乾濕式聯合冷卻系統(dry/wethybrid。oo-hng system)以一定比例冷卻能力配置的乾式冷卻系統和濕式冷卻系統的組合,藉以達到合理利用水資源、降低造價和消除濕式冷卻塔出口霧羽的設施。乾濕式聯合冷卻系統主要採用機械通風方式,也有採用自然通風輔以機械通風的。乾濕式聯合冷卻系統主要分為乾式濕式申聯繫統、間接乾冷加濕冷系統和直接乾冷加濕冷系統三大類。
節水方法
現有凝結水冷卻系統可採用的節水方法:
●直接空冷系統
●海勒式間接空冷系統和哈蒙式間接空冷系統
●由海勒式間接空冷系統、哈蒙式間接空冷系統與濕冷構成的乾濕聯合冷卻系統
●濕冷冷卻水塔的靜電收水,在實驗室做了實驗,未經工業實施,具體實施還需較長的時間
由於當代人類生活水準同能量和水的消耗息息相關。全球人口的劇增使淡水和能源消耗量難以估算。據有關專家預測:2010年後,我國將進入嚴重缺水期,為保證國民經濟的可持續發展,合理使用淡水資源和有效節約淡水資源的問題已迫在眉睫。保護現存珍貴的淡水資源,就是保證人類必要的生活條件。“井枯方知水為貴”,用水大戶電廠的節約用水已經變得越來越緊迫。
發電廠空冷技術已成為當前發電廠建設中的一個熱門課題,空冷機組冷卻系統本身可節水97%以上,全廠性節水約65%。一般1m3/s的水可建設100萬千瓦濕冷機組,而建設100萬千瓦空冷機組只需0.35m3/s的水。因此相同數量的水可建設的空冷機組規模比濕冷機組的規模大三倍,這充分顯示了空冷技術節水的優越性及其推廣使用的廣闊前景。
空冷系統
直接空冷系統與間接空冷系統
目前用於發電廠的空冷系統主要有三種,即直接空冷系統、帶表面式凝汽器的間接空冷系統和帶噴射式(混合式)凝汽器的間接空冷系統。
直接空冷系統,又稱空氣冷卻系統。直接空冷是指汽輪機的排汽直接用空氣來冷凝,空氣與蒸汽間進行熱交換。所需冷卻空氣,通常由機械通風方式供應。直接空冷的凝汽設備稱為空冷凝汽器,這種空冷系統的優點是設備少,系統簡單,基建投資較少,占地少,空氣量的調節靈活。該系統一般與高背壓汽輪機配套。這種系統的缺點是運行時粗大的排汽管道密封困難,維持排汽管內的真空困難,啟動時為造成真空需要的時間較長,機組效率低,一次能源消耗大。
海勒式間接空冷系統主要由噴射式凝汽器和裝有福哥型散熱器的空冷塔構成。系統中的冷卻水是高純度的中性水(PH=6.8-7.2)。中性冷卻水進入凝汽器直接與汽輪機排汽混合併將其冷凝。受熱後的冷卻水絕大部分由冷卻水循環泵送至空冷塔散熱器,經與空氣對流換熱冷卻後通過調壓水輪機將冷卻水再送至噴射式凝汽器進入下一個循環。受熱的循環冷卻水的極少部分經凝結水精處理裝置處理後送至汽輪機回熱系統。海勒式間接空冷系統優點是以微正壓的低壓水系統運行。其年平均背壓低於直接空冷機組,稍低於哈蒙式間接空冷機組,故機組煤耗較低。缺點是設備多、系統複雜、冷卻水循環泵泵坑較深。
哈蒙式間接空冷機組是在海勒式間接空冷系統的運行實踐基礎上發展起來的系統。哈蒙式間接空冷機組由表面式凝汽器與空冷塔構成。該系統與常規的濕冷系統基本相同,不同之處是用空冷塔代替濕冷塔,用不鏽鋼凝汽器代替銅管凝汽器,用除鹽水代替循環水,用密閉式循環冷卻水系統代替敞開式循環冷卻水系統。
直接空冷、海勒式與哈蒙式間接空冷系統雖然節水效果較好,由於其高背壓和現有冷卻水塔冷卻面積所限,夏季會造成出力的限制。
發展趨勢
乾濕聯合冷卻系統是一種發展趨勢
配有空冷系統的空冷機組,一次性投資較高,發電標準煤耗較大,夏季短暫時間還要限制機組出力,故不利於大量採用,配有濕冷系統的濕冷機組,雖然上述問題較小,但卻需要消耗大量的循環水。因此電廠採用空冷(乾冷)、水冷(濕冷)的乾濕聯合冷卻系統是一種解決上述兩方面的方案,是機組冷卻系統的一種發展趨勢。乾濕聯合冷卻系統機組既能發揮空冷機組的優越性,又保持濕冷機組節約投資的優點,經濟性高,夏季出力不限制。非常適應機組變工況運行節水、夜間低負荷節水及冬季節水。
乾濕聯合冷卻系統的特點和分類
乾濕聯合冷卻系統可分為三類:
分建式聯合冷卻系統。這種系統是由乾冷塔、濕冷塔和表面式凝汽器組成,在乾冷塔、濕冷塔里冷卻介質分別在兩個完全隔開的迴路中進行循環。乾冷塔全年運行,在低氣溫時充分發揮其散熱能力大的作用;濕冷塔在高氣溫時投運,充分發揮其夏季滿發的功能,當濕冷塔停運時,可用閥門將濕冷塔循環迴路隔斷。每次切換時,濕冷塔系統里的水井不與乾冷塔系統里的水相混合,而是各自排至該塔底部的集水池內。同樣,當濕冷塔投運時,乾冷塔里的水排至該塔下部的貯水箱內。當乾冷塔投運時,用充水泵從貯水箱吸水井把水充至散熱器內,待散熱器內水充滿後方可啟動循環水泵。
合建式聯合冷卻系統。這種冷卻系統中的聯合冷卻塔是將濕、乾冷卻部件合建在一個塔體裡的機械通風式聯合塔。合建式機械通風聯合塔的較新設計方案是採用圓形塔體,風機群布置在該塔體內頂部,乾冷部件和濕冷部件交替地布置在塔的周圍,並在空氣側並聯,這樣可使由濕、幹部件排出的受熱空氣充分混合。同時,在水側將乾冷部件串聯在濕冷部件之前。乾冷部件採用金屬翅片管式散熱器,濕冷部件則採用具有消音性能的石棉水泥淋水板。
乾濕散熱表面緊縮在一起聯合冷卻系統。乾濕散熱表面緊縮在一起聯合冷卻系統,適應乾式、濕式聯合運行或乾式、濕式單獨運行等三種運行方式。當乾式單獨運行時,根據配水槽內水位情況控制安裝在塔配水槽里的許多不同長度的噴水裝置不向一定範圍內的冷卻部件噴水,這些冷卻部件便以乾式方式運行;當濕式單獨運行時,控制噴水裝置向一定方式運行;當乾、濕方式同時運行時,乾、濕散熱表面的分配由塔外安裝的調節閥來實現。只有當開啟調節閥和循環水進入裝有高效除水器的配水槽時,才能以濕時方式運行,否則,關閉調節閥,只能按乾濕方式運行。冷卻後的循環水聚集在一個儲水池裡,然後被送回凝汽器。塔頂設抽風式軸流冷卻風機造成空氣流動。
最佳化設計改造方案
社會對能源的需求越來越大,能源問題已成為國家發展戰略的重要組成部分。我國能源利用效率僅33%,與世界先進水平差10個百分點,是世界上產值能耗最高的國家之一。因此,也可以說我國的節能潛力很大。電廠實現節能目標最好的出路是從提高能源使用效率入手。聯合塔的優點是:節約用水、冬季沒有霧氣團、沒有噪聲、易在現有機組改造。這種聯合冷卻系統中的噴射式(混合式)凝汽器只能接受來自冷卻塔乾冷段的呈中性的高純度除鹽水。在冷卻塔進風口處多半部分布置乾冷段(即空冷散熱器),在塔進風口處少半部分布置少量濕冷段(即噴水填料裝置)。在寒冷季節,噴射式凝汽器的水通過冷卻水循環泵送至聯合冷卻塔的乾冷段,然後回到凝汽器。在夏季,除了乾冷段投入運行,將水溫降低以外,還有部分熱水通過專用的表面式水水熱交換器進行再冷卻,然後兩者混合變成低溫水,經調壓水輪機送至噴射式凝汽器。在水水熱交換器里受熱的生水在濕冷段冷卻並繼續循環。水水熱交換器布置在乾濕聯合冷卻塔內,為避免污染呈中性、高純度除鹽水質的冷卻水,在熱交換器內,中性水壓力高於生水壓力。