摘要：我国是一个干旱缺水严重的国家，特别是最近几年，华北、西北、东北地区连年干旱，资源性缺水日益严重令人忧心，象发电厂这种耗水较大的企业应该改进自己的生产工艺，以节约用水。干式冷却系统可节省湿式冷却系统的蒸发、风吹和排污损失的水量，所以近几年，干式冷却系统在干旱地区得到较快发展，逐渐显示出巨大的发展潜力。
关键词：干式冷却 火电厂 节约用水
1 干式冷却概述及分类
干式冷却系统，是凝结排汽或者汽轮机的排汽的冷却水被送入冷却器管内（由翅片管束组成的），由横掠翅片管外侧的空气吸收热量后进行凝结或冷却的整套设施。管内的流体与空气不进行直接接触，因此可以节省湿式冷却系统中的蒸发、风吹和排污损失的水量。
1.1 机械通风直接干冷系统（ACC） ACC系统是以布置在主厂房外的空气冷却凝汽器代替布置在汽轮机下方的常规水冷却凝汽器。空气冷却凝汽器由许多翅片管组成。采用大而粗的管道将汽轮机排汽送往安置在室外的空气冷却凝汽器，空气通过轴流风机的作用流过凝汽器翅片管束的外侧，将热量带走，从而使凝汽器内部蒸汽得到冷却直至凝结成凝结水。凝结水通过重力自流汇集到布置在下方的水箱内，再由凝结水泵送回汽轮机的回热系统。
1.2 自然通风直接干式冷却系统（NDC） NDC系统是以自然通风塔塔内外空气密度差产生的抽力而形成的空气流动代替ACC系统的轴流风机送风。空气冷却凝汽器安装在自然通风塔的进风口处，除空气流通部分外基本与ACC系统相同。
1.3 带喷射混合凝汽器的间接干式冷却系统（IMC） 主要由喷射式凝汽器和装有福哥型冷却器的干冷塔构成。汽轮机排气与进入凝汽器的中性冷却水直接混合，并将汽轮机排气冷凝。受热后的冷却水绝大部分由冷却水循环被送至空冷塔散热器，经与空气对流换热冷却后通过调压水轮机将冷却水再送至喷射式凝汽器进入下一个循环。
2 干式冷却的主要特征和优点缺点
2.1 机械通风直接干冷系统（ACC） ACC系统的空冷凝汽器分为两部分，即主凝汽器和分凝汽器。主凝汽器多设计成顺流式，它是空冷凝汽器的主体可以冷凝75左右的蒸汽；分凝汽器则设计成逆流式，形成空冷凝汽器的抽空气区域，逆流管束的设置是为了能够比较流畅的将系统内的空气和不凝结气体排出，避免运行中在空冷凝汽器内形成死区，在气温较低的环境下形成冻结的情况。
ACC系统是将汽轮机排出的乏汽由管道引入空冷凝汽器的钢制散热器中，由环境空气直接将其冷却为凝结水，减少了常规二次换热所需要的中间冷却介质，换热温差大。
ACC系统的排气管道和空气冷却凝汽器内部容积巨大，处于高真空的状态，所以系统的密封性是关键问题之一。设计中要尽量减少阀门和连接法兰的数量，阀门要采用真空密封型的，抽真空系统要有足够的容量。一般要求能使空气冷却凝汽器内部的压力在30min内由大气压降至30kPa（a），在60min内降至10kPa（a）。真空保持系统采用水环式真空泵或射汽抽气器。抽真空系统的作用是在机组启动时将一些汽水管道系统和设备中积集的空气抽掉，一边加快机组启动速度，以及在正常运行时及时抽掉蒸汽和疏水中以及泄漏入真空系统的空气和其它不凝结气体，以维持凝汽器真空和减少设备等腐蚀。
同时直接空冷系统还具有汽轮机背压变幅大、电厂整体占地面积小和凝结水溶氧量高的特点。
机械通风直接干冷系统的优缺点：优点：只有一个凝汽冷却设备，系统简单；采用机械通风可使通过翅片管束的空气流速较大，热交换快，使管束的数量减少，投资较低；可根据环境气温及凝结水温度变化改变风机的转速，冬季的防冻性能可靠。缺点：风机群噪声污染环境；风机群的耗电较大约为汽轮机出力的2.5%~3.0%，且风机群的维修所涉及的工作量大；稍微处理不好，热风会被抽到进风口，导致冷却效果不理想。
2.2 自然通风直接干式冷却系统（NDC） NDC系统是以自然通风塔塔内外空气密度差产生的抽力而形成的空气流动代替ACC系统的轴流风机送风。空气冷却凝汽器安装在自然通风塔的进风口处，除空气流通部分外基本与ACC系统相同。
自然通风直接干式冷却系统的优缺点：优点：与ACC系统相比减少了风机，节省了风机电能，减少了维修工作量；没有噪声和热空气回流等问题；缺点：进塔空气量的调节没有ACC系统灵活，因而存在系统防冻性能差的问题；进塔空气量受塔高的限制，翅片管束处的空气流速较低，造成管束面积增大和投资增加；空冷塔的的占地面积较大。
2.3 带喷射混合凝汽器的间接干式冷却系统 IMC系统中，所用的冷却水都是高纯度的中性水。该冷却水进入凝汽器与汽轮机排气直接混合，并将汽轮机排气冷凝。经凝结水精处理受热后的循环冷却水中的极少部分送至汽轮机回热系统。
IMC系统中设有调压水轮机，它主要由两个功能：一是通过调节水轮机导叶开度来调节喷射式凝汽器前的水压，保证形成微薄且均匀的垂直水膜，减少排气通道阻力，使冷却水与排气充分接触换热；另一是回收能量，减少冷却水循环的功率消耗。
带喷射混合凝汽器的间接干式冷却系统的优点与缺点：优点：以微正压的低压水系统运行，操作容易，上手简单，适宜与中背压汽轮机配套；冷却系统消耗稍低，用电较少，约省10%；占地面积中等。缺点：铝制耐冲洗、耐抗冻性差；空冷散热器在塔外布置，易受大风影响；系统复杂，有薄弱环节。
2.4 带表面式凝汽器的间接干式冷却系统（ISC） ISC系统采用的喷射式凝汽器，这样即可对冷却水容积膨胀起到补充作用，又可避免冷却水和空气接触，保持冷却水质不变。
带表面式凝汽器的间接干式冷却系统的优点缺点：优点：设备少，节约用电，冷却水与汽水分开，两者水质可按各自控制；冷却水量可调整，在高寒地区，冷却水系统中可充防冻液；空冷散热器布置在塔内，其带负荷能力不受大风影响。缺点：占地大，基建投资多；煤耗多；需要两次换热，且都属于表面式换热，使效率有所降低。
3 干式冷却的适用条件
带喷射混合凝汽器的间接干式冷却系统（IMC）适合与气候温和、无大风地区，带基本负荷。带表面式凝汽器的间接干式冷却系统（ISC）适用于核电站、热电站和调峰大电厂。
4 我国空冷技术的应用
我国于20世纪60年代开始火电空冷技术的研究，属于小型机组。“七五”期间，我国从匈牙利进口两套200MW海勒式间接空冷系统设备，同时引进了IMC系统的空冷技术，与东方汽轮机厂和电机厂生产的200MW汽轮发电机组配套，在山西大同第二发电厂分别于1987年和1988年投产。
2003年11月，我国首台大容量空冷机组在大同平旺电厂1号机组（200MW）出色完成96h试运行并推广生产，同年年12月，2号机组建成并投入使用；2004年9月、10月，山西漳山发电有限责任公司的2台300MW直接空冷机组相继完成168h试运行并推广生产；2004年，山西华能榆社电厂2×300MW直接空冷机组投产；2005年4月，大同第二发电厂2×600MW直接空冷机组投产；同时东北、内蒙古、山西等地还有许多空冷机组在建设中。上面所提及的2×200MW、2×300MW、2×600MW机组，添补了我国大型直接空冷机组的空白，标志着我国发电厂空冷技术已经赶上了世界前沿技术的脚步，为我国大型直接空冷机组的继续发展取得了珍贵的经验。
5 干式冷却的发展趋势
带喷射混合凝汽器的间接干式冷却系统以及带表面式凝汽器的间接干式冷却系统均需建设较大的空冷塔，因此系统的占地面积巨大，在电厂的厂区规划上受到一定的限制。
机械通风直接干冷系统传热温差比间接干冷装置约大30%，在散热量一定的条件下，导致了间接干冷装置的冷却面积要比机械通风直接干冷系统要增大30%左右，这也是机械通风直接干冷系统比间接干冷系统低的主要原因。机械通风直接干冷系统防冻性能优于间接干冷系统且占地面积小，可以在其底部布置变压器及出线，因此机械通风直接干冷系统近期在我国得到很快的发展。由于空冷凝汽器制造技术不断发展，直接空冷机组的参数和容量也在不断增大，由原来的超高压、亚临界向超临界、超超临界发展。
6 结语
我国是一个煤炭资源多、缺水型的国家，其中燃煤发电约占全部电源的70%左右。我国电力工业发展迅速，大容量、高参数的大型火电机组日益增多，其年耗燃料及水资源相当可观，尤其是我国西部地区，富煤缺水，电力行业建设采用大型干式空冷机组是非常经济而有效的措施。
参考文献：
[1]王佩璋，空冷.——节水发电的有效途径，中国电业，1987.12.
[2]丁尔谋.《发电厂空冷技术》水利电力出版社，1992.
[3]《电力工程水务设计手册》.中国电力出版社.
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