空冷系统在伊拉克一电厂中的设计应用

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1、空冷系统在伊拉克一电厂中的设计应用刘夙　余钢捷提要:　结合空冷系统在电厂中的设计应用，指出了工业企业在节约用水、合理使用水资源、保护自然环境等方面的发展方向。关键词:　空冷　湿冷　干式冷却塔　湿式冷却塔　干球温度　湿球温度　电厂　应用　　1　工程概况及气候特征　伊拉克MULLAABDULLAH电厂位于伊拉克北部的MULLAABDULLAH，该地区为戈壁滩，具有典型的中东气候特点，最高环境气温为50℃，最低为0℃，全年降雨极少，相对湿度为20%～80%，水在当地是极其珍贵的资源。　电厂装机容量为6×38MW燃煤机组。电厂水工部分的设计均采用中国设计标准。为满足主

2、机发电所需的冷却用水，水工配套部分需冷却总水量为1770m3/h，每台燃煤机组为295m3/h。　在用水量较大的发电厂中，应用冷却塔循环供水系统是非常必要的，因为它不仅可以节约用水、降低发电成本，而且在环境保护及水资源合理应用上意义重大，故冷却水系统设计为单循环供水系统。2　空冷原理及特点　水的冷却过程是通过蒸发散热和传导散热实现的，水温随之降低。冷却塔是利用空气与水的接触来冷却水的装置。按循环供水系统中循环水与空气是否直接接触，冷却塔可分为三种：敞开式(湿式)、密闭式(干式)和混合式(干湿式)。湿式冷却塔是指热水与空气直接接触、蒸发散热和传导散热同时进行的敞

3、开式循环供水系统；干式冷却塔是指热水和空气不直接接触，冷却介质为空气，热水的冷却是在空气冷却器中实现的，所以只单纯传导散热；干湿式冷却塔是指热水与空气进行干式冷却后再进行湿式冷却的构筑物。　传统的电厂循环水冷却方式通常采用湿式冷却塔，其设计是以湿球温度为基础，采用敞开式系统；而空冷系统则是采用干式冷却塔作为循环水冷却的一种方式，是一个密闭式的循环水系统，即循环水通过空冷器中的盘管和散热翅片与空气进行热交换，达到循环水降温的目的，其设计是以干球温度为基础的。　湿式冷却塔无论从技术上还是从运行管理上都有很成熟的经验，国内已普遍采用。而空冷技术虽早已成熟，但在国内由于

4、种种条件的限制，只是在近几年才得到应用；而在国外，这项技术应用却相当广泛。该系统有以下特点：　(1)由于循环水换热不直接与空气接触，整个系统为密闭循环，故没有水的损耗，没有补充水水源的问题。　(2)干式冷却塔不存在湿式冷却塔所具有的水雾气团现象，也不会发生淋水噪音，减少了对环境的污染，改善了空气的能见度。　(3)适用范围大，大中型发电厂、核电站及燃机电厂等均可采用这种空冷系统，尤其适用于水资源比较匮乏的地区。3　循环水系统的设计　循环水系统是为排除燃机和发电机的散热而设计的。冷水经过燃机和发电机吸收其散热而升温，经冷却塔冷却后再循环使用。　根据伊拉克当地

5、的气候特点及水源条件，MULLAABDULLAH电厂的循环水系统设计采用了干冷闭式循环水系统。　系统主要由干式冷却塔、循环水泵、膨胀水箱及管道组成，循环水系统采用单元制供水方式，即每台燃机配1组干式冷却塔、2台100%容量循环水泵(其中1台备用)、1座膨胀水箱及相应的管路系统。系统流程见图1。　图1　循环水系统流程　循环水系统由膨胀水箱进水，当系统充满水后，方可启动循环水泵。膨胀水箱的作用主要有两个：一是作为水的热膨胀缓冲水箱，另一个很重要的功能就是补水定压。定压的作用是要确保系统中任何一点在任何时候都处于一定的压力之下(大于水的汽化压力并高于大气压)，以避免产

6、生汽化现象而腐蚀管道或设备，并防止倒空现象发生。极少量的系统补水是通过膨胀水箱高低水位来启停循环水泵而实现的。循环水泵型号为KQL200400(I)B。膨胀水箱为Q235钢制水箱，尺寸为1100mm×1100mm×1100mm。　干式冷却塔为多单元组合形式，主要由带翅片的散热盘管及风机组成。热水通过盘管时与管外空气进行热交换，达到散热降温的目的。风机强制气流通过散热翅片管束，以增强换热效果(见图2)。　图2　传导散热示意4　冷却塔的选型计算　如前所述，干式冷却塔的冷却机理是在水与空气之间进行热传导。根据传热学的基本原理，冷却塔热交换量应符合以下基本方程：　

7、W＝KFΔt　式中W--热交换量，W；K--传热系数，W/(m2·℃)；F--热交换面积，m2；Δt--传热平均温差，℃。　对干式冷却塔来说，散热盘管内循环水的散热量应为：　W1＝Q·Cp1(t1－t2)　式中W1--盘管内的循环水散热量，W；Q--循环水流量，kg/s；Cp1--水的等压质量比热，J/(kg·℃)；t1、t2--盘管内循环水进、出口温度，℃。　而盘管外空气的吸热量应为：　W2＝G·Cp2(tk2－tk1)　式中W2--空气吸热量，W；G--盘管外空气流量，kg/s