光熱電站空冷技術應用的選擇與創新
發布者：本網記者Jason | 來源：CSPPLAZA光熱發電網 | 2評論 | 7215查看 | 2012-09-25 16:16:00
CSPPLAZA光熱發電網報道：光熱發電在應用層面面臨的一大瓶頸是冷卻問題，在大多數光熱電站的建設地區，水資源極度緊缺，水的價值甚至可能要高于光熱電站輸出的電力價值，這極大程度地制約了水冷技術的應用，空冷隨之成為了業界不得已的選擇。
光熱電站配置空冷設施，一方面要增加較大的投資成本，同時，空冷設備自身的運行還要消耗大量電力，這大概相當于光熱電站自身發電能力的5%左右，這些因素都將削弱光熱電站的盈利能力。
業界正在尋求更先進的光熱電站空冷技術的解決方案，并開始在多個CSP項目中應用。明年，備受關注的美國Ivanpah光熱電站將完成建設，這個總裝機392MW的大型塔式光熱電站就將采用空冷技術。
2010年，來自巴黎高等礦業和能源研究中心的Denis Bonnelle，法國電力公司的Frederic Siros以及來自國際能源署的高級分析師Cedric Philibert等三個研究人員組成的研究團隊就在2010年SolarPACES大會上發表過一篇學術論文，討論是否可以改進海勒式間接空冷技術，應用于光熱發電？他們建議利用對流驅動的海勒空冷塔代替風機。
海勒式間接空冷技術已經在傳統電站上有所應用，土耳其的Bursa燃氣聯合循環電站總裝機1400MW，空冷系統即采用海勒式間接系統，由匈牙利EGI公司設計和供應設備(包括噴射式凝汽器至空冷塔的全部設備和系統及輔助空冷系統)。Bursa電站空冷塔高135m，底部直徑122m，喉部直徑67m。
上述研究團隊設想通過建設高塔來對傳統的海勒空冷塔進行改進，這種高塔更像一個巨大的煙囪。而事實上，CSP電站和煙囪的結合有較長的歷史，太陽能煙囪熱氣流發電技術早在1978年由德國J.Schlaich教授首先提出。隨后由德國政府和西班牙一家電力企業聯合于1982年在西班牙建成世界上第一座太陽能煙囪發電站，但此后這種技術的發展并不順利，其中面臨的主要挑戰在于對塔的建設高度要求過高。
但對于其設想的這種技術，相關成員并未做詳細的解讀。在投資成本方面，上述研究團隊的成員Bonnelle表示，“這種空冷設施適用于裝機規模較大的電站，規模效益較好，但應用于小型電站則很不經濟。經過測算，裝機低于300MWe的光熱電站不適合此類技術的應用。”
基于較為保守的推算，對于300MWe規模大小的光熱電站，需要建設高達500米，直徑達60米的煙囪塔，耗資約2800萬美元。相對應300MWe的大規模電站來說經濟性尚可，而如果把電站規模擴大至1000MWe，則僅需要建設660米高的煙囪塔，相對節約投資55%，規模效益突出。
但此項建議在2010年被提出后，尚未在實際電站中進行應用。即將于明年完工的Ivanpah光熱電站仍采用了風機進行空冷。但上述研究團隊認為，Ivanpah光熱電站的裝機已經超過了300MW，達到了應用他們提議的這項技術的可行范圍，這也是一種進步。伴隨光熱電站的裝機規模趨于更大規模化，這種技術的經濟性將會逐步顯現。
北京基伊埃能源技術有限公司工程師David在接受CSPPLAZA記者采訪時表示，從技術上說，直接空冷，間接空冷都能滿足光熱電站的空冷需求。但直接空冷可調節性比較好，能較好地適應不帶儲熱的光熱電站的蒸汽流量波動。同時，目前的光熱電站容量相對傳統電站，都比較小，用直接空冷技術更劃算，而當電站規模超過一定裝機時，采用間接空冷可能更經濟。總的來說，采用哪種空冷技術，要考慮包括電廠環境，技術參數，經濟成本，水資源狀況等多個因素。
本網注：
北京基伊埃能源技術有限公司：德國GEA能源技術有限公司北京分公司，是德國GEA集團所屬企業，主要業務領域為能源工業所需的空冷技術以及常規水冷塔技術和產品。（轉下頁）
空冷系統主要有三種：即直接空冷系統、帶表面式凝汽器的哈蒙式間接空冷系統和帶噴射式凝汽器的海勒式間接空冷系統，這三種空冷系統在我國都有應用。
直接空冷系統是指汽輪機排汽直接用空氣來冷凝，由軸流風機提供冷卻空氣。汽輪機排汽通過排汽管道送到室外的空冷凝汽器內，空冷風機使空氣流過散熱器外表面，將排汽冷凝成水，凝結水再經泵送回汽輪機的回熱系統。直接空冷系統初期投資較低，占地面積小，鍋爐給水和冷卻水系統分離，但是耗電多，運行效率及運行穩定性受自然風環境影響較大，噪音高，在極端氣候條件下運行維護相對簡單。
間接空冷系統又分為帶表面式凝汽器的哈蒙式間接空冷系統和帶噴射式凝汽器的海勒式間接空冷系統，初期投資較高，占地面積大，運行中對水質要求較高，但運行費用低，維護簡單，沒有噪音污染。
帶表面式凝汽器的間接空冷系統由表面式凝汽器與空冷塔構成。與常規的濕冷系統基本相仿，不同之處是用表面式對流換熱的空冷塔代替混合式蒸發冷卻換熱的濕冷塔，用潔凈的除鹽水代替濕冷機組的水質較差的循環冷卻水，以避免冷卻水管道臟污堵管，或結垢而降低冷卻效果。
海勒式間接空冷系統最早由匈牙利海勒教授于1950年在世界動力會議上首先提出，并于1962年最先應用于英國的拉格萊電廠一臺120MW機組上。1987年，我國在大同二電廠兩臺200MW首次引進了匈牙利的海勒式間接空冷系統，從開始在我國運行距今已18年時間。過去人們認識海勒式間接空冷系統的主要特點為：雖然噴射式凝汽器換熱效率高，端差小，空冷機組的煤耗較低，但存在系統復雜、設備多、水質控制困難、系統控制調節困難等。海勒式間接空冷系統至今只運用到300MW等級機組上，但經過這些年的發展，海勒式空冷系統已經有了較大的進步，EGI公司已經發展到第五代福哥型散熱器、控制系統可以更先進、噴射式凝汽器換熱效率可以更高等。
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最新評論
2人參與
李俊
也就首航吧
2012-09-30 14:49:04
0
李俊
國內貌似沒有空冷企業說要向CSP拓展啊
2012-09-30 14:48:48
0
馬上參與
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