自然通風(fēng)直接空冷系統(tǒng)

自然通風(fēng)直接空冷系統(tǒng)簡(jiǎn)介主要內(nèi)容國(guó)內(nèi)NDC的發(fā)展歷程2概述1目前NDC的最新發(fā)展方向34SPX公司的NDC介紹1.概述火力發(fā)電廠空冷系統(tǒng)的設(shè)想始于1938年，當(dāng)時(shí)德國(guó)的GEA公司首先提出，并在其魯爾工業(yè)區(qū)自備電站中實(shí)施，機(jī)組容量2.3MW，至今已有75年的歷史。我國(guó)1966年開(kāi)始空冷系統(tǒng)研究工作，1968年開(kāi)始西北院先后在侯馬電廠進(jìn)行了1.5MW的直接空冷工業(yè)性試驗(yàn)和25MW的直接空冷施工圖設(shè)計(jì)，因文革影響試驗(yàn)成果和設(shè)計(jì)沒(méi)能得到推廣。直到80年代后期，大同二廠#5，#6號(hào)200MW機(jī)組，引進(jìn)采用匈牙利間接空冷系統(tǒng)---海勒系統(tǒng)，并于87年88年投入運(yùn)行。隨后豐鎮(zhèn)電廠4臺(tái)200MW機(jī)組海勒系統(tǒng)由內(nèi)蒙院設(shè)計(jì)，機(jī)組分別于９２年－９５年投運(yùn)。同時(shí)期太原二熱兩臺(tái)200MW供熱機(jī)組表面間冷系統(tǒng)由山西院設(shè)計(jì)，９４年投產(chǎn)。２０世紀(jì)８０年代末９０年代初，我國(guó)通過(guò)引進(jìn)２００MW間接空冷系統(tǒng)，

初步掌握了間接空冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)院通過(guò)自主研發(fā)和與國(guó)外公司聯(lián)合設(shè)計(jì)，逐步掌握了３００MW、６００MW間接空冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)。我國(guó)直接空冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)同樣經(jīng)歷了與國(guó)外公司聯(lián)合設(shè)計(jì)到自主化設(shè)計(jì)的發(fā)展過(guò)程。大同二廠二期（２X600MW）擴(kuò)建工程為我國(guó)投產(chǎn)的首座600MW大型直接空冷電廠，采用聯(lián)合設(shè)計(jì)模式，空冷系統(tǒng)由GEA能源技術(shù)有限公司負(fù)責(zé)基本設(shè)計(jì)和提供整體性能保證，華北院負(fù)責(zé)施工圖設(shè)計(jì)；通遼三期（1×600MW）工程為我國(guó)直接空冷系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化示范工程，空冷島全部由我院自主設(shè)計(jì)、哈空調(diào)自主制造，顧問(wèn)集團(tuán)公司牽頭與哈空調(diào)組成的聯(lián)合體共同承擔(dān)國(guó)產(chǎn)化示范工程的設(shè)計(jì)、關(guān)鍵設(shè)備供貨和性能保證等工作，該工程于2008年7月投產(chǎn)發(fā)電。空冷系統(tǒng)的機(jī)組容量已經(jīng)發(fā)展到1000MW。世界首臺(tái)1000MW直接空冷機(jī)組華電寧夏靈武二期于2010年12月28日正式發(fā)電。

火力發(fā)電每發(fā)一度電能，采用干式冷卻（又稱空冷），比采用濕式冷卻節(jié)省2.5kg的水。經(jīng)典的干式冷卻系統(tǒng)為表面間冷、混合間冷和直接空冷三種系統(tǒng)。1.1表面間冷 將常規(guī)火力發(fā)電廠的濕式冷卻系統(tǒng)的循環(huán)水封閉進(jìn)管道和散熱器中，即構(gòu)成表面間冷系統(tǒng)。在汽機(jī)房?jī)?nèi)安裝有（與濕式冷卻完全一樣的）表面式凝汽器，汽機(jī)房外建有自然通風(fēng)空冷塔。散熱器以冷卻三角的方式布置在塔周圈，冷卻三角的外側(cè)裝百葉窗，用于調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)量，并且是防凍的主要手段。該系統(tǒng)還配有循環(huán)水泵、膨脹水箱和（散熱器停運(yùn)放水）充氮防內(nèi)銹等設(shè)備。國(guó)內(nèi)該系統(tǒng)早期（1993.11）在山西太原二廠安裝，近期300MW和600MW機(jī)組大量安裝。表面間接空冷機(jī)組原則性汽水系統(tǒng)

1.2混和間冷 又名海勒系統(tǒng)。在汽機(jī)房?jī)?nèi)安裝有噴射混合式凝汽器，汽機(jī)房外建有自然通風(fēng)空冷塔。散熱器一般也是以冷卻三角的方式布置塔外周圈，在冷卻三角的缺口處裝有百葉窗，該百葉窗用于調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)量，并且是防凍的主要手段。該系統(tǒng)還配有循環(huán)水泵、能量回收（兼調(diào)壓）水輪機(jī)和膨脹水箱等設(shè)備。

在國(guó)內(nèi)該系統(tǒng)早期（1987.11）在山西大同二廠安裝，近期在陜西寶雞第二發(fā)電廠2X660MW擴(kuò)建工程采用，已于2011年1月~12月全部建成投入商業(yè)運(yùn)行。也是世界首臺(tái)660MW機(jī)組混合式間接空冷系統(tǒng)。混和間冷存在問(wèn)題：混合式間接空冷系統(tǒng)循環(huán)水屬于閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)，水質(zhì)為除鹽水，系統(tǒng)運(yùn)行要求的PH值應(yīng)在7.5至8.5范圍內(nèi)；汽輪機(jī)排汽冷卻后的凝結(jié)水與循環(huán)水匯流混合到一起，因此，凝結(jié)水經(jīng)過(guò)凝結(jié)水泵提升至凝結(jié)水處理系統(tǒng)處理，再送至鍋爐。對(duì)超臨界機(jī)組，鍋爐用水要求PH值應(yīng)在9至9.5范圍內(nèi)，這樣如何保證混合式間接空冷系統(tǒng)循環(huán)水與鍋爐用水的PH值在一定合適范圍內(nèi)就成一個(gè)問(wèn)題。

1.３直接空冷直接空冷可以采用機(jī)械通風(fēng)形式（ACC），也可采用自然通風(fēng)形式（ＮＤＣ）。

ACC系統(tǒng)因系統(tǒng)簡(jiǎn)單、運(yùn)行靈活、初投資低，換熱次數(shù)少而效率高，受到青睞。但隨著環(huán)保要求的提升，ACC系統(tǒng)噪音擾民凸顯；ACC系統(tǒng)對(duì)大風(fēng)的風(fēng)向（比間冷）敏感，且風(fēng)扇耗能較大。經(jīng)典的直接干式冷卻系統(tǒng)ACC的原理圖：2.國(guó)內(nèi)NDC的發(fā)展歷程

1993年比利時(shí)HAMON-LUMMUS公司首先提出NaturalDraftCondenser的概念，即后來(lái)被廣泛談?wù)摰腘DC系統(tǒng)，它的核心概念就是用自然抽風(fēng)冷卻塔替代ACC系統(tǒng)的風(fēng)扇強(qiáng)制鼓風(fēng)。但該研究只停留在空冷凝汽器塔內(nèi)屋脊水平布置的層面上，簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是去掉ACC系統(tǒng)的風(fēng)扇，把ACC擺到冷卻塔內(nèi)。該公司為新疆紅雁池二電廠的一臺(tái)200MW機(jī)組配備干式冷卻塔的概念設(shè)計(jì)為：塔全高H=94m，塔底部直徑D=83m，進(jìn)風(fēng)口高度h=10m，未能進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。

1994年德國(guó)GEA公司提出NaturalDraftAirCooledCondenser概念，即后來(lái)其圖形被廣泛復(fù)制的NDACC系統(tǒng)。1995年10月德國(guó)GEA公司為新疆紅雁池二電廠的一臺(tái)200MW機(jī)組配備干式冷卻塔的初步設(shè)計(jì)為：塔全高H=115m，塔底部直徑D=127m，進(jìn)風(fēng)口高度h=14m，空冷凝汽器在塔內(nèi)仍呈屋脊?fàn)钏讲贾?，下部增設(shè)有百葉窗，但也未能進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。

受表面間冷的啟發(fā)，國(guó)內(nèi)某公司在2009年提出了TZL系統(tǒng)（其實(shí)也就是NDC系統(tǒng)），并已申請(qǐng)了實(shí)用新型專利。該TZL系統(tǒng)已在陜西神木大柳塔電廠0.3MW機(jī)組濕冷改造直冷中實(shí)施。

TZL直接干式冷卻系統(tǒng)的原理圖：圖中繪制了3個(gè)完全相同的凝汽與冷卻單元。左右兩側(cè)單元的翅片管束板簡(jiǎn)化為板狀繪制。為了突出重點(diǎn)，未畫(huà)冷卻塔環(huán)梁處的鋼筋混凝土斜挑板。３.目前NDC的最新發(fā)展

最近SPX公司提出了他們特有的自然通風(fēng)冷卻系統(tǒng)(NDC)，該系統(tǒng)正在專利申請(qǐng)中。該技術(shù)是基于現(xiàn)有成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)創(chuàng)新發(fā)展起來(lái)的:(１）自然通風(fēng)間接空冷塔的冷卻三角布置；（2）六角型直接冷卻的垂直SRC布置（3）ACC系統(tǒng)；（4）單排管(SRC--Si