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摘要：电厂辅机冷却水系统大致分为湿冷系统及空冷系统2大类，湿冷系统主要是机力通风湿冷塔系统；空冷系统主要是蒸发空冷塔系统及机力通风干冷塔系统。在保障电厂辅机可靠运行的条件下，需加强电厂辅机冷却系统的设计与优化研究。基于此，本文以某空冷电厂设计条件为例，对电厂辅机冷却系统的设计与优化进行了有效的分析，希望可以为相关工作人员提供一定的参考。
关键词：电厂辅机；冷却系统；设计与优化
引言
电厂系统中的辅机冷却水系统是较主要的系统之一，优化的辅机冷却系统设计能够保证电厂正常可靠以及最优的运转。主机汽轮机为空气冷却系统的电厂，由于辅机冷却水要求的温度低于主机冷却水，故单独设置辅机冷却系统。同时电厂的辅机冷却水系统用水量在整个厂区的用水量中往往占用一定的比例，本着节约用水以及工艺的发展要求，对电厂的辅机冷却水系统进行优化显得尤为重要。因此，本文主要对电厂辅机冷却系统的设计与优化进行了有效的分析。
1发电厂汽机辅机的基本情况
现阶段，电厂汽轮机的辅助设备主要包括：抽汽设备、凝汽设备、冷却设备等，我们依次分析：（1）蒸汽抽汽设备主要有两种形式：容积式真空泵和喷射式抽汽器，其中喷射式抽汽器又称射汽式抽汽器，在火力发电厂高压室的蒸汽工作中起辅助作用。它也可以用来提取气体。容积式真空泵有两种：离心泵和波环泵。相比之下，抽汽器结构相对复杂，体积庞大，投资高。容积式真空泵占地面积小，放置方便，操作简单，使用方便。成本相对较低。（2）冷却系统，又称冷却水系统。在火电厂的实际运行中，供水系统主要有两种形式：开式供水系统和闭式供水系统。其中，开式供水系统主要是循环水系统和相连的冷却水循环系统，而封闭式供水系统对水质要求较高，主要用于精密机械的冷却。闭式供水系统主要有两种类型：冷却水箱循环和换热器循环。（3）冷凝设备在实际运行中。冷凝设备的主要部件有：冷凝泵、冷凝器、真空设备等。在火电厂运行中，冷凝设备可以对工质进行回收再利用，以保证正常工质损耗最小。此外，冷凝设备还可以在真空环境中对供水和冷凝水进行脱氧，并在排气口处形成真空状态，对提高火电厂汽轮机循环的热效率起到了一定的作用。
2电厂辅机冷却系统重要性
冷却系统在汽轮机辅机运行中扮演着关键角色，也是电厂生产运行中最容易出现故障的部分。该系统受出水点控制不足、阻力不定等因素的影响，不仅会导致资源过度消耗，还会为生产增添隐患，影响生产安全和稳定运行。因此电厂要采取有效措施和方式对辅机冷却水系统进行优化。大多数电厂都采用调整水泵出口阀门开度的方式进行优化，通过对水流度进行严格控制，起到降低扬程、减小水压的效果。此优化方式不仅能提升辅机的运行稳定性和节能水平，还可以确保生产安全。
3电厂汽机辅机系统设备构成
在电厂的发电系统中，主要的热力设备包括锅炉和汽轮发电机，除各种辅助设备外，主要设备还有与整个电厂系统相连的水系统、蒸汽系统、煤灰系统、输电系统。蒸汽机的辅助系统包括水系统、油系统和蒸汽系统。供水系统：包括循环水冷却水系统、冷凝水及供水系统、海水淡化系统。油系统：润滑油系统、密封油系统（如有必要）、燃油阻力系统。蒸汽系统：蒸汽四管系统、高低压旁路系统、抽汽系统、轴封系统。汽轮机部分的辅助设备包括冷凝设备、低压加热器、高压加热器、除氧器、给水泵和冷却塔。
4、项目概况
某发电项目工程（2×660MW）采用超超临界间接空冷凝气式发电机组。工程处于水资源极度贫乏地区，主水源为处理后的矿区疏干水和再生水。文章结合该电厂的条件，对辅机冷却水系统方进行优化选择。
5、方案比较
机力通风湿冷塔系统：空冷机组辅机冷却水的湿冷系统和湿冷机组主机的冷却水系统基本相同，不同的是，主机为湿冷机组，辅机冷却水由主机的冷却水泵提供，并通过设置在主厂房内的水泵进行局部升压后供水，辅机冷却水温与主机的冷却水温完全相同。主机采用直接空气冷却系统、如果辅机采用机力通风湿冷塔系统，那么需单独设置机力通风湿冷塔，由辅机冷却水泵、机械通风冷却塔、辅机冷却水管道等组成。
机力通风间接空冷系统：辅机冷却系统采用机力通风间接空冷系统属于闭式系统，辅机冷却水水泵将冷却水提升后，冷却水进入辅机设备内，升温后的水流到机力通风间接空冷塔内，经冷却后再由辅机冷却水水泵提升至辅机设备内。由辅机冷却水水泵、机力通风间接空冷塔、喷淋水系统、辅机冷却水管道等组成。闭式系统对冷却水的水质要求较为严格，应为除盐水。
蒸发空冷系统：辅机冷却系统采用蒸发冷却系统，其系统与机力通风间接空冷系统类似。系统由辅机冷却水水泵、蒸发冷却塔、喷淋水系统、辅机冷却水管道等组成。系统冷却水同样是除盐水。蒸发冷却系统与机力通风间接空冷系统不同在于：蒸发冷却系统喷淋水可以采用工业水，而机力通风间接空冷系统喷淋水系统是除盐水。
6、辅机冷却系统方案选择
该工程的主要设计参数如表1所示
表1主要设计参数表
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6.1湿冷系统（机力通风湿式冷却塔）
辅助冷却循环水系统配有3台总容量50%的循环水泵和3台总容量50%的机械通风冷却塔。
6.2干冷系统（机力通风间冷塔）
辅助冷却系统采用带机械通风干式冷却塔的循环冷却系统。2个机组的辅助冷却水系统由3个辅助循环水泵（2个输送，1个准备）、4个辅助循环水管和一组干式冷却塔组成。
6.3干湿联合冷却系统
辅机冷却系统采用带机械通风干式冷却塔和蒸发冷却器的联合循环冷却系统，采用扩大单元制闭式循环水水系统，两台机组辅机冷却水系统由3台辅机循环水泵（2运1备）、4根辅机循环水管及一组机力通风冷却塔组成。干湿联合冷却系统，当气温低于15℃时，纯干冷运行，当气温高于15℃时，蒸发冷却器段开启喷淋水泵干湿联合运行，平均耗水量为15m3/h，极端最高温度耗水量为24m3/h。
7辅机冷却水系统的比较
目前，正在对辅助机械通风湿冷却塔、辅助机械通风间冷塔（热季喷淋冷却）、干湿联合冷却系统（喷淋冷却水）的用水量和技术经济可行性进行比较（上诉机三个辅助冷却水系统中，冷却水管道和冷却水泵的价格相同，经济比较不考虑）。
7.1耗水量比较
结合项目的实际情况，得出了以下条件：辅机冷却水量包括化学、除灰系统等用水量；年平均工作时间按6500小时计算，为便于比较，年平均工作时间按6500小时计算；蒸发冷却器喷淋时间为6500小时，其中两台喷淋泵运行时间为1600小时，三台喷淋泵运行时间为4900小时；间接空冷塔的热季节喷淋时间为400小时，温度大于35℃；机械通风间接空冷系统每年清洗一次空冷散热器，清洗时间为8h，冲洗水量为10m 3/h，蒸发冷却器的清洗量不明，由于蒸发冷却器喷淋水的循环使用，清洗损失量暂不考虑，机械通风湿冷塔系统不需要清洗散热器。三个系统的用水量如下：机械通风湿冷塔系统年平均用水量为11.1立方米/小时，年平均用水量为72150立方米/年；机通风间接空冷系统年平均用水量为0.17立方米/小时，年用水量为10160立方米/年；干湿联合蒸发空冷系统年平均用水量为8.65m 3/h，年用水量为56200m 3/a。
7.2经济比较
经济比较不包括因采用空冷系统而增加辅助设备材料和换热面积的投资，经济比较结果见表2。
表2某发电项目辅机冷却系统经济比较
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注：工业水按4元/m3，除盐水按16元/m3，发电成本取0.2元/kwh，年固定投资分摊率按13.5%计算，年运行小时数按照6500h计。
表2某发电项目辅助冷却系统经济比较：新工业用水4元/立方米，除盐水价格16元/立方米；发电成本为0.2元/千瓦时；年固定投资费率按13.5%计算；每年工作时间为6500小时。根据表2中的比较，得出了以下分析和结论：年用水量，备选方案2 <备选方案3 <备选方案1 >，备选方案1的用水量比备选方案2和备选方案3高得多。每年替代固定投资的初始投资，备选办法1 <备选办法3 <备选办法2，备选办法2比备选办法1和3高出几倍。年度运营费用，备选方案1 <备选方案3 <备选方案2，备选方案1与备选方案3没有什么不同，都大大低于备选方案2，分别低于225万元和188万元。方案1 <方案3 >方案2，方案1和方案3之间的差额为55.5元，年度总费用比方案2小得多。
结束语
综上所述，辅机干式冷却方案与干湿联合冷却方案相比，电耗较高，但节水效果明显，年运行费用相对较低。辅助冷却水系统是发电厂较重要的系统之一，投资较大，与发电厂的安全和经济运行有关，因此，本文主要对发电厂辅助冷却系统的设计和优化措施进行了简要分析，希望能够为相关工作人员提供一定的参考。
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