直接空冷机组与间接空冷机组性能的比较

超临界直接与间接空冷方案对工程造价的影响及其经济性对比摘要：本文介绍超临界直接空冷机组和间接空冷机组的组成和特点，以本单位近期建设的两台660MW机组为例，重点介绍这两种空冷方案在初期投资上的区别以及在运行过程中经济性的对比。

关键词：超临界空冷系统；工程造价；经济性1引言随着我国经济的飞速发展，人们能电能的需求量不断增加，在我国的发电形式中，以燃煤为主的火力发电依然为我国的主要发电形式，而对汽轮机组的冷却方式中，传统的湿冷方式不仅需要消耗大量的水资源，而且消耗大量的燃煤和厂用电，更是加剧了对空气和水的污染，而且我国的水资源极其缺乏且分布不均，在严重缺水的地区的火电厂迫切需要寻找一种煤耗和水耗低、污染轻的汽轮机排汽冷却方式。

空冷机组是利用空气进行冷却的系统，与同等容量的湿冷机组相比，水量消耗只有湿冷机组的十分之一甚至更少，而燃煤消耗和厂用电消耗也更低，是目前火电厂中应用广泛且值得大力推广的冷却方式。

2超临界空冷系统简介2.1直接空冷系统直接空冷系统简言之就是将汽轮机排汽送入散热器中由空气直接进行冷却，通风方式多采用机械通风的方式，其组成主要有排汽装置、大排汽管道、空气凝汽器、风机组、凝结水系统、抽真空系统、清洗系统等。

其主要优点有设备少且结构简单、调节灵活、占地面积小、防冻性能高、冷却效率高；但是其稳定性和安全性差、煤耗较大、运行费用高、厂用电高、噪声污染大[1]。

2.2表凝式间接空冷系统此系统将汽轮机排汽在空气中冷却分为两部进行，一是排汽与冷却水在表面是凝汽器中进行热交换，二是冷却水与空气在空冷塔里进行热交换，其组成有表面是凝汽器与空冷塔，通常采用自然通风的方式。

其主要优点有煤耗低、稳定性高、水处理系统简单、无噪声污染，但是其占地面积大、防冻性能差、运行管理较为复杂、建设周期较长。

2.3混凝式间接空冷系统此系统由喷射式凝汽器和装有散热器的空冷塔组成，汽轮机排汽与冷却水在凝汽器中直接进行热交换，之后冷却水被送至空冷塔的散热器，与空气进行热交换冷却之后再被送入凝汽器进行下一个循环。

空冷机组直接空冷系统简介目前国内外电站空冷是二大类：一是间接空气冷却系统，二是直接空气冷却系统。

其中间接空气冷却系统又分为混合式空气冷却系统和表面式空气冷却系统。

世界上第一台1500KW直接空冷机组，于1938年在德国一个坑口电站投运，已有60多年的历史，几个典型空冷机组是：1958年意大利空冷电站2X36MW机组投运、1968年西班牙160MW电站空冷    机组投运、1978年美国怀俄明州Wodok电站365MW空冷机组投运、1987年南非Matimba电站6X665MW直接空冷机组投运。

当今采用表面式冷凝器间接空冷系统的最大单机容量为南非肯达尔电站6X686MW；采用混合式凝汽器间接空冷系统的最大单机容量为300MW级，目前在伊朗投运的325MW(哈尔滨空调股份有限公司供货)运行良好。

全世界空冷机组的装机容量中，直接空冷机组的装机容量占60％，间接空冷机组约占40％。

直接空冷系统的特点，无论是直接空冷，还是间接空冷电厂，经过几十年的运行实践，证明均是可靠的。

但不排除空冷系统在运行中，存在种种原因引发的问题，如严寒、酷暑、大风、系统设计不够合理、运行管理不当等。

这些问题有的已得到解决，从国内已投运的200MW空冷机组运行实践证明了这一点。

从运行电站空冷系统比较，直接空冷系统具有主要特点：(1)背压高(2)由于强制通风的风机，使电耗大(3)强制通风的风机产生噪声大；(4)钢平台占地，要比钢筋混凝土塔为小；(5)效益要比间接冷却系统大30％左右，散热面积要比间冷少30％左右；(6)造价相比经济。

2、直接空冷系统的组成和范围2．1直接空冷系统的热力系统，直接空冷系统，即汽轮机排汽直接进入空冷凝汽器，其冷凝水由凝结水泵排入汽轮机组的回热系统。

2．2直接空冷系统的组成和范围，自汽轮机低压缸排汽口至凝结水泵入口范围内的设备和管道，主要包括：;(1)汽轮机低压缸排汽管道；(2)空冷凝汽器管束；(3)凝结水系统；(4)抽气系统；(5)疏水系统；(6)通风系统；(7)直接空冷支撑结构；(8)自控系统；(9)清洗装置。

火电厂空冷与湿冷机组性能分析与比较在火力发电过程中，空冷机组和湿冷机组之间的运行性能进行比较和分析是空冷技术在电厂发电应用的前提和基础。

文章对这两个机组的技术和经济效益指标进行详细的分析，对提高空冷机组运行经济性有着显著的作用和意义。

本文主要结合实际的现状，就火电厂空冷机组和湿冷机组的性能进行比较分析，然后分析了这两种机组的经济效益，希望通过本次研究对更好促进火电厂空冷技术的应用有一定的帮助。

标签：火电厂空冷机组湿冷机组性能比较经济效益随着国内直接空冷电站的技术发展和进步，其主要的技术经济效益，与同等量的湿冷机组的性能比较和分析逐渐成为了研究重点和难点。

在进行火力发电过程中，空冷汽轮机组是相对于常规的湿冷汽轮机组而言的，这两个机组最为主要的区别就是在汽轮机组尾部的排汽冷却所采用的冷却方式不同，冷却方式的不同导致了汽轮机组尾部运行参数发生了显著的变化，因此汽轮机在设计和制造过程中，必须对其结构进行有效改变。

一、火电厂空冷和湿冷机组冷却系统的结构对比在直接空冷机组冷却系统中，汽轮机所排的汽直接进入到空冷热交换器中，其会直接与空气进行交换，系统中的冷凝水会由凝结水泵进入汽轮机组的回热系统中，空冷系统的冷却风通常情况下都是由机械通风方式进行提供。

通常情况下，系统都会采用大直径的轴流风机进行通风。

而湿冷冷却系统中，汽轮机排汽系统进入表面式凝汽器中。

在系统中，冷凝水主要由凝结水泵进入汽轮机组的回热系统中，冷却水在凝汽器和冷却塔之间进行循环往复的循环。

这两个机组的结构在设计和制造过程中存在较大的差异性。

其中直接空冷系统使用的是大型的风机风扇，湿冷系统采用的主要是凝汽器和冷却塔。

直接空冷机组中，汽轮机排汽直接进入到空冷热交换器中，直接空冷系统冷却介质主要空气，并且空气不需要进行循环，湿冷机组中汽轮机排汽直接进入表面式凝汽器中，湿冷系统冷却介质是循环冷却水，需要其无限循环。

二、不同冷却方式能效对比1.凝汽器换热端差对机组热耗的影响首先，端差的变化和空冷机组的之间的热耗关系。

600MW机组电厂直冷与间空系统静态投资的比较分析以2×600MW级发电工程为例，分析电厂各系统在直冷和间冷系统下，静态投资方面的差异。

标签：火力发电厂;直接空冷;间接空冷;静态投资0 引言空冷系统因具有显著的节水优势，避免了二次循环湿冷电厂中，在冷却塔里常见的水损失：蒸发、风吹及排污，在火力发电厂已经得到了广泛的应用，为水资源匮乏地区工业的发展开辟了一条安全、经济、可持续发展的途径。

本文以某600MW机组工程为例，简要介绍了电厂较常采用的直接空冷系统和表面式的间接空冷系统，并分析了静态投资中，这两种空冷方案不同选型各自对应的投资费用，以供其他工程，在前期空冷方案选型时，进行参考。

1 直接空冷系统直接空冷：直接用空气来冷凝汽轮机排出的乏汽，冷空气与汽轮机乏汽进行热交换，工艺流程如下：汽轮机排汽通过主厂房内的主排汽管道接至主厂房A 列外，管道抬升后接入空冷凝汽器最高处的蒸汽分配管道，再进入空冷凝汽器中，空气在冷却器外表面与主机乏汽进行换热，将乏汽冷凝成水，凝结水再经循环泵送回锅炉，所需冷却空气通常由机械通风方式供给。

机械通风直接空冷系统如图1。

直接空冷系统的优点是系统较简单，冷却设备少，防冻性能优于间冷系统，而且占地面积少，初投资低于间接空冷系统。

不足之处是对环境风速及风向较敏感，风机群噪声较大，运行背压较间冷系统而言高，煤耗较大，且启动时使凝汽系统内形成真空的时间较长，同时抽真空系统会很庞大。

2 间接空冷系统间冷分为混合式的间接空冷系统及表面式的间接空冷系统。

由于表面式的间接空冷系统在国内的应用业绩、设计技术及设备制造情况较混合式间接空冷系统成熟，故本文主要介绍表面式的间接空冷系统。

表面式的间接空冷系统：汽轮机排汽以间冷塔散热器冷却后的低温冷却水为介质，进行两次热交换。

首先，在凝汽器中汽轮机排汽和低温冷却水之间进行换热;然后，在间冷塔内，温度升高后的冷却水与空气进行换热。

流程如下：间冷塔出来的经散热器冷却后的低温水进入汽机房凝汽器内部，与进入凝汽器的汽轮机排汽，同时在凝汽器管束内进行表面换热;换热结束后，升温后的循环水经过循环水泵升压后，返回至间冷塔内的空冷散热器，完成闭式循环。

百万千瓦机组直接与间接空冷系统经济性分析研究摘要：综合考虑两台100万机组直接与间接空冷系统的主要设备投资及运行费用，采用国内某工程的基础数据作为设计依据，针对4种设计方案分别进行了分析研究，对直接空冷及间接空冷系统在同背压和不同被压的情况进行了经济性分析，经过经济分析找出直接空冷与间接空冷煤价与电价的临界点，为空冷系统选型做经济比较奠定基础关键词：直接空冷；表面式间接空冷；经济性分析1 概述电厂空冷系统是火电厂的重要系统之一，其系统的运行状态直接影响到电厂的安全和经济性，其投资占电厂总投资的10%以上。

因此，无论从系统重要性还是工程投资都是电厂管理人员和设计人员关注的重点问题。

2 系统简介目前，常用于电站机组的空冷系统可分为自然通风直接空冷系统（简称直接空冷系统）和表面式间接空冷系统（简称间接空冷系统），表面式间接空冷系统依据散热器布置的型式可分为：塔外垂直布置表面式间接空冷系统和塔内水平布置表面式简介空冷系统。

2.1表凝式间接空冷系统由于散热器塔外立式布置形式的自然通风冷却塔空气通流面积的利用率较高，冷却塔面积、高度及工程量较小，间接空冷系统一般按散热器塔外立式布置方案考虑。

汽机排汽进入凝汽器，由凝汽器管束内的冷却水进行表面换热，凝汽器循环水排水由循环水泵升压至空冷塔内的空冷散热器，空冷塔冷却水出水再回到汽机房凝汽器内作闭式循环。

表面式间接空冷系统优点是采用了表面式凝汽器，冷却水和凝结水分成两个独立系统，其水质可按各自的水质标准和要求进行处理，使系统便于操作。

系统完全处于密闭状态，循环水泵扬程底，能耗小。

缺点是由于采用了表面式凝汽器，端差较高，使冷却面积相对加大，投资增高，空冷塔占地面积相对较大、防冻效果差。

2.2直接空冷系统该系统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，其工艺流程为汽轮机排汽通过粗大的排气管道至室外的空冷凝汽器内，轴流冷却风机使空气流过冷却器外表面，将排汽冷凝成水，凝结水再经泵送回锅炉。

1.•直接空冷是干空冷系统概述式冷却（空冷）系统的一种方式，区别于间接空冷。

汽轮机排汽经过排汽管道直接送入散热器（空冷凝汽器）冷却后凝结成水，散热器的热量由管外流过的空气带走，这种系统叫直接空冷系统。

众所周知，我区以丰富的煤炭资源、广阔的土地资源，邻近北京及京、津、唐电网等诸多优势，被国家列为能源、电力生产基地。

但是由于我区水资源相对匮乏，以及国家要求建设内蒙古绿色生态防线的要求，走可持续发展的道路，节约用水、提高水资源利用率已成为新世纪内蒙电力工业发展的重大课题。

最近几年，国家审批的电场项目反复强调优先批准空冷机组，现在我区在建和准备建设的工程项目几乎全部为直接空冷机组，(国家政策导向)所以大力推广、应运空冷直接空冷技术迫在眉睫，也是大势所趋。

直接空冷机组特点：1．节水：全厂性耗水量可节约65%以上，即由1m3/GWh降到0。

3~0。

35 2．建厂条件：从已建成厂来看，不受限制，纬度高、低，气候干燥、湿润，厂址选择自由度大。

3．环抱性能：无冷却塔汽水蒸发，电厂周围无飘滴，废水排放可以达到0排放的要求。

4．维护费用：一空冷机组的维护费用低一些，为其30%。

单排管优点哈蒙公司生产的单排管散热器性能先进，防冻性好，由特殊工艺将蛇型铝翅片与钢管表面渗透致密结合，使散热性能大大提高，且比热镀锌钢翅片抗腐蚀性能好，结构强度高，用高压水冲洗，压差小，清洗效果好，不会对散热器产生损坏。

另外从环保考虑，由于不采用锌材料，不对土壤或周围环境产生污染。

国外应用发展情况电站使用直接空冷技术已有60多年的历史，期间经历了容量由小到大、技术逐渐成熟、应用地区逐步扩大的过程。

1938年，世界上第一台直接空冷机组安装于德国一个坑口电站，1.5W；1958年，意大利的Citta di Roma 电站2×36MW机组投运；1968年，西班牙Utrillas 燃煤电站160MW空冷机组投运；到目前为止，直接空冷机组超过800多台。

解答湿冷、空冷、烟塔合一、三塔合一优缺点电厂汽轮机做功后的乏汽，需经汽轮机凝汽设备冷却为凝结水，凝结水泵将凝水送入回热系统，对水进行回热利用并循环加热。

按冷却方式，冷却系统可以分为湿式冷却系统(水冷系统)和干式冷却系统(空气冷却系统)两大类。

湿冷（水冷）：湿式冷却系统即水冷系统，有开式冷却系统和闭式冷却系统两种。

湿式-开式冷却系统：以江、河、湖、海和水库的水作为冷却水的供水系统。

水资源充沛的地区多采用开式冷却系统。

河水经循环水泵抽入凝汽器中作为冷却水对汽轮机排汽进行凝结，冷却水吸收热量后直接排放入河水中。

缺点：夏季高温期，排水温度较高，对环境产生热污染，生态平衡易受到破坏。

湿式-闭式冷却系统：冷却水在凝汽器与冷却塔之间进行循环的冷却方式。

适用于：水资源不太充沛的地区，闭式冷却系统应用较多。

缺点：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，耗水量大，易形成和其他国民经济部门争水的现象；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。

干冷（空冷）：干式冷却系统即空冷系统，分为直接空冷系统和间接空冷系统两种。

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。

所需冷却空气，通常由机械通风方式供应。

直接空冷所用的空冷凝汽器是由外表面镀锌的椭圆形钢管外套翅片的若干个管束组成的。

汽轮机排汽通过粗大的排汽管道送到室外的空冷凝汽器内，轴流冷却风机使空气流过散热器外表面，将排汽冷凝成水，凝结水再经泵送回汽轮机的回热系统。

大型机组的空冷凝汽器通常在紧靠汽机房A列柱外侧，与主厂房平行的纵向平台上布置若干单元组，其总长度与主厂房长度基本一致。

每个单元组由按一定比例的主凝器和分凝器组成“人”字形排列结构，并在其下部设置多台大直径轴流风机。

直接空冷系统的特点是设备少，系统简单，防冻性能好，占地少，通过对风机转速调节或投切风机可灵活调节空气量，基建投资相对较低。

直接空冷和间接空冷的优缺点最明显的是直接空冷可以节水很多，占地面积小，，只要建空冷岛，且可以选择的地方也多，岛下很多地方还可以再利用，缺点是换热效果差，启动初期，抽真空较难抽。

间接空冷的优点是因为有水，所以换热效果比直接空冷好，受季节的影响也比直接空冷的少，缺点是要耗费一定的水，需要建冷却塔，投资大，厂用电率高，因为要设置循环泵，系统比较复杂。

直接空冷和间接空冷虽然是当今电厂的首选，节能比较突出，但一次投资过于庞大，使有些电厂望而生畏，有些散热设备的投资甚至和锅炉差不多，这也使散热器在电厂中和锅炉，汽机，发电机一并成为现代电厂的四大主机设备。

发电厂空冷系统分为直接空冷系统和间接空冷系统，间接空冷系统指混合式凝汽器的间接空冷系统（海勒式间接空冷系统）和具有表面式凝汽器间接空冷系统（哈蒙式间接空冷系统）及其它。

(a)直接空冷系统——系利用机械通风使汽轮机排汽直接在翅片管式空冷凝汽器中凝结，一般由大管径排汽管道、空冷凝汽器、轴流冷却风机和凝结水泵等组成；(b)带表面式凝汽器的间接空冷系统——亦称哈蒙系统，由表面式凝汽器、空冷散热器、循环水泵以及充氮保护系统、循环水补充水系统、散热器清洗等系统与空冷塔构成。

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，用密闭式循环冷却水系统代替敞开式循环冷却水系统，循环水采用除盐水。

一、机械通风直接空冷系统（ACC）该系统亦称为ACC系统，它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，其工艺流程为汽轮机排汽通过粗大的排气管道至室外的空冷凝汽器内，轴流冷却风机使空气流过冷却器外表面，将排汽冷凝成水，凝结水再经泵送回锅炉。

机械通风直接空冷系统如下图。

图略其优点有：⑴不需要冷却水等中间介质，初始温差大。

⑵设备少，系统简单，占地面积少，系统的调节较灵活。

其缺点有：⑴真空系统庞大在系统出现泄漏不易查找漏点，易造成除氧器、凝结水溶氧超标。

⑵采取强制通风，厂用电量增加。

空冷系统介绍摘要：电厂采用空冷系统可以大幅度降低电厂耗水量，在节水方面有显著的效果，因而空冷机组得到了越夹越多的应用。

本文以2X3OOMW机组为例介绍了直接空冷系统及其控制;以2×2OOMW机组为例介绍了间接空冷系统及其控制。

一、概述空冷系统主要指汽轮机的排汽通过一定的装置被空气冷却为凝结水的系统，它与常规湿式冷却方式(简称湿冷系统)的主要区别是避免了循环冷却水在湿塔中直接与空气接触所带来的蒸发、风吹损失以及开式循环的排污损失，消除了蒸发热、水雾及排污水等对环境造成的污染。

由于空冷方式用空气直接冷却汽轮机排汽或用空气冷却循环水再间接冷却汽轮机排汽构成了密闭的系统，所以在理论上它没有循环冷却水的上述各种损失，从而使电厂的全厂总耗水量降低80%左右。

用于电厂机组末端冷却的空冷系统主要有直接空冷系统和间接空冷系统，间接空冷系统又分为带表面式凝汽器和带混合式凝汽器的两种系统。

三种空冷方式在国际上都得到广泛的应用，技术均成熟可靠，在国际上三种空冷方式单机容量均已达到600MW。

我国目前己有60OMW直冷机组投运，两种间冷方式在国内运行机组均为200MW。

采用空冷机组大大减少了电厂耗水，为水源的落实和项目的成立提供了便利条件。

特别对缺水地区，有着重要的意义。

内蒙古地区煤资源丰富，近几年投产的机组，基本都采用了空冷系统，而且大部分为直接空冷系统。

二、空冷系统2.1直接空冷系统电厂直接空冷系统是汽机的排汽直接用空气冷却，汽机排出的饱和蒸汽经排汽管道排至安置在室外的空冷凝汽器中，冷凝后的凝结水，经凝结水泵升压后送至汽机回热系统，最后送至锅炉。

电厂直接空冷系统主要包括以下系统:空冷凝汽器(ACC，Aircooledcondenser)，空气供给系统、汽轮机排汽管道系统、抽真空系统、空冷凝汽器清洗系统、空冷凝汽器平台及土建支撑。

蒸汽从汽轮机出来，经过蒸汽管道流向空冷凝汽器，由蒸汽分配管道间空冷冷凝器分配蒸汽。

直接空冷系统与海勒式间接空冷系统的比较田亚钊1,陈晓峰2(11国电电力大同发电有限责任公司,山西大同037043;21华北电力科学研究院有限责任公司,北京100045) 摘　要:空冷机组是“富煤少水”地区或干旱地区建设火力发电厂的最佳选择。

现简要介绍3种类型空冷系统的运行特性,对直接空冷系统和海勒式间接空冷系统进行了比较,提出了运行中存在的几个问题,如机组运行背压、真空严密性、防冻等,并对此提出了相关建议。

关键词:直接空冷系统;海勒式间接空冷系统;运行中图分类号:T K264.1 文献标识码:B 文章编号:100329171(2006)0120038204Co m par ison of D irect A ir Cool i ng System w ith HellerI nd irect Cool i ng SystemT ian Ya2zhao1,Chen X iao2feng2(1.Guodian D atong Pow er Generati on Co.L td.,D atong037043,Ch ina21N o rth Ch ina E lectric Pow er R esearch Institute Co.L td.,Beijing100045,Ch ina)Abstract:A ir coo ling unit is the best cho ice fo r therm al pow er p lant in area w h ich is rich in coal and poo r in w ater o r in drough t areas.T he operati on characteristics of th ree k inds of air coo ling system are p resented.A comparison w as m ade betw een direct air coo ling system and H eller indirect air coo ling system.P roblem s w ere po inted out such as backp ressure in unit operati on,vacuum tigh tness and anti2freezing,m eanw h ile suggesti on w as p ropo sed.Key words:direct air coo ling;H eller type indirect air coo ling system;operati on 国电电力大同发电有限责任公司2×600 MW空冷机组(7、8号机)是目前投入商业运营的单机容量最大的直接空冷机组,是作为国电电力大同第二发电厂(下称大同二电厂)的“二期工程”,由国电电力发展股份有限公司和北京国际投资公司投资兴建而成。