光热电站空冷技术应用的选择与创新
发布者：本网记者Jason | 来源：CSPPLAZA光热发电网 | 2评论 | 7372查看 | 2012-09-25 16:16:00
CSPPLAZA光热发电网报道：光热发电在应用层面面临的一大瓶颈是冷却问题，在大多数光热电站的建设地区，水资源极度紧缺，水的价值甚至可能要高于光热电站输出的电力价值，这极大程度地制约了水冷技术的应用，空冷随之成为了业界不得已的选择。
光热电站配置空冷设施，一方面要增加较大的投资成本，同时，空冷设备自身的运行还要消耗大量电力，这大概相当于光热电站自身发电能力的5%左右，这些因素都将削弱光热电站的盈利能力。
业界正在寻求更先进的光热电站空冷技术的解决方案，并开始在多个CSP项目中应用。明年，备受关注的美国Ivanpah光热电站将完成建设，这个总装机392MW的大型塔式光热电站就将采用空冷技术。
2010年，来自巴黎高等矿业和能源研究中心的Denis Bonnelle，法国电力公司的Frederic Siros以及来自国际能源署的高级分析师Cedric Philibert等三个研究人员组成的研究团队就在2010年SolarPACES大会上发表过一篇学术论文，讨论是否可以改进海勒式间接空冷技术，应用于光热发电？他们建议利用对流驱动的海勒空冷塔代替风机。
海勒式间接空冷技术已经在传统电站上有所应用，土耳其的Bursa燃气联合循环电站总装机1400MW，空冷系统即采用海勒式间接系统，由匈牙利EGI公司设计和供应设备(包括喷射式凝汽器至空冷塔的全部设备和系统及辅助空冷系统)。Bursa电站空冷塔高135m，底部直径122m，喉部直径67m。
上述研究团队设想通过建设高塔来对传统的海勒空冷塔进行改进，这种高塔更像一个巨大的烟囱。而事实上，CSP电站和烟囱的结合有较长的历史，太阳能烟囱热气流发电技术早在1978年由德国J.Schlaich教授首先提出。随后由德国政府和西班牙一家电力企业联合于1982年在西班牙建成世界上第一座太阳能烟囱发电站，但此后这种技术的发展并不顺利，其中面临的主要挑战在于对塔的建设高度要求过高。
但对于其设想的这种技术，相关成员并未做详细的解读。在投资成本方面，上述研究团队的成员Bonnelle表示，“这种空冷设施适用于装机规模较大的电站，规模效益较好，但应用于小型电站则很不经济。经过测算，装机低于300MWe的光热电站不适合此类技术的应用。”
基于较为保守的推算，对于300MWe规模大小的光热电站，需要建设高达500米，直径达60米的烟囱塔，耗资约2800万美元。相对应300MWe的大规模电站来说经济性尚可，而如果把电站规模扩大至1000MWe，则仅需要建设660米高的烟囱塔，相对节约投资55%，规模效益突出。
但此项建议在2010年被提出后，尚未在实际电站中进行应用。即将于明年完工的Ivanpah光热电站仍采用了风机进行空冷。但上述研究团队认为，Ivanpah光热电站的装机已经超过了300MW，达到了应用他们提议的这项技术的可行范围，这也是一种进步。伴随光热电站的装机规模趋于更大规模化，这种技术的经济性将会逐步显现。
北京基伊埃能源技术有限公司工程师David在接受CSPPLAZA记者采访时表示，从技术上说，直接空冷，间接空冷都能满足光热电站的空冷需求。但直接空冷可调节性比较好，能较好地适应不带储热的光热电站的蒸汽流量波动。同时，目前的光热电站容量相对传统电站，都比较小，用直接空冷技术更划算，而当电站规模超过一定装机时，采用间接空冷可能更经济。总的来说，采用哪种空冷技术，要考虑包括电厂环境，技术参数，经济成本，水资源状况等多个因素。
本网注：
北京基伊埃能源技术有限公司：德国GEA能源技术有限公司北京分公司，是德国GEA集团所属企业，主要业务领域为能源工业所需的空冷技术以及常规水冷塔技术和产品。（转下页）
空冷系统主要有三种：即直接空冷系统、带表面式凝汽器的哈蒙式间接空冷系统和带喷射式凝汽器的海勒式间接空冷系统，这三种空冷系统在我国都有应用。
直接空冷系统是指汽轮机排汽直接用空气来冷凝，由轴流风机提供冷却空气。汽轮机排汽通过排汽管道送到室外的空冷凝汽器内，空冷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。直接空冷系统初期投资较低，占地面积小，锅炉给水和冷却水系统分离，但是耗电多，运行效率及运行稳定性受自然风环境影响较大，噪音高，在极端气候条件下运行维护相对简单。
间接空冷系统又分为带表面式凝汽器的哈蒙式间接空冷系统和带喷射式凝汽器的海勒式间接空冷系统，初期投资较高，占地面积大，运行中对水质要求较高，但运行费用低，维护简单，没有噪音污染。
带表面式凝汽器的间接空冷系统由表面式凝汽器与空冷塔构成。与常规的湿冷系统基本相仿，不同之处是用表面式对流换热的空冷塔代替混合式蒸发冷却换热的湿冷塔，用洁净的除盐水代替湿冷机组的水质较差的循环冷却水，以避免冷却水管道脏污堵管，或结垢而降低冷却效果。
海勒式间接空冷系统最早由匈牙利海勒教授于1950年在世界动力会议上首先提出，并于1962年最先应用于英国的拉格莱电厂一台120MW机组上。1987年，我国在大同二电厂两台200MW首次引进了匈牙利的海勒式间接空冷系统，从开始在我国运行距今已18年时间。过去人们认识海勒式间接空冷系统的主要特点为：虽然喷射式凝汽器换热效率高，端差小，空冷机组的煤耗较低，但存在系统复杂、设备多、水质控制困难、系统控制调节困难等。海勒式间接空冷系统至今只运用到300MW等级机组上，但经过这些年的发展，海勒式空冷系统已经有了较大的进步，EGI公司已经发展到第五代福哥型散热器、控制系统可以更先进、喷射式凝汽器换热效率可以更高等。
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最新评论
2人参与
李俊
也就首航吧
2012-09-30 14:49:04
0
李俊
国内貌似没有空冷企业说要向CSP拓展啊
2012-09-30 14:48:48
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