直接空冷机组与间接空冷机组性能的比较
超临界直接与间接空冷方案对工程造价的影响及其经济性对比
超临界直接与间接空冷方案对工程造价的影响及其经济性对比摘要：本文介绍超临界直接空冷机组和间接空冷机组的组成和特点，以本单位近期建设的两台660MW机组为例，重点介绍这两种空冷方案在初期投资上的区别以及在运行过程中经济性的对比。
关键词：超临界空冷系统；工程造价；经济性1引言随着我国经济的飞速发展，人们能电能的需求量不断增加，在我国的发电形式中，以燃煤为主的火力发电依然为我国的主要发电形式，而对汽轮机组的冷却方式中，传统的湿冷方式不仅需要消耗大量的水资源，而且消耗大量的燃煤和厂用电，更是加剧了对空气和水的污染，而且我国的水资源极其缺乏且分布不均，在严重缺水的地区的火电厂迫切需要寻找一种煤耗和水耗低、污染轻的汽轮机排汽冷却方式。
空冷机组是利用空气进行冷却的系统，与同等容量的湿冷机组相比，水量消耗只有湿冷机组的十分之一甚至更少，而燃煤消耗和厂用电消耗也更低，是目前火电厂中应用广泛且值得大力推广的冷却方式。
2超临界空冷系统简介2.1直接空冷系统直接空冷系统简言之就是将汽轮机排汽送入散热器中由空气直接进行冷却，通风方式多采用机械通风的方式，其组成主要有排汽装置、大排汽管道、空气凝汽器、风机组、凝结水系统、抽真空系统、清洗系统等。
其主要优点有设备少且结构简单、调节灵活、占地面积小、防冻性能高、冷却效率高；但是其稳定性和安全性差、煤耗较大、运行费用高、厂用电高、噪声污染大[1]。
2.2表凝式间接空冷系统此系统将汽轮机排汽在空气中冷却分为两部进行，一是排汽与冷却水在表面是凝汽器中进行热交换，二是冷却水与空气在空冷塔里进行热交换，其组成有表面是凝汽器与空冷塔，通常采用自然通风的方式。
其主要优点有煤耗低、稳定性高、水处理系统简单、无噪声污染，但是其占地面积大、防冻性能差、运行管理较为复杂、建设周期较长。
2.3混凝式间接空冷系统此系统由喷射式凝汽器和装有散热器的空冷塔组成，汽轮机排汽与冷却水在凝汽器中直接进行热交换，之后冷却水被送至空冷塔的散热器，与空气进行热交换冷却之后再被送入凝汽器进行下一个循环。
空冷机组直接空冷系统简介
空冷机组直接空冷系统简介目前国内外电站空冷是二大类：一是间接空气冷却系统，二是直接空气冷却系统。
其中间接空气冷却系统又分为混合式空气冷却系统和表面式空气冷却系统。
世界上第一台1500KW直接空冷机组，于1938年在德国一个坑口电站投运，已有60多年的历史，几个典型空冷机组是：1958年意大利空冷电站2X36MW机组投运、1968年西班牙160MW电站空冷 机组投运、1978年美国怀俄明州Wodok电站365MW空冷机组投运、1987年南非Matimba电站6X665MW直接空冷机组投运。
当今采用表面式冷凝器间接空冷系统的最大单机容量为南非肯达尔电站6X686MW；采用混合式凝汽器间接空冷系统的最大单机容量为300MW级，目前在伊朗投运的325MW(哈尔滨空调股份有限公司供货)运行良好。
全世界空冷机组的装机容量中，直接空冷机组的装机容量占60％，间接空冷机组约占40％。
直接空冷系统的特点，无论是直接空冷，还是间接空冷电厂，经过几十年的运行实践，证明均是可靠的。
但不排除空冷系统在运行中，存在种种原因引发的问题，如严寒、酷暑、大风、系统设计不够合理、运行管理不当等。
这些问题有的已得到解决，从国内已投运的200MW空冷机组运行实践证明了这一点。
从运行电站空冷系统比较，直接空冷系统具有主要特点：(1)背压高(2)由于强制通风的风机，使电耗大(3)强制通风的风机产生噪声大；(4)钢平台占地，要比钢筋混凝土塔为小；(5)效益要比间接冷却系统大30％左右，散热面积要比间冷少30％左右；(6)造价相比经济。
2、直接空冷系统的组成和范围2．1直接空冷系统的热力系统，直接空冷系统，即汽轮机排汽直接进入空冷凝汽器，其冷凝水由凝结水泵排入汽轮机组的回热系统。
2．2直接空冷系统的组成和范围，自汽轮机低压缸排汽口至凝结水泵入口范围内的设备和管道，主要包括：;(1)汽轮机低压缸排汽管道；(2)空冷凝汽器管束；(3)凝结水系统；(4)抽气系统；(5)疏水系统；(6)通风系统；(7)直接空冷支撑结构；(8)自控系统；(9)清洗装置。
火电厂空冷与湿冷机组性能分析与比较
火电厂空冷与湿冷机组性能分析与比较在火力发电过程中，空冷机组和湿冷机组之间的运行性能进行比较和分析是空冷技术在电厂发电应用的前提和基础。
文章对这两个机组的技术和经济效益指标进行详细的分析，对提高空冷机组运行经济性有着显著的作用和意义。
本文主要结合实际的现状，就火电厂空冷机组和湿冷机组的性能进行比较分析，然后分析了这两种机组的经济效益，希望通过本次研究对更好促进火电厂空冷技术的应用有一定的帮助。
标签：火电厂空冷机组湿冷机组性能比较经济效益随着国内直接空冷电站的技术发展和进步，其主要的技术经济效益，与同等量的湿冷机组的性能比较和分析逐渐成为了研究重点和难点。
在进行火力发电过程中，空冷汽轮机组是相对于常规的湿冷汽轮机组而言的，这两个机组最为主要的区别就是在汽轮机组尾部的排汽冷却所采用的冷却方式不同，冷却方式的不同导致了汽轮机组尾部运行参数发生了显著的变化，因此汽轮机在设计和制造过程中，必须对其结构进行有效改变。
一、火电厂空冷和湿冷机组冷却系统的结构对比在直接空冷机组冷却系统中，汽轮机所排的汽直接进入到空冷热交换器中，其会直接与空气进行交换，系统中的冷凝水会由凝结水泵进入汽轮机组的回热系统中，空冷系统的冷却风通常情况下都是由机械通风方式进行提供。
通常情况下，系统都会采用大直径的轴流风机进行通风。
而湿冷冷却系统中，汽轮机排汽系统进入表面式凝汽器中。
在系统中，冷凝水主要由凝结水泵进入汽轮机组的回热系统中，冷却水在凝汽器和冷却塔之间进行循环往复的循环。
这两个机组的结构在设计和制造过程中存在较大的差异性。
其中直接空冷系统使用的是大型的风机风扇，湿冷系统采用的主要是凝汽器和冷却塔。
直接空冷机组中，汽轮机排汽直接进入到空冷热交换器中，直接空冷系统冷却介质主要空气，并且空气不需要进行循环，湿冷机组中汽轮机排汽直接进入表面式凝汽器中，湿冷系统冷却介质是循环冷却水，需要其无限循环。
二、不同冷却方式能效对比1.凝汽器换热端差对机组热耗的影响首先，端差的变化和空冷机组的之间的热耗关系。
空冷机组的技术经济分析比较
空冷机组 的技术经济分析 比较
董 见 峰
（ 江西省 电力设计 院， 江西 南 昌 ３０ ０ ） ３ ０６
摘 要 ： 主要介绍混凝式间接空冷、 表面式间接 空冷和直接空冷的冷却原理和工作特点， 同时将这三种 冷却 方 式从运 行 、 性能 、 资等方 面进行 了比较 。 投 关 键词 ： 空冷机 组 ； 热 ； 冻 ； 传 防 噪音 ； 资 投 中图分 类号 ：Ｋ ６ ． Ｔ ２４１ 文献标 识码 ： 文章编 号 ：６３ ０９ （０ ７０ —０ ０ （ １ Ｂ １７ —０ ７２０ ）１０４ 一 ０ ）
自空 冷技术诞 生 以来 ， 它就 因其显 著的节水 效果受 到 了广 泛 的重 视 ， 继发 展 了混凝 式 间接 空冷 、 面式 间 接 相 表
２ 直接 空冷 系统 与表面 式 间接空冷 比较
（） １传热性 能 直接空冷是一次传热， 即汽机排汽通过表面式凝汽器 与空气 直接换热 。表面 式问接 空冷 系统为两 次换 热 ， 即汽 机排汽 通过表 面式凝 汽器与循 环水一 次换 热 ， 其后循 环水 再 通过 表 面式凝 汽 器与 空气 二 次换热 ， 因此 ， 直接 空 冷 的 传热温差 比间接空冷大 ３％左右，间接空冷系统 的散热 ０ 面积 比直接 空 冷系 统大 ３％以上 。如 马廷 巴 电厂采 用 直 ０ 接空冷系统，单机容量为 ６５ Ｗ，总散热面积为 ｌ２ × ６Ｍ １． ９ １％ｚ ０ ， 直接 空冷 比表 面间接 空冷 散热 面积减 少 ４％ ， １ 即表 面间接空 冷散热 面积是 直接 空冷的 １ 倍 。 ． ７ （） ２ 占地 面积 因表面间接空冷的散热面积大于直接空冷 ， 而且间冷 采用空冷塔抽风冷却 ， 每机配一塔 ， 两塔之间还需 留有一 定的间距（ 空冷塔直径一半以上 ）占地面积大 ； ， 而直冷散 热面积相对较小， 两机空冷散热器可紧贴布置 ， 占地面积 小。 根据国内外有关资料 ，ｘ０ Ｍ 机组直冷系统冷却设 ２ ６０ Ｗ 施（ 不包括循环水管道 ） 的占地面积仅为间冷系统 的 １ — ／ ３ １ 。另外直冷系统的空冷凝汽器布置在靠近汽机房外的 ／ ４ 架 空 的空冷 台上 ， 台高 ４ ｍ， 台下 面可 以布置 变压 器 、 平 ５ 平 凝结水精处理等装置， 因此， 直接空冷机组厂区布置更紧 凑， 占地面积 更小 。 （ ） 和 防大风性能 ３ 防冻 直接空冷系统是将汽机排汽直接冷却， 冷却器内温度 相 对高 ，冷却器采 用矩形翅 片椭 园管 （ 管径 １０ ｉｘ ０ｍ ｎ ２ ｍ 的双排管或大 口径 （ ０ ｍ） 管径 ２９ ｍ １． ｍ） １ｍ ｘ ９ ｍ 蛇形翅 ４ 片 的单排 管 ， 芯管 通 流面 积较 大 ， 凝 器采用 顺 流 和逆 流 冷 布置 ， 大直径 的 轴流 风机 采用 双速 或变 频 电机 ， 以灵 活 可 调节进 风量 ， 这些 措施可 以有效 防止死 区 的产 生 和凝结 水 过冷而结 冰的危 险 。美 国怀 俄 明州 的沃达 克 电厂 ３５ Ｗ ６Ｍ 机组采 用 的是直接 空冷 系统 ，９８ 投人 运行 ， １７ 年 机组 经 历 了冬 季最低气 温－ ０ 夏 季最高气 温一 ７ ４ ℃、 ３℃恶 劣 的气象 条 件 ， 获得 了成 功的 运行 ， 为 寒冷 地 区采 用直接 空冷 系 并 这 统 提供 了很 好 的借 鉴 。 表 面式间接 空冷 系统循 环水温 度较低 ， 量采 用布 置 风 在空冷 塔进风 口的百 叶窗来 调节 ， 叶窗通过 启闭 执行 机 百 构运行 ， 根据 已运行机组的状况 ， 长期运行后 的百叶窗易 变形 ， 部件易 损 ， 机械 因此 ， 如在北 方寒 冷地 区采用 间接 空 冷，百叶窗运行的可靠性非常重要 。 （ 下转第 ７ ０页 ）
600MW机组电厂直冷与间空系统静态投资的比较分析
600MW机组电厂直冷与间空系统静态投资的比较分析以2×600MW级发电工程为例，分析电厂各系统在直冷和间冷系统下，静态投资方面的差异。
标签：火力发电厂;直接空冷;间接空冷;静态投资0 引言空冷系统因具有显著的节水优势，避免了二次循环湿冷电厂中，在冷却塔里常见的水损失：蒸发、风吹及排污，在火力发电厂已经得到了广泛的应用，为水资源匮乏地区工业的发展开辟了一条安全、经济、可持续发展的途径。
本文以某600MW机组工程为例，简要介绍了电厂较常采用的直接空冷系统和表面式的间接空冷系统，并分析了静态投资中，这两种空冷方案不同选型各自对应的投资费用，以供其他工程，在前期空冷方案选型时，进行参考。
1 直接空冷系统直接空冷：直接用空气来冷凝汽轮机排出的乏汽，冷空气与汽轮机乏汽进行热交换，工艺流程如下：汽轮机排汽通过主厂房内的主排汽管道接至主厂房A 列外，管道抬升后接入空冷凝汽器最高处的蒸汽分配管道，再进入空冷凝汽器中，空气在冷却器外表面与主机乏汽进行换热，将乏汽冷凝成水，凝结水再经循环泵送回锅炉，所需冷却空气通常由机械通风方式供给。
机械通风直接空冷系统如图1。
直接空冷系统的优点是系统较简单，冷却设备少，防冻性能优于间冷系统，而且占地面积少，初投资低于间接空冷系统。
不足之处是对环境风速及风向较敏感，风机群噪声较大，运行背压较间冷系统而言高，煤耗较大，且启动时使凝汽系统内形成真空的时间较长，同时抽真空系统会很庞大。
2 间接空冷系统间冷分为混合式的间接空冷系统及表面式的间接空冷系统。
由于表面式的间接空冷系统在国内的应用业绩、设计技术及设备制造情况较混合式间接空冷系统成熟，故本文主要介绍表面式的间接空冷系统。
表面式的间接空冷系统：汽轮机排汽以间冷塔散热器冷却后的低温冷却水为介质，进行两次热交换。
首先，在凝汽器中汽轮机排汽和低温冷却水之间进行换热;然后，在间冷塔内，温度升高后的冷却水与空气进行换热。
流程如下：间冷塔出来的经散热器冷却后的低温水进入汽机房凝汽器内部，与进入凝汽器的汽轮机排汽，同时在凝汽器管束内进行表面换热;换热结束后，升温后的循环水经过循环水泵升压后，返回至间冷塔内的空冷散热器，完成闭式循环。
真冰场直接供冷与间接供冷的对比
第二节
安全性
安全性方面，间接系统远远优于直接系统，由于直接系统利 用排管作为蒸发器，制冷剂的充注量多，泄漏的机会也多。 当采用氨制冷作为制冷剂时，万一泄漏，会产生严重的危害。
2013年6月3日吉林省德惠市屠宰厂爆炸着火43人死亡吉 宝源丰禽业有限公司火灾，原因为制冷剂泄漏所致。
第二节
制冰效果
系统的水容量大，蓄冷能力也 大，温度稳定，适应负荷变化 的能力强，运行时容易达到设 计要求；
场地排管温度均匀，冰 面质量高，但环境适应 接供冷系统由于初期制冷剂的充注量多，泄漏 的机会也多，采用钢管作为排管，钢材消耗量大， 初期投资较高。钢管内压力较大，钢管与设备直 接与制冷剂接触易腐蚀，寿命短。
第三节
总结
综上所述，目前冰场的供 冷优选间接制冷系统。
结束
Thanks ！
真冰溜冰场直接供冷系统与间接 供冷系统的对比分析
第一节
氨直接制冷（钢管）
氟利昂直接制冷（钢管或铜管）
CaCl2盐水（钢管或塑料管） 乙二醇（钢管或塑料管） 甲醇（钢管）
第二节
建造周期
间接供冷系统采用PE管作为排管， 焊接快捷安全，施工周期长，一 个星期完工。
直接供冷系统采用不锈钢管 最为排管，钢材消耗量大对 施工质量要求高，施工周期 长。
百万千瓦机组直接与间接空冷系统经济性分析研究
百万千瓦机组直接与间接空冷系统经济性分析研究摘要：综合考虑两台100万机组直接与间接空冷系统的主要设备投资及运行费用，采用国内某工程的基础数据作为设计依据，针对4种设计方案分别进行了分析研究，对直接空冷及间接空冷系统在同背压和不同被压的情况进行了经济性分析，经过经济分析找出直接空冷与间接空冷煤价与电价的临界点，为空冷系统选型做经济比较奠定基础关键词：直接空冷；表面式间接空冷；经济性分析1 概述电厂空冷系统是火电厂的重要系统之一，其系统的运行状态直接影响到电厂的安全和经济性，其投资占电厂总投资的10%以上。
因此，无论从系统重要性还是工程投资都是电厂管理人员和设计人员关注的重点问题。
2 系统简介目前，常用于电站机组的空冷系统可分为自然通风直接空冷系统（简称直接空冷系统）和表面式间接空冷系统（简称间接空冷系统），表面式间接空冷系统依据散热器布置的型式可分为：塔外垂直布置表面式间接空冷系统和塔内水平布置表面式简介空冷系统。
2.1表凝式间接空冷系统由于散热器塔外立式布置形式的自然通风冷却塔空气通流面积的利用率较高，冷却塔面积、高度及工程量较小，间接空冷系统一般按散热器塔外立式布置方案考虑。
汽机排汽进入凝汽器，由凝汽器管束内的冷却水进行表面换热，凝汽器循环水排水由循环水泵升压至空冷塔内的空冷散热器，空冷塔冷却水出水再回到汽机房凝汽器内作闭式循环。
表面式间接空冷系统优点是采用了表面式凝汽器，冷却水和凝结水分成两个独立系统，其水质可按各自的水质标准和要求进行处理，使系统便于操作。
系统完全处于密闭状态，循环水泵扬程底，能耗小。
缺点是由于采用了表面式凝汽器，端差较高，使冷却面积相对加大，投资增高，空冷塔占地面积相对较大、防冻效果差。
2.2直接空冷系统该系统汽轮机的排汽直接用空气来冷凝，空气与蒸汽间进行热交换，其工艺流程为汽轮机排汽通过粗大的排气管道至室外的空冷凝汽器内，轴流冷却风机使空气流过冷却器外表面，将排汽冷凝成水，凝结水再经泵送回锅炉。
直接空冷和间接空冷方案在某电厂空冷选型中的技术经济比较_刁利
凝结水精处理
必要。因空冷器冷却表面十分庞大，水系统中不可避 只考虑设置除铁装置。因用除盐水代替循环水作为
免的存在大量铁的腐蚀产物，加之空气漏入的可能性 冷却水，故在凝汽器泄露时不会造成冷却水污染凝结
大，水中可能溶入 CO2 等溶解杂质。实际运行要注 水的问题，但系统中也会不可避免有铁的腐蚀产物产
意水质控制。
表 1 空冷方案设计基础数据表
设计 满发 自然设计
汽轮机排汽参数（ TMCＲ）
气温 / ℃ 气温 / ℃ 风速 / m·s － 1 直接空冷 / kPa 间接空冷 / kPa
16
35
6
14
12
2． 2 空冷方案的配置
2． 2． 1 方案一： 直接空冷方案配置 直接空冷方案采用主机直冷 + 小机间冷，即
DIAO Li1 ，LI Guang1 ，WU Si-zhu2 （ 1． State Nuclear Electric Power Planning and Design Institute，Beijing 100095，China；
2． Beijing Lucency Enviro-Tech Co． ，Ltd． ，Beijing 100039，China）
m2
钢管，2 500
空冷散热器型式
FOＲGO T60 型
两台机冷却三角个数 / 个 120
冷却三角高度 /m
15
冷却三角形式及布置形式 塔外立式布置
两台 机 组 散 热 器 冷 却 面 积 / m2
～ 69． 12 × 104
冷却塔底部直径 /m
91． 98
冷却塔高度 /m
150． 58
冷却塔进风口高度 /m
本文就目前应用于 600 MW 及以上等级机 组的较为首选的机械通风直接空冷系统和表面 式间接空 冷 系 统 原 理 进 行 简 要 介 绍，并 就 这 两 种空冷方案在某电厂空冷选型中进行技术经济 比较分析，供 以 后 实 际 工 程 中 空 冷 方 案 选 型 做 参考。
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混合式凝汽器的间接空冷系统
与其它方式的空冷系统相比较具有如下优缺点。 其优点是： （1）混合式凝汽器体积小，由于传热充分，传热端温差 较小，造价低，运行维护方便； （2）汽轮机排汽管道短，真空系统小，保持了水冷的特 点； （3）可与中背压汽轮机配套，煤耗率较低； （4）为了保持循环水系统处于微正压状态，避免空气渗 入封闭系统，便于发现泄漏点。 其缺点是： （1）设备多，系统复杂，布置困难； （2）由于采用了混合式凝汽器，系统中的冷却水量相当 于锅炉给水的40倍，增加了水处理费用； （3）自动控制复杂，全铝制散热器的防冻性能差，冷却 效果受风的影响大； （4）循环水泵功耗较大。
要求控制； （3）散热器在塔内通常呈倾斜布置，带负荷能力受大风
的影响小； （4）循环水系统处于密闭状态，循环水泵扬程低，消耗
功率少，厂用电率低，理论上该系统耗水为零。 其缺点是： （1）冷却水必须进行两次热交换，传热效果差； （2）在同样设计气温下，汽轮机背压较高，导致经济性
下降；如果保证同样的汽轮机背压，则初始投资会相应 增大； （3）占地面积大。
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表面式凝汽器的间接空冷系统
表面式间接空冷系统是以水为冷却中间介质， 冷却水在表面式凝汽器、空冷塔内部安置的散热 器、循环水泵及管道组成的基本呈密闭的系统中 循环它只作为热交换的一种载体，没有蒸发损 失。
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表面式凝汽器的间接空冷系统
与其它方式的空冷系统相比较具有如下优缺点。 其优点是： （1）设备少，系统比较简单，节约厂用电； （2）冷却水系统与凝结水系统分开，两者水质可按各自
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直接空冷与间接空冷性能的比较
冷却系统 直接空冷
运行效果
适带负荷
防冻经验 热风再循环
不宜带尖峰 负荷
经受-43℃ 有
国内使用情 有600MW机
况
组运行
厂用电
占地面积 (m2/MW) 散热器面积
(m2) 冷却系统投
资
风机耗发电 功率的1.6%
15
基数f
100%
间接空冷
混合式凝汽器
表面式凝汽器
与其它方式的空冷系统相比较具有如下优缺点。 其优点是： （1）冷却效率高。取消了二次换热所需要的冷却水等
中间冷却介质，初始温差大； （2）设备少，系统简单，基建投资较少，占地少； （3）系统空气量调节灵活，冬季运行防冻性能好。可
通过调整风机转速或风机数量来调节进风量，以适应 热负荷及气温的变化并防止空冷器内部结冰。 其缺点是： （1）空冷凝汽器体积比水冷凝汽器体积大的多，庞大 的真空系统容易漏气； （2）大直径的排汽管道加工比较困难； （3）直接空冷大多采用强制通风，因而增加了厂用电 量，同时也增加了噪声源。
直接空冷机组与间接 空冷机组性能的比较
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1
主要内容
1 直接空冷系统 2 间接空冷系统 3 二者性能比较
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直接空冷系统
直接空冷系统，又称空气冷凝系统，直 接空冷汽轮机的排汽直接由空气冷凝， 是蒸汽和空气之间进行热交换，没有循 环水系统。
图1 直接空冷机组原则性汽水系统
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直接空冷系统
良好
可带尖峰负荷
哈蒙式不宜带尖 峰负荷
有一定防冻经验
无
有SCAL式
有200 MW机组运行 600MW及哈蒙式
200MW机组运行
泵耗发电功率的0.3%
40~60
(1.3~1.4)f
150%
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间接空冷系统
根据凝汽器型式的不同及所 采用冷却介质的不同，间接空冷 系统习惯可分为具有混合式凝汽 器的间接空冷系统、具有表面式 凝汽器的间接空冷系统等空冷系 统。
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混合式凝汽器的间接空冷系统
混合式间接空冷系统是以水为冷却中间介 质，冷却水在混合式凝汽器、空冷塔周边安置 的散热器、循环水泵、水轮机及管道组成的基 本呈密闭的系统中循环，它只作为热交换的一 种载体，没有蒸发损失。