258 63901966 13903793181 传真： 037963913080网站：http:/ E-mail: 火电厂干湿混合式冷却塔节能、节水技术节水在火电厂有着越来越重要的地位。热力发电厂的排汽采用干湿混合是符合可持续发展战略的有前途的发电技术，在我国这项技术尚未得到人们的关注。对电厂排汽采用干、湿混合进行了深入的研究，以便使干、湿混合其显著的节水性、科学的节能性及环保性能够在我国干旱缺水的北方地区得到应用。
2、使排汽冷却系统的配置更趋完善化、合理化。水是人类社会生存和发展不可替代的资源，是经济社会可持续发展的基础。当代人类生活水准同能量和淡水的消耗是息息相关的。全球人口的剧增使能源和淡水消耗量难以估算。我国将进入严重缺水期，水资源的严重短缺，将严重制约着经济发展。为保证国民经济的可持续发展，合理使用淡水资源和有效节约淡水、保护现存珍贵的淡水资源，就是保护我们人类生存的必要条件。为推动循环经济发展，建设资源节约型社会，火力发电厂高耗能、高耗水、粗放型经营越来越不适合经济发展的需要，做为用水大户之一的火力发电厂,其节水工作更应在科技力量的推进下走在社会的前列。火力发电厂汽轮机组排汽冷却系统采用干湿混合冷
3、却系统可推动节能降耗、节水工作的开展。一、目前我国火电厂冷却系统工作现状分析节能、节水与环保将是我国火电发展的主题，源于水资源的紧迫性，缺水地区火电厂空冷技术已得到应用。空冷以其显著的节水效果被人们所关注，空冷机组冷却系统本身可节水97以上，全厂性节水约65。一般13的水可建设100万千瓦湿冷机组，而建设100万千瓦空冷机组只需0.353的水。因此相同数量的水可建设的空冷机组规模比湿冷机组可建设的规模大三倍，这充分显示了空冷技术节水的优越性。目前我国用于发电厂的冷却系统有二种：一种为空冷系统；另一种为湿冷系统。空冷系统有三种形式：直接空冷系统、带表面式凝汽器的间接空冷系统（海勒式）和带喷射式（
4、混合式）凝汽器的间接空冷系统（哈蒙式）。直接空冷、（海勒式与哈蒙式间接空冷系统）虽然节水效果较好，但由于其高背压和现有冷却水塔冷却面积所限，夏季会造成出力的限制。配有空冷系统的空冷机组，一次性投资较高，发电标准煤耗较高，夏季也要限制机组出力。故空冷机组节水能力强但全年都在不经济的背压下运行，造成很大能源浪费，故经济性不高。湿冷系统就是传统的湿冷机组，虽然它的冷却效果好，经济性高，上述问题较小，但却需要消耗大量的循环水（火力发电厂70%消耗在这里）。在北方缺水地区新建电厂已受限制。二、一种新的冷却系统的提出-干湿混合冷却系统那么有没有一种冷却系统兼容二种冷却系统之长呢？答案是肯定的。电厂采用空冷
5、（干冷）、水冷（湿冷）的干湿混合冷却系统是一种解决上述两方面不中足的可行性方案，是火力发电厂机组冷却系统的又一种形式。它的节能、节水、环保优于上述两种系统单独运行。干湿混合冷却系统既能发挥空冷机组节水的优越性，又能保持湿冷机组节约投资，经济性高，夏季出力不限制，适应机组变工况运行的优点。干湿混合冷却系统弥补了空冷系统、湿冷系统的缺陷，是一种有待发展的新技术。三、 电厂汽轮发电机组干湿混合冷却塔工程简介 （一）、发电厂排汽凝结系统介绍（冷却系统）发电厂汽轮机排汽的余热主要通过蒸发散热和对流换热两种方法散发到大气中的。1、电厂汽轮机排汽凝结是用循环水的对流换热交换余热的，而循环水的热量再经过散热设
6、备（冷却塔或其它冷却方式）的蒸发散热和对流换热把余热带入大气中，冷却后的水温取决于冷却塔性能及大气湿球温度，冷却塔出水温度一般在1533C之间，汽轮机背压在511kPa之间。2、干冷（空冷）发电厂汽轮机排汽凝结（不论有无中间介质）是用空气对流换热交换余热的，排汽的余热是经过散热设备（空冷塔或空冷凝汽器）与空气对流换热的方式将余热带入大气中的，干冷系统冷却后温度是趋近大气干球温度的，由于整个换热过程是在密闭的环境下完成的，所以工质流失少，节水效果好，但传热效果受环境温度影响较大。空冷汽轮机的设计背压高于湿冷系统汽轮机的设计背压，而且背压在运行中随环境温度的变化而变化。间接空冷系统的水温与大气干球
7、温度密切相关。当大气干球温度变化40C，冷却水温也变化约40C。当工作背压在518kPa时，汽轮机能达到额定功率；汽轮机在最高背压25.5kPa时，要减负荷。直接随着高背压及背压大的变化，对空冷汽轮机的安全运行影响很大。（二）二种冷却系统经济技术分析1、湿冷系统发电厂循环水的冷却是靠喷水雾化放热带入大气中的，湿冷系统冷却后温度是趋近大气湿球温度，传热效果好，效率较高。但湿冷塔的蒸发损失、水雾损失、排污损失、风吹损失和软化水更新需补充大量的新鲜水（湿冷机组主要耗水地方）消耗掉大量的水资源，这也是缺水地区新建电厂受限的原因。目前我们可行的节水方式为湿式冷却塔循环水弱酸处理，提高冷却塔浓缩倍率，优化
8、循环排污水净化技术，实现污水零排放，为节水起到一定效果。2、干冷系统发电厂循环水是靠空气的对流换热把余热带入大气中的，干冷系统冷却后温度是趋近大气干球温度的。汽轮机背压在运行中随环境温度的变化而变化，空冷系统的汽轮机背压较高，变化范围大，多在1050kPa之间。特别夏季，由于室外温度高，循环热水在空冷塔散热器中不能得到有效的冷却，进出口水温差较小，末级热量不能得到及时有效的转移，致使系统真空偏低，背压也升高。背压的升高将引起：机组出力降低、相对蒸汽流量减少、叶根脱流区扩大、末级蒸汽出现滞流、转向倒流、叶根部出现负反动度、增大叶片的动应力，甚至导致叶片的断裂损坏威及到机组的安全运行。（三）干湿混
9、合冷却塔传热分析与节能途径干湿混合冷却系统是靠水的蒸发散热和对流换热把余热带入大气，对流换热系数的大小与换热过程中的许多因素有关，它不仅取决于流体的物理性质（，Cp等），换热表面的形状与布置，而且还同流速有密切的关系。火力发电厂冷却系统的主要冷却介质是水或空气。湿冷时，管外为冷却水，管内为工质水；空冷时，管外为空气，管内为工质水，冷却过程是系统排放的废热与环境的能量交换过程。由于水的利用受到各种因素限制，而水作冷却介质的传热系数为1762W/(m2.K)，空气作冷却介质的传热系数为62W/(m2.K)。传热系数表证了传热过程的强烈程度，传热系统数越大，传热过程越强，热阻越小。由于空冷系统传热系
10、数小，传热效果差，其机组经济性较差。湿冷系统传热系数大，传热效果好，其机组经济性较高，但需消耗大量新鲜水。干湿混合冷却系统增大了传热系数，靠水的蒸发散热和对流换热把余热带入大气，从而实现了空冷节水，湿冷高经济性的完美组合。（四）干湿混合冷却塔原理干湿混合冷却系统是集湿式冷却塔和空冷塔的优点，充分利用水经湿冷水塔冷却时与空气的热交换来增加空气湿度，提高吸热能力使空气干球温度降低的特点，对空气冷却器进行冷却。它是这样实现的：循环水出口水首先进入铜铝复合散热器与高湿度、低干球温度的空气逆流换热，冷却了散热器中的水；同时，铜铝复合散热器加热了高湿度的空气，使其密度减小，降低了冷水塔风筒内的压力，提高了
11、空气升腾的速度、增加了冷却塔的冷却进风量。经过散热器预冷的水温度降低，再经过喷淋装置分布到冷却水塔的冷却热交换填料上，冷却散热，减少了水的蒸发，降低了空气的干球温度，又使得空气冷却器有好的冷却换热效果。由于喷淋装置分布在冷却水塔冷却热交换填料上的水温度低，因此，可减少水的蒸发量，从而减少了水的散失损失和排污损失，形成了充分利用空气干、湿球温度，互补散热的干湿混合式冷却塔。干湿混合冷却系统在夏季气温最高时，干湿混合运行达到机组满发；冬季气温降低（或夜间低负荷时）空冷运行。复合散热器的合理布置，使冷却塔结构紧凑，无需防冻。为保证冷却塔喷嘴高效运行，一台循环泵采用变频调节，随着排汽温度的降低，喷嘴从
12、外层到内层逐步关闭，以满足喷嘴压力的要求，同时循环泵变频技术的采用降低耗能。（五）安全性分析由于大机组在调峰时具有时间短、负荷响应快的特点，这就加剧了凝汽器铜管的热应力，运行中易出现铜管胀口、铜管腐蚀或由于振动造成铜管损坏，铜管破损导致了凝结水被污染。干湿混合冷却系统采用混合凝汽器，其循环水与凝结水标准相同，将端差由凝汽器内转移到凝汽器外就可避免以上问题的发生，为机组的安全提供了可靠的保证，不会造成凝结水污染现象。避免了空冷机组由环境温度变化而引起的排汽温度的变化，相同条件下，具有较高的排汽温度和较高的背压。空冷汽轮机排汽背压直接受的影响，而环境温度变化频繁，变化幅度大。如：一年气温从27.5
13、上升到32，对应的排汽温度为28.665.4，相应的排汽背压为3.92Kpa25.50Kpa。这样大的排汽背压和排汽温度的变化范围，汽轮机低压缸的热变形会受到影响，造成与低压缸联接在一起的轴承座标高发生变化，其结果会改变各轴承原有的负荷分配比例，使有的轴承受力增大，有的荷重减轻，荷重大的轴承会增大油膜刚度和阻尼系数，使轴瓦运行稳定性增强。但过大的轴承载荷会使油温和瓦温升高，严重时会损坏轴瓦；载荷过轻，比压太小的轴承稳定性变差，严重时会失去稳定，甚至发生油膜自激振动，造成严重的振动事故；支承标高变化还会改变转子的临界转速、振型曲线及原有的平衡状态，破坏已经调整好的动静间隙，可能引起动静摩擦振动。
14、因此，空冷汽轮机高背压高排汽温度对机组安全运行是不利的。我国水资源的短缺，在北方地区发展火电事业，开发干湿混合冷却系统展示了广阔的前景。三、实施干湿混合冷却系统工程的技术比较和意义（一）汽轮机排汽三种冷却系统的比较。A、汽轮机排汽湿冷系统：1. 机组经济性高（冷却水出口温度向大气湿球温度逼近）；2. 保持真空能力强；3. 厂用电率低（与空冷比较）；4. 大容量机组可采用汽动给水泵降低厂用电消耗；5. 消耗水资源大（需补充大量新鲜水）；6. 凝结水易被污染；7. 凝汽器铜管（或钢管）易结垢，造成端差增大；8. 有大气雾气团；9. 冬季有30冷却水系统短路进行防冻；10.投入的胶球清洗装置存在收球
15、率低。B、汽轮机排汽空冷系统：1. 具有显著的节水性；2. 无大气雾气团；3. 凝结水不易被污染；4. 经济性差（冷却水出口温度向大气干球温度逼近）；5. 保持真空能力差；6. 夏季炎热时需限制机组出力；7. 冬季防冻，采用部分冷却系统停运或关小百叶窗等措施；8. 大容量机组无法采用汽动给水泵；9. 厂用电消耗大；10.设计背压比湿冷高很多，冬季运行也不经济；11.冷却性能受环境影响很大，机组排汽压力变化大，安全性较差，易发生机组振动；12.末级叶片需特殊设计，机组运行中调节不当易造成脱流和阻塞背压。C、汽轮机排汽干湿混合冷却系统：1. 机组经济性高（同湿冷）；2. 保持真空能力强；3. 基本无大气雾气团；4. 夏季炎热时不需限制机组出力，冬季不需减少冷却水系统进行防冻；5. 节水效果显著；6. 机组端差小（与湿冷比较）；7. 凝结水不易污染；8. 机组安全性、可靠性高；9. 调节灵活、方便； 10.对于大容量机组同样可以采用汽动给水泵；11.厂用电消耗较高（同湿冷比较）；12.现有湿冷系统易改造。（二）实施实施干湿混合冷却系统工程的意义社会对能源的需求越来越大，能源
