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1、自动化工程学院毕业设计（论文）科 技 论 文 学生姓名： 学 号： 1007240715 专 业：自动化测控技术与仪器 论文题目： 火电厂冷却塔冷却方式综述 指导教师： 2014年6月火电厂冷却塔冷却方式综述 摘 要：本文以冷却塔为主线，对目前火电厂存在的冷却方式做了详细的介绍，其中包括直流供水冷却系统、循环供水冷却系统、直接空冷系统、表凝式间接空冷系统、混合式间接空冷系统的组成、原理、特点以及适用范围和存在的问题。最终得出结论：在城市边缘、离天然湖泊或河流较近，水资源丰富地区建设电站项目，宜采用冷却塔湿冷机组；在富煤缺水地区建设的电站项目，宜采用空冷机组。并展望，随着水资源供需矛盾的日益突出
2、和空冷技术的不断改进完善，空冷机组将逐步成为未来火电厂发展的趋势。 关键词：火电厂；冷却塔；冷却方式；湿冷方式；空冷方式1 引 言近年来，随着我国经济建设的快速发展，市场对电力供应的需求不断升温，电力建设正处在一个历史高峰期。火力发电作为我国目前的发电主体，据相关资料统计，截止到2014初，全国火电装机约占总装机容量的75，火电的发电量占总发电量的80左右，我国目前的火电机组中绝大多数都是煤电机组。受我国能源结构特点的影响，决定了今后很长一段时间内，我国的电力构成仍然以煤电为主。因此，在煤炭资源丰富的地区大力发展火电事业，实现变输煤为输电的经济发展模式的转变，既是落实国家相关的经济发展政策，也
3、是加快我国区域经济发展的必由之路1。冷却塔在电厂中作为一种进行气水热质交换的大型设备，做完功的排汽由汽轮机末级排入凝汽器后凝结，其释放的热量由循环冷却水带入冷却塔后排入大气，一般300MW机组冷却塔平均每秒释放约5105kJ热量，可见冷却塔在电站系统中发挥着重要作用。冷却塔要求以较高的冷却效率，使在凝汽器内加热后的循环水获得尽可能低的温度，一般情况下凝结水的温度越低，汽轮机的热效率越高，反之不仅会影响汽轮机的热效率，甚至会危及汽轮机运行的安全性。因此，冷却塔的冷却效率直接影响火电厂运行的安全性和经济性2。火电厂所处地理位置水资源的分布以及对火电厂经济性要求等的限制对其有深刻的影响。所以，在富煤
4、的地区大力发展火电机组要选择合适的冷却方式。2 冷却方式综述火力发电厂作为工业耗水大户，对水的消费是客观的,发电厂需要大量的冷却水，其供水系统主要有直流供水和循环供水两大类，其中循环供水已经成为大部分火力发电厂的供水方式。循环水的冷却方式可分为冷却塔冷却和冷却池冷却，而冷却塔冷却又分水冷和空冷两种冷却方式。火电厂空冷技术的应用已有70余年的历史，经历了机组容量由小到大，技术由不成熟到成熟，应用地区由炎热的南方到寒冷的北方，由不受重视到大力提倡的过程，其发挥的节水作用日趋显著，发展前景将越来越广阔。火电厂空冷技术的成功应用为富煤缺水地区的电力工业开拓了一条发展之路，是确保今后在富煤缺水地区顺利发
5、展火电事业的基础，是实现火电厂节约水资源的重要方法与举措。随着我国电力需求的高速增长、水资源的日益匮乏，在我国大力发展火电厂空冷技术尤为重要3。 目前火电厂的冷却系统主要有湿式冷系统（即水冷系统）和干式冷却系统（空气冷却系统）两大类,湿冷系统分为：开式冷却系统和闭冷式冷却系统；空冷系统分为：直接空冷系统和间接空冷系统。2.1 湿冷系统湿冷系统也就是所谓的水冷系统，湿式冷却系统是一种由冷却水来冷却汽轮机排汽的系统。目前电厂大多采用湿冷系统，它主要应用在水源充足的地方。采用湿式冷却系统的电厂称为湿冷电厂，其冷却方式主要有开式冷却系统和闭式冷却系统之分4。2.1.1 开式冷却系统湿式开式冷却系统（即
6、直流供水系统）是以江、河、湖、海和水库的水作为冷却水的供水系统；水资源充沛的的地区采用开式居多。开式冷却系统在夏季排水温度较高，对环境产生热污染，生态平衡易遭到破坏5。2.1.2 闭式冷却系统 湿式闭式冷却系统（即循环供水系统）是采用湿式冷却塔，冷却水在凝汽器和冷却塔之间进行循环的冷却方式的系统。水资源不太充沛的地区，采用闭式冷却居多。闭式冷却系统冷却水的表面蒸发和排污约占全厂耗水量的65%以上，冷却系统耗水量大，易形成和国民经济其他部门挣水的现象，过度的耗水，导致区域性水资源供需矛盾突出，甚至使生态环境遭到永久性破坏6。2.2 空冷系统 发电厂采用翅片管式的空冷散热器，直接或间接用环境空气来
7、冷凝汽轮机的排气，称为发电厂空冷。采用空冷技术的冷却系统称为空冷系统。空冷系统分为直接控冷系统和间接空冷系统7。2.2.1 直接空冷系统直接空冷系统是指汽轮机的排汽直接用空气来冷凝，空气与蒸汽间进行热交换。直接空冷的冷源是空气，热介质是饱和蒸汽，处于真空状态下的汽轮机排汽经排汽管道送至空冷凝汽器即翅片管散热装置，冷空气在散热器翅片管外侧流过，将管内饱和蒸汽冷凝。所需冷却空气，由机械方式供应。其特点：a.系统相对简单；b.真空系统体积庞大，密封性要求高；c.一般采用轴流风机调节冷却风量，调节方式灵活；d.汽轮机运行背压范围较大，必须能承受高背压工况，效率较低；e.采用机械通风方式导致厂用电率高，
8、风机运行产生噪声；f.受环境温度变化的影响较大；g.针对冬季防冻问题有较为灵活的调节手段；h.运行方式简单，控制灵活可靠，调峰能力强；i.直接空冷凝汽器一般都布置在汽机房房顶，或布置在汽机房侧面的高架平台上，平台之下通常布置电气或其它设备，整体占地面积减小8。2.2.2 间接空冷系统 间接空冷系统分为表凝式间接空冷系统和混凝式间接空冷系统。（1）表凝式凝汽器间接空冷系统 采用表面式凝汽器的间接空冷系统称为表凝式间接空冷系统，主要由表面式凝汽器和装有空冷散热器的空冷塔组合构成。该系统与常规的湿冷系统基本相仿，不同之处是用空冷塔代替湿冷塔，用密闭式循环冷却系统代替敞开式循环冷却系统。该系统的工艺流
9、程为：循环水进入表面式凝汽器的水侧，冷却凝汽器汽侧的汽轮机排汽，通过表面换热后的循环水至空冷塔，通过空冷塔的散热器与空气进行表面换热，循环水被空气冷却后，由循环水泵送至凝汽器去冷却汽轮机排汽，构成了密闭循环。其特点：a.采用自然通风冷却塔，散热器布置在塔内，受到外界风力影响的程度较小；b.采用表面式凝汽器；c.循环冷却水和锅炉给水分为2个独立的系统，水质可以根据要求分别控制处理；d.系统简化，运行操作更加方便；e.散热器分段控制，防冻性能增强9。（2）混合式凝汽器间接空冷系统混合式凝汽器间接空冷系统采用具有凝结水水质的循环水，在喷射混合式凝汽器中喷成水膜与汽轮机排气直接接触将其凝结。循环水吸热
10、升温后大部分经循环水泵送到空冷塔的空气散热器冷却，通过水轮机调压并回收部分能量后进入凝汽器。少量循环水量的凝结水经凝结水泵送到凝结水经处理装置，在经凝结水升压泵送到汽轮机回热系统。其特点：a.采用混和冷却方式，循环冷却水必须具有凝结水水质；b.系统为封闭循环；c.采用喷射混合式凝汽器，冷端温差小，热效率高，凝汽器结构简单，运行维护方便；d.补水量极少；e.采用干冷塔，消除了噪音和水雾；f.机组运行背压较高，受环境温度影响较大10。结 论 火力发电厂的蒸汽冷却技术主要分为两大类：水冷却（即湿冷）和空气冷却(简称空冷),具体采取何种方式取决于电厂的选址、当地气候条件、机组特点以及社会和环保要求。我
11、国现有的火电机组中，大部分采用水冷技术。随着经济的发展和水资源的日益紧缺，取水价格逐年上升，直接导致发电厂成本增加，同时还带来水气污染的环保问题。因此，传统水冷技术已经越来越不适应时代的要求。截止到目前，各种类型的空气冷却技术已经在国外许多大型火电机组项目中得以采用，我国也在20世纪80年代引进了间接空冷技术(包括海勒式间接空冷和哈蒙式间接空冷)。进入21世纪，随着社会的发展和技术的进步，我国开始逐步引进直接空冷技术。随着水资源供需矛盾的日益突出和空冷技术的不断改进完善，空冷机组将逐步成为未来火电厂发展的趋势11。参考文献1.王楠,白建华,张风营,郑海峰.煤炭产区大力发展空冷机组的必要性与可行
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14、n Rukong Feng Guoliang(1.School of Automation Engineering, Northeast Dianli University, Jilin,China,132012；2.School of Automation Engineering, Northeast Dianli University, Jilin,China,132012)Abstract：This article focuses on the cooling tower as the main line, the cooling mode in power plant at prese
15、nt are introduced in detail, including components, principle, characteristics and application scope and existence the problem of DC water cooling system,circulating water cooling system, the direct air cooling system, surface condensate indirect air cooling system, mixed type indirect air cooling sy
16、stem .finally,we draw the conclusion: this area(on the edge of the city, near to the natural lakes or rivers , the area rich of water resource)should adopt the cooling tower of the wet cooling unit ; the construction of power station projects in the coal rich and in water shortage area, should adopt
17、 air cooling unit. And look, with the contradiction between supply and demand of water resources become increasingly prominent and air cooling technology for continuous improvement, air cooling unit will gradually become the trend of the development of the thermal power plant in the future.Key words：Thermal power plant; Cooling Tower; Cooling Method; Wet Cooling Mode； Air Cooling Mode