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剛剛辭別的2017年，對于我們每一個人來說都有太多的精彩瞬間，對于五彩灣電廠來說也是如此。

2017年10月，中央電視臺大型紀(jì)錄片《超級工程之縱橫中國》第二集在央視一套和九套播出，五彩灣電廠共出鏡117秒，成為唯一出鏡的火力發(fā)電廠。央視作為國家最權(quán)威的媒體，最大的媒體平臺，五彩灣電廠又有何魅力吸引到了央視的關(guān)注呢?讓我們一起走進(jìn)這家央視眼中的超級工程--神華國神五彩灣電廠。

如何在戈壁上建造大型火力發(fā)電廠呢?

答案就是央視紀(jì)錄片《超級工程》著重展示的哈蒙氏間接空冷技術(shù)。五彩灣電廠位于古爾班通古特沙漠，顯然水資源成為這里最稀缺最寶貴的資源，這也是五彩灣電廠敢于在西北高寒地區(qū)首次應(yīng)運(yùn)哈蒙氏間接空冷技術(shù)的動力所在。然而，做出這個決定是需要巨大勇氣的，其必須要面對兩大難題：一是如何提升換熱效率，使其空氣冷卻的效率滿足機(jī)組額定負(fù)荷;二是如何解決在五彩灣地區(qū)冬季零下40攝氏度的極端氣候中防凍的問題。那么，五彩灣電廠是如何擊敗這兩大“強(qiáng)敵”成功應(yīng)運(yùn)哈蒙氏間接空冷系統(tǒng)的呢?

首先，讓小編先為大家簡單科普下什么是哈蒙氏間接空冷系統(tǒng)。哈蒙氏間接空冷系統(tǒng)是指帶表面式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)，與海勒式間接空冷系統(tǒng)所不同的是冷卻水與汽輪機(jī)排汽不相混合，進(jìn)行表面換熱，這樣可以滿足大容量機(jī)組對鍋爐給水水質(zhì)較高的要求。該系統(tǒng)與常規(guī)的濕冷系統(tǒng)基本相同，不同之處是用空冷塔代替濕冷塔，用不銹鋼凝汽器代替鈦管凝汽器，用除鹽水代替自然狀態(tài)水(例如海水、湖水、江水等)，用密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)代替敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。如下圖所示：

哈蒙氏間接空冷系統(tǒng)的原理圖

哈蒙氏間接空冷系統(tǒng)扇段結(jié)構(gòu)示意圖

該廠兩臺350MW超臨界間接空冷燃煤發(fā)電機(jī)組每臺對應(yīng)一座自然通風(fēng)冷卻塔,塔內(nèi)平均分布六個換熱扇區(qū),每個扇區(qū)由22個冷卻三角組成，直立布置于冷卻塔周圈。循環(huán)水系統(tǒng)按照單元制布置，每臺機(jī)組配3臺循環(huán)水泵，1套獨(dú)立的進(jìn)水/出水循環(huán)水管道, 2個高位膨脹水箱和6個地下儲水箱，2臺補(bǔ)水泵、2臺充水泵等主要設(shè)備，間冷系統(tǒng)布置如上圖所示

那么如何才能讓哈蒙氏間接空冷系統(tǒng)在攻克“恐寒癥”的同時(shí)又提高散熱效率，在極端氣候條件下依然高效順暢運(yùn)行呢?答案一：“定制版”的散熱器。

既然是冷卻系統(tǒng)，散熱就是其唯一的使命，而散熱效率就是其最重要的“績效”。相比國內(nèi)普遍采用的濕冷系統(tǒng)，空氣冷卻雖然節(jié)省了大量的水，但其散熱效率一直“為人詬病”，低效率就意味著高成本，解決散熱器的散熱效率問題是必須邁過的坎。

為了解決這一難題，五彩灣電廠與空冷系統(tǒng)廠家攜手進(jìn)行了攻關(guān)，根據(jù)傳熱學(xué)理論(Q=K.A.^t)為一期項(xiàng)目“私人訂制”了一款采用的鋁管鋁翅片的管翅式換熱器。該種散熱器相對于鋼管鋼翅片熱浸鋅的散熱器具有以下優(yōu)點(diǎn)：

一是較高的傳熱系數(shù)。換熱器的材質(zhì)為純鋁，具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)鋁經(jīng)過特殊的加強(qiáng)型表面鈍化處理具有高耐蝕性。鋁的密度低，只有鋼的34.5%。具有較高的比強(qiáng)度，是一種太空金屬。在同樣的風(fēng)阻條件下，該種散熱器的傳熱系數(shù)比普通散熱器提升了5%。

圖為散熱器基本原理圖

二是擁有較低的風(fēng)阻。間冷系統(tǒng)的冷卻介質(zhì)就是空氣，風(fēng)阻高意味著冷卻介質(zhì)流動少，傳熱系數(shù)再高熱效率也無法提升。因此，五彩灣電廠與散熱器廠家應(yīng)用尖端的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)臺來開發(fā)管外的翅片片型，并應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算流體力學(xué)工具來分析空氣通過翅片的阻力。在同樣傳熱系數(shù)下其散熱器比鋼管鋼翅片熱浸鋅的散熱器阻力下降8%。

此外，防凍在間冷散熱器的設(shè)計(jì)上是一個“棘手”的問題。五彩灣電廠技術(shù)人員與廠家對散熱器發(fā)生凍結(jié)的現(xiàn)象進(jìn)行了深入研究，其結(jié)論非常出乎意料：散熱器中結(jié)凍發(fā)生時(shí)的溫度往往要比0℃更低，但結(jié)凍只要一發(fā)生將會擴(kuò)展的非常迅速。根據(jù)這些研究的成果，五彩灣電廠技術(shù)人員不斷修正原有的防凍設(shè)計(jì)程序。在進(jìn)行散熱器的校核設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮五彩灣地區(qū)極限低溫的工況，盡量保證換熱器的冬天運(yùn)行。其次在散熱器的運(yùn)行上進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)視，當(dāng)氣溫，來流風(fēng)速，以及回水溫度使“結(jié)凍函數(shù)”達(dá)到某一闕值時(shí)，立即進(jìn)行扇區(qū)放水操作。為散熱器配備了更加嚴(yán)密可靠的儀表和閥門以及先進(jìn)的“防結(jié)凍”控制算法。

答案二：間接空冷系統(tǒng)防凍措施。在采用專門設(shè)計(jì)的散熱器以提高換熱效率和先進(jìn)的“防結(jié)凍”控制算法后，剩下的事兒顯然就要靠實(shí)際操作間接空冷系統(tǒng)的運(yùn)行人員了。在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于極端惡劣的氣候和各類難以預(yù)料的復(fù)雜工況隨時(shí)會“造訪”，間冷扇段在啟動、運(yùn)行、停運(yùn)都會面臨不同的運(yùn)行環(huán)境，光靠先進(jìn)的設(shè)計(jì)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到100%防凍。為解決這一問題，五彩灣電廠運(yùn)行人員多次在冬季零下40攝氏度的外部環(huán)境中進(jìn)行間冷系統(tǒng)的各類操作，最終總結(jié)出了一套應(yīng)對冬季間冷系統(tǒng)四類不同工況以及七類緊急情況的“終極秘籍”--《哈蒙氏間接空冷系統(tǒng)防凍措施》。

運(yùn)行人員在檢查間冷系統(tǒng)

該措施詳細(xì)規(guī)定了對間冷系統(tǒng)在冬季啟動、運(yùn)行、停運(yùn)等工況下的防凍措施，以及對間冷系統(tǒng)發(fā)生扇區(qū)管束溫度測點(diǎn)異常下降、扇區(qū)發(fā)生泄漏、間冷塔內(nèi)管道凍結(jié)、間冷除鹽水補(bǔ)水管道凍結(jié)、部分百葉窗故障無法調(diào)節(jié)或不同步導(dǎo)致關(guān)閉不嚴(yán)、部分管束水循環(huán)破壞凍結(jié)、某扇區(qū)充水時(shí)其它運(yùn)行扇區(qū)排空立管液位急劇下降等七類緊急情況的應(yīng)對措施。其中，該廠2名員工制定的《間接空冷預(yù)暖防凍系統(tǒng)》榮獲國家實(shí)用新型專利。

有了穩(wěn)定又高效的空氣冷卻系統(tǒng)，在戈壁灘上建電廠再也難不倒電力建設(shè)者了。據(jù)了解，在五彩灣電廠成功運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)后，打消了同行業(yè)的疑慮，準(zhǔn)東地區(qū)先后有20余臺同類型機(jī)組采用了哈蒙氏間接空冷技術(shù)，也使得煤電產(chǎn)業(yè)成為準(zhǔn)東經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)最重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一。