国家能源集团完成了一件不可能完成的任务！燃煤电厂用空冷？ 没搞错吧

其实，在现实中，国家能源集团真的完成了一件Mission Impossible哦。想知道是什么？这就带你去看一看。

通过我们之前发的内容，大家可以知道，目前世界上化石能源发电机组的发电原理都是这样滴：通过化石能源燃烧经过锅炉等设备所产生的水蒸气推动汽轮机转动，利用法拉第电磁感应定律而产生电能。而且目前不论是传统化石能源发电还是核能发电，由于都是需要利用燃料燃烧后通过设备产生的水蒸气推动汽轮机转动发电，所以都需要大量的水，用以产生蒸汽和对设备进行冷却的冷却水。这也是为什么化石能源电厂和核电站在建设时都要求周边拥有大量水源的原因。

如果没有大量的水源，要实现化石能源发电或者核电，无疑都是无法接受的。但国家能源集团却凭借着“不让有限的环境限制了我们无限的创造力”的精神，在我国新疆北部准噶尔盆地古尔班通古特大沙漠的边缘，建立起了一座不需要大量水做冷却介质的燃煤发电厂——国神集团五彩湾电厂。就是这座电厂，前不久登上了央视热播纪录片《超级工程III》。

这一普遍被认为不可能的事情是如何实现的呢？这就是空冷技术！

是的，没搞错，就是空冷。这座使用空冷技术的燃煤电厂就是国神集团五彩湾电厂。而五彩湾电厂所使用的空冷技术的学名叫做哈蒙氏间接空冷系统，这可是一个非常牛的系统哦，它是一种带表面式凝汽器的间接空冷系统，它的最大特点是冷却水与汽轮机排汽不相混合，进行表面换热，这样可以满足大容量机组对锅炉给水水质较高的要求。该系统与常规的湿冷系统基本相同，不同之处是用空冷塔代替湿冷塔，用不锈钢凝汽器代替钛管凝汽器，用除盐水代替自然状态水(例如海水、湖水、江水等)，用密闭式循环冷却水系统代替敞开式循环冷却水系统。

根据对电厂周围环境的实地调研与电厂机组运行要求的综合研究，国神集团最终决定在五彩湾电厂两台350MW超临界间接空冷燃煤发电机组上每台机组对应建设一座自然通风冷却塔，塔内平均分布六个换热扇区,每个扇区由22个冷却三角组成，直立布置于冷却塔周圈。循环水系统按照单元制布置，每台机组配3台循环水泵，1套独立的进水/出水循环水管道，2个高位膨胀水箱和6个地下储水箱，2台补水泵、2台充水泵等主要设备，间冷系统布置。

方案定了并意味着一切都可以高枕无忧了，难题接二连三的出现，如果不能一一攻克，即使有再完美的方案也只能是一片空想。

相比国内普遍采用的湿冷系统，空气冷却虽然节省了大量的水，但其散热效率一直“为人诟病”，低效率就意味着高成本，解决散热器的散热效率问题是必须迈过的坎。为了解决这一难题，五彩湾电厂与空冷系统厂家携手进行了攻关，根据传热学理论（Q=K·A·Δt）为一期项目“私人订制”了一款采用的铝管铝翅片的管翅式换热器。注意，这可和烤串没有关系哦，它的样子是这样的：

冷却三角（1）

冷却三角（2）

它有两个优点：

一是较高的传热系数。换热器的材质为纯铝，具有较高的导热系数铝经过特殊的加强型表面钝化处理具有高耐蚀性。铝的密度低，只有钢的34.5%。具有较高的比强度，是一种太空金属。在同样的风阻条件下，该种散热器的传热系数比普通散热器提升了5%。

二是拥有较低的风阻。间冷系统的冷却介质就是空气，风阻高意味着冷却介质流动少，导热系数再高热效率也无法提升。因此，五彩湾电厂与散热器厂家应用尖端的风洞实验台来开发管外的翅片片型，并应用先进的计算流体力学工具来分析空气通过翅片的阻力。在同样传热系数下其散热器比钢管钢翅片热浸锌的散热器阻力下降8%。

戈壁大漠昼夜温差大，夜间和寒冬中容易出现极低温度，而如何有效预防由此引起的冻结现象对间冷散热器的设计而言是一个“棘手”的问题。五彩湾电厂技术人员会同有关科技人员通过对散热器发生冻结的现象进行研究，得出了一个出人意料的结论：散热器中结冻发生时的温度往往要比0℃更低，但结冻只要一发生将会扩展的非常迅速。根据这个研究结果，五彩湾电厂技术人员不断修正原有的防冻设计程序。通过充分考虑五彩湾地区极限低温的工况，尽量保证换热器的冬天运行；与此同时通过对散热器的运行检测，当气温，风速，以及回水温度使“结冻函数”达到某一阙值时，立即进行扇区放水操作，为散热器配备了更加严密可靠的仪表和阀门以及先进的“防结冻”控制算法。

图为五彩湾电厂间接空冷塔

在实际运行过程中，由于极端恶劣的气候和各类难以预料的复杂工况随时会“造访”，间冷扇段在启动、运行、停运都会面临不同的运行环境，光靠先进的设计还远远不能达到100%防冻。为解决这一问题，五彩湾电厂运行人员多次在冬季零下40摄氏度的外部环境中进行间冷系统的各类操作，最终总结出了一套应对冬季间冷系统四类不同工况以及七类紧急情况的“终极秘籍”——《哈蒙氏间接空冷系统防冻措施》。

该措施详细规定了对间冷系统在冬季启动、运行、停运等工况下的防冻措施，以及对间冷系统发生扇区管束温度测点异常下降、扇区发生泄漏、间冷塔内管道冻结、间冷除盐水补水管道冻结、部分百叶窗故障无法调节或不同步导致关闭不严、部分管束水循环破坏冻结、某扇区充水时其它运行扇区排空立管液位急剧下降等七类紧急情况的应对措施。五彩湾电厂两位员工制定的《间接空冷预暖防冻系统》荣获国家实用新型专利。

空气冷却系统在国神集团五彩湾电厂的成功运用，保证了电厂的正常运转，完成了一件很多人认为是不可能完成的任务。在五彩湾电厂成功运用该项技术后，不仅打消了同行业的疑虑，还促使准东地区先后有20余台同类型机组采用了哈蒙氏间接空冷技术，使煤电产业成为准东经济技术开发区最重要的支柱产业之一。

五彩湾电厂一期项目于2012年12月实现双投，成为新疆单台容量第一大的机组，也是新疆第一台超临界机组，更是西北地区第一台敢于采用哈蒙氏间接空冷技术的机组。同时，由于新疆地区冬季寒冷漫长，一年中不适合室外作业的月份达到5个月，但其1号机组却在短短的18个月内顺利建成投产，还创造了西北高寒地区同类型机组建设的最短周期记录。此外，一期项目还是新疆第一家同时设计、同时建设、同时投入使用脱硝设施系统及烟气在线监测系统，并通过自治区环保厅验收的发电企业。

国神集团五彩湾电厂所处的古尔班通古特沙漠多年来一直是一片寸草不生的戈壁荒漠，不仅仅因为缺乏水资源，更因为其土壤含碱量极高，水分含量极低，不适合绝大多数植物生长，为绿化工作带来不少挑战。五彩湾电厂做好能源供应工作的同时不忘因地制宜开展绿化工作，一方面投入大量人力物力用于水土改造和水土保持，换土面积超过12万平米，建立了针对每棵植物的灌溉系统，有效降低了土壤含碱和植物缺水带来的影响；另一方面选取对偏碱性土壤有较强适应性的胡杨、灌木、乔木等植物进行种植，厂区和生活区累计绿化面积已达163740.4平米，其中厂外主进场道路及两侧绿化面积3696平米，厂内绿化面积126780.4平米，种植乔木11405棵，栽植灌木109500株；此外，还在生活区栽种部分观赏类植物，在茫茫戈壁滩上建起了一座绿色电厂。

戈壁滩上建电厂只是我们的一个小目标，我们还有更远大的目标，那就是不光提供安全、高效、绿色、清洁的能源还要是我们的环境更加环保绿色宜居。