作为国内首家使用该技术方案的电厂，胜利电厂的这座冷却塔在凭技术实力成为“世界第一高冷却塔”。
 
冷却塔，提到这个名字，大部分市民会觉得陌生。然而，其应用场景却十分常见，空调冷却、冷冻、塑胶加工、食品加工、金属铸造、纺织、钢铁制造……各个领域都不难发现其身影。
 
以发电厂为例，燃料送到电厂后，经过筛选输送到锅炉燃烧，锅炉被加热后，锅炉内的水变成了高温水蒸气。水蒸气通过管道被输送到汽轮机，推动汽轮机旋转作功，发电机与汽轮机通过联轴器相连，从而带动发电机发电。而经过汽轮机作过功的水蒸气则被送入到凝汽器，被冷却水冷却凝结成水。一部分则被加压输送到附近小区进行供热。热电厂需要大量的冷却水来给机组降温。而冷却塔就是为此提供冷却水的。
 
可以说，冷却塔是用水作为循环冷却剂，从一系统中吸收热量排放至大气中，以降低水温的装置其冷是利用水与空气流动接触后进行冷热交换产生蒸汽，蒸汽挥发带走热量达到蒸发散热、对流传热和辐射传热等原理来散去工业上或制冷空调中产生的余热来降低水温的蒸发散热装置，以保证系统的正常运行。
 
通常来讲，冷却塔可以大大避免水资源浪费，实用且环保。因此，它也成为了我国“基建”队伍中的一员“猛将”。去年，来自国家能源集团胜利电厂的冷却塔，凭借其总高度225米，“两机一塔、五塔合一”技术，布置脱硫除尘一体化系统、烟气提水系统、湿式静电除尘器系统、排烟系统等优点，创下“最高的冷却塔”吉尼斯世界纪录，打破前世界纪录保持者，并比其高出23米，为我国“基建”队伍再添荣誉。
 
作为集空气动力学、热力学、流体学、化学、生物化学、材料学、静、动态结构力学，加工技术等多种学科为一体的综合产物，冷却塔的建设与应用在当今工业中十分重要。今天，请随《中国科技信息》一起了解国家能源集团胜利电厂冷却塔的“进击之旅”。
 
“世界之最”奥秘藏在高度中
 
在许许多多的工厂周围，都竖立着一座高高的塔，它常年冒着“白烟”，人们根据它的外观，亲切地称它为“大烟囱”。实际上，这个人们口中的“大烟囱”，能够解决工业生产中许多“难题”。以火电等传统能源发电为例，这是个“花式烧开水”的过程，“烧开水”能量交换后的工业废热，需要通过冷却塔传输给空气并散入大气。作为火电厂的必要设备，大部分冷却塔使用冷水给机组降温。
 
尽管冷却塔在工业中的应用已经十分普遍、成熟，但是仍有需要突破的难点：如何根据气候、地形做出冷却方式的调整？国家能源集团胜利电厂给出了答案。
走近位于内蒙古锡林浩特市的，一座冷却塔格外高大，十分引人注目，晴天时，远眺这座高塔，矗立在蓝天白云下内实外光，色差均匀，双曲线顺滑流畅，造型优美。不仅如此，这座冷却塔更依靠独特的冷却方式，破解了地形、气候难题，被行业称为空冷塔。具体来讲，空冷塔可以根据所在地寒冷、风大、干旱的地理环境，采用自然通风冷却的方式，将进入凝汽器中的蒸汽冷凝成水，供机组循环利用。这样，大大减少了机组的用水量。
 
去年，它还凭借总高度225米，创下“最高的冷却塔”吉尼斯世界纪录，前世界纪录保持者，都比其矮了足足23米。有人不禁发问 只是为了给机组降温，它为什么要建这么高？事实上，空冷塔的独特“奥妙”正藏在这“世界之最”的高度中。
 
胜利电厂根据当地冬寒夏炎、温差大、无霜期短、冻土深、降雨量少、蒸发量大等气象自然条件，综合考虑施工造价和未来运营成本，采用“烟塔合一+两机一塔+五塔合一”的技术方案。将烟囱和冷却塔合二为一，取消烟囱，利用冷却塔排放烟气。这样，冷却塔既有散热功能，又替代烟囱排放脱硫后的洁净烟气。同时，将脱硫吸收塔、烟气提水装置、湿式静电除尘器、排烟筒布置在一座空冷塔内。根据流体力学理论计算及烟气排放观测成果，在大多数天气情况下，烟塔合一不仅排放效果更好，还有助于降低烟气污染物的最大落地浓度，有效防止脱硫石膏雨的产生，更加环保。正是“烟塔合一+两机一塔+五塔合一”的技术，造就了冷却塔外缘直径185米，总高度225米。
 
为火电厂烟塔技术提供发展范本
 
作为国内首家使用该技术方案的电厂，胜利电厂的这座冷却塔在凭技术实力成为“世界第一高冷却塔”破纪录的同时，新技术、新突破也为我国火电厂烟塔技术的发展提供了可借鉴经验。
 
国能胜利发电厂地处内蒙古锡林浩特市东北郊，建设2×660MW燃褐煤高效超超临界空冷机组，属于煤电一体化项目，是锡盟——山东1000千伏特高压交流输电工程的配套项目，也是内蒙古自治区的重点建设项目。“空冷塔”的落地，为这里带来了“福音”。
在经济效益方面，胜利电厂的冷却塔前期基建费用节约了近5000万，占地节约8000平方米，投产后每年预计降低运维费用近200万；在环保性能方面，国能胜利电厂采用“高效静电除尘器+脱硫除尘一体化+湿式电除尘器”组合除尘措施。脱硫采用单塔5层喷淋+旋汇耦合高效湍流层技术方案，效率提高至99.76%。脱硝采用选择性催化还原法，效率提高至95%。实现烟尘排放浓度≦1毫克/标立方米；二氧化硫排放浓度≦10毫克/标立方米；氮氧化物排放浓度≦20毫克/标立方米，远优于国家环保标准。
 
不仅如此，国能胜利电厂还同步建设了净烟气提水系统，通过间接换热方式将饱和净烟气冷却降温，自流至冷凝结水收集箱，用于全厂生产用水系统，单台机组冬季提水约120吨/小时，夏天提水约95吨/小时，正常运行工况下实现全厂生产用水“零补水”。
 
努力以“冷”技术带动“热”资源
 
双碳目标，央企先行。建设于国能胜利电厂的冷却塔就是一个生动的体现。随着技术的升级发展，又一个现象成为了国能集团关注的焦点：在电厂的运转中，汽轮机的冷端损失是电厂热力循环中的主要热耗损失。
 
对此，来自国能集团的浙江公司宁海电厂在国内首创了冷却塔动态节能运行控制指导系统，为火电厂循环水泵最优化变频节能运行提供理论实践依据，填补了国内该领域空白。
 
首先，为了提升电厂生产安全及经济效益，该厂基于气象和负荷变化综合考虑，以“汽轮机微增热耗+循环水泵电耗最小”为目标，建立火电厂冷端智控系统。该系统能自动优化计算出最佳的凝汽器真空度、循环水量，推荐合适的循泵变频调节点，使循环水系统始终处于最优运行状态，评价循泵节能效果，实现汽轮机冷端收益最大化。
其次，通过设置气象站、超声波流量计、水质监测仪以及温度传感器，实现了冷端系统关键参数全面监测，为实时指导电厂循环水系统经济运行提供了硬件支持。
 
在冷却塔冷端智控系统的指导运行下，电厂能有效解决冬季汽轮机背压过低问题，在节能降耗方面，每年可节约2500吨标煤，年运行电耗降低878万度，具有良好的经济效益和推广价值。
 
结语
 
“双碳”是一场艰苦卓绝的战争，它考验着一个国家的承压能力和变革动力。而国家能源集团作为全球最大的煤炭和火电公司，无疑是其中最重要的一块阵地。“最高的冷却塔”以小见大，以“冷”技术带动“热“资源，反映的是国家能源集团在低碳发展之中所作出的努力。
 
近年来，国家能源集团高质量建设清洁高效煤电，大力推进清洁能源规模化，清洁可再生能源装机占比提高4.3个百分点，超超临界煤电百万千瓦机组44台、占全国近三分之一，风电装机5000万千瓦、保持世界第一，光伏较“十三五”末增长了4倍，集团年发电量超过1.1万亿千瓦时、占全国约14%。
 
今年，国家能源集团继续提出发展硬指标、硬任务，集团全年发展将投入2000亿元，争取实现电力项目开工3100万千瓦、投产2200万千瓦，其中新能源开工超过2000万千瓦、投产1500万千瓦，以实际行动助力“双碳”。（来源：《中国科技信息》杂志 ）