火電機(jī)組冷卻塔節(jié)能改造技術(shù)分析

陳寶祥

（大唐濱州發(fā)電有限公司，山東濱州　256600）

火電機(jī)組冷卻塔節(jié)能改造技術(shù)分析

陳寶祥

（大唐濱州發(fā)電有限公司，山東濱州256600）

火電機(jī)組冷卻塔經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行，塔內(nèi)的部分填料、噴頭、除水器已老化、堵塞、破損或變形，塔下部立柱、人字架及底墩、橫梁及進(jìn)水管等受冷卻水侵蝕比較嚴(yán)重。文章介紹了大部分火電機(jī)組冷卻塔目前存在的主要問題，并針對(duì)其問題提出了主要技術(shù)改造措施，包括淋水填料改造、除水器改造、冷卻塔內(nèi)除污等，并給出了設(shè)備改造后的性能數(shù)據(jù)及相關(guān)評(píng)價(jià)。

冷卻塔火電機(jī)組節(jié)能技術(shù)改造

1　火電機(jī)組冷卻塔存在的主要問題

冷卻塔性能惡化對(duì)機(jī)組出力和供電煤耗的影響非常大，長(zhǎng)期低真空運(yùn)行影響到機(jī)組的安全運(yùn)行。冷卻塔效率降低的因素有很多，例如冷卻塔塔內(nèi)的填料、噴頭、配水管有不同程度的損壞、積灰和堵塞，塔內(nèi)存在直徑大于100mm的水柱以及冷卻盲區(qū)，從落水至集水池面的陰影看，存在疏密不均的情況，填料結(jié)垢和淤塞較嚴(yán)重，多層流噴頭在目前水質(zhì)條件下極易結(jié)垢，而使底盤的泄水孔堵塞，失去了多層濺散的功能，部分噴頭底盤脫落，形成水柱，直沖而下，從而降低了冷卻效果，導(dǎo)致冷卻塔冷卻效率降低，出塔水溫升高，使凝結(jié)器真空降低，影響了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

2　大部分火電機(jī)組冷卻塔改造方案

針對(duì)冷卻塔出現(xiàn)的問題，對(duì)冷卻塔實(shí)施技術(shù)改造有其必要性，改造的方案主要有：

2.1更換冷卻塔塔內(nèi)的全部填料與噴頭

目前，冷卻塔塔內(nèi)的填料、噴頭、配水管均有不同程度的損壞和堵塞。從落水至集水池面看，塔內(nèi)配水系統(tǒng)存在配水不均、填料結(jié)垢和淤塞的情況。同時(shí)，多層流噴頭在現(xiàn)有循環(huán)水質(zhì)顆粒物較多的情況下極易結(jié)垢，多數(shù)噴頭底盤的泄水孔出現(xiàn)堵塞，已失去多層濺散的功能，而部分噴頭甚至底盤脫落，形成水柱，從而大大的降低了冷卻效果，導(dǎo)致冷卻塔冷卻效率較低，影響到機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。例如，某廠改造采用濺散性好的TP-Ⅱ型噴頭，克服了多層流噴頭易堵塞的缺陷，同時(shí)對(duì)塔內(nèi)填料層進(jìn)行了整體更換。

表1　冷卻塔改造前后熱力性能試驗(yàn)結(jié)果匯總表

表2　冷卻塔改造前后出塔水溫比較

2.2除水器的改造

更換損壞的除水器材料。自然通風(fēng)冷卻塔較常用的除水器有：BO160-45型、BO145-42型、BO160-50型。例如，某廠除水器弧片采用PVC制成，其規(guī)格為BO160－45，除水效率＞99%，PVC除水器弧片的物理力學(xué)性能符合規(guī)定，使用壽命不低于20年。

2.3清除冷卻塔內(nèi)各處的結(jié)垢和淤泥

定期的清除冷卻塔內(nèi)各處的結(jié)垢和淤泥可延長(zhǎng)冷卻塔的運(yùn)行時(shí)間，對(duì)冷卻塔的安全運(yùn)行有一定的作用。

2.4冷卻塔立柱防腐

冷卻塔立柱防腐技術(shù)對(duì)于涂料有一定要求：所用涂料應(yīng)具有產(chǎn)品質(zhì)量合格證和出廠化驗(yàn)報(bào)告；所用涂料應(yīng)具有以下性能：耐氣候老化、耐濕、熱，抗寒性能好耐水性能好、具有抗水、汽滲透性、耐酸堿腐蝕、致密性好，附著力強(qiáng)、抗裂、防霉、抗菌和施工簡(jiǎn)便，干燥快。除此之外，還要做好冷卻塔立柱上的青苔、灰塵的清潔工作，這也是冷卻塔立柱防腐工作的有效手段。

3　座自然通風(fēng)冷卻塔的設(shè)計(jì)

3.1某一號(hào)廠#1、#2機(jī)組冷卻塔

改造前，冷卻塔采用S形梯波淋水填料，填料高度為1.25m；塔中央設(shè)一個(gè)鋼筋混凝土矩形豎井，斷面尺寸為3.00m×3.00m，內(nèi)圍配水區(qū)域關(guān)閉時(shí)，豎井水位為12.238m。主水槽有兩條為雙層，其斷面尺寸上層為1.20m×1.00m，下層為1.40m×1.00，呈正交布置，豎井內(nèi)圍水槽進(jìn)口設(shè)閘門，（帶啟閉機(jī)操作），用以關(guān)閉塔內(nèi)圍區(qū)域配水，以適應(yīng)部分熱負(fù)荷或機(jī)組啟動(dòng)時(shí)熱負(fù)荷過小的情況下的運(yùn)行要求，及冬季運(yùn)行的要求。主水槽頂部設(shè)有通氣管用以排出水槽內(nèi)的空氣。配水管分別由主水槽上下兩層接出，上層兩條1.20× 1.00水槽，負(fù)責(zé)內(nèi)圍配水，其余四條負(fù)責(zé)外圍配水，配水噴嘴的間距均為1.00m，呈正方形布置。噴濺裝置為多層流型噴頭。配水管直接懸掛在擱置除水器的梁上。除水器型號(hào)為B0-45/160型。塔水池底板設(shè)由排泥溝道，池壁處留有排泥車道，在池外設(shè)有沖洗水接口，以便進(jìn)行塔內(nèi)清除淤泥和清洗。水池內(nèi)設(shè)有溢流管和放空管，循環(huán)水進(jìn)入循環(huán)水溝處設(shè)有粗欄柵。冷卻塔設(shè)計(jì)參數(shù)：當(dāng)?shù)卮髿鈮海?14.9hPa；空氣干球溫度21.4℃；空氣相對(duì)濕度80%；相應(yīng)的冷卻塔出水溫度為：27.32℃；設(shè)計(jì)進(jìn)塔空氣量： 17352.53t/h。

3.2某二號(hào)廠#1、#2機(jī)組冷卻塔

改造前，配備一座4000m2的逆流式自然通風(fēng)冷卻塔。冷卻塔淋水填料采用PVC雙斜波Ⅰ型，管式配水，布置高度為1米，為二層正十字交錯(cuò)布置，噴濺裝置2007年由反射Ⅲ型更換為新型的多層流型噴嘴；除水器采用160-45型玻璃鋼除水器；填料托架為水泥結(jié)構(gòu)型式。冷卻塔設(shè)計(jì)參數(shù)：干球溫度θ=20.1℃、濕球溫度：τ=18.6℃，相對(duì)濕度=87% ，大氣壓力Pβ==81.09kPa，冷卻水溫降9.02℃。

3.3冷卻塔測(cè)試結(jié)果評(píng)價(jià)

冷卻塔改造評(píng)價(jià)的目的是，在相同的測(cè)試條件和工況下比較冷卻塔的冷卻能力，即比較冷卻塔的實(shí)測(cè)冷卻水溫降與設(shè)計(jì)冷卻水溫降。同時(shí)，還要比較改造前后出塔水溫與環(huán)境干球溫度的差值。根據(jù)實(shí)測(cè)工況參數(shù)，按設(shè)計(jì)或制造單位提供的冷卻塔熱力性能曲線或公式，計(jì)算出實(shí)測(cè)參數(shù)下冷卻水溫差dtΔ與該工況下的實(shí)測(cè)冷卻水溫差ttΔ之比，按下式計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)：

式中：stη—評(píng)價(jià)指標(biāo)（%）；

4　改造前后熱力性能及經(jīng)濟(jì)性

4.1改造前后熱力性能試驗(yàn)

上述4座自然通風(fēng)冷卻塔技術(shù)改造前后都進(jìn)行了熱力性能試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果如表1。

由表1看出，改造后的冷卻塔實(shí)測(cè)冷卻能力都超過了設(shè)計(jì)工況要求：某一號(hào)廠#1提高了27%；某一號(hào)廠#2提高了34%；某二號(hào)廠#1提高了8.492%；某二號(hào)廠#2提高了12.034%。從結(jié)果可以看出改造后的冷卻塔的冷卻能力大大提高，按照冷卻塔試驗(yàn)規(guī)程的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：冷卻能力大于105%，則視為超過設(shè)計(jì)要求。

4.2改造前后出塔水溫比較

表2列出了4座冷卻塔改造前后的出塔水溫比較，改造后一般都降低了7 ～12℃左右，冷卻塔采用PVC塔芯材料后，出塔水溫都比設(shè)計(jì)出塔水溫值低，說明冷卻塔淋水材料的效果較好。

4.3改造后的經(jīng)濟(jì)性

冷卻塔造后，機(jī)組真空值提高，煤耗可降低，按照某二號(hào)廠#1計(jì)算，經(jīng)改造后冷卻塔夏季出水溫度降低7.72℃左右，真空可提高0.32kPa。由于夏季較高的空氣溫度會(huì)使冷卻能力下降，降低機(jī)組真空，根據(jù)近年來的機(jī)組運(yùn)行統(tǒng)計(jì)，機(jī)組真空在每年的四月初至十月末偏低，每年產(chǎn)生效益的小時(shí)數(shù)為：7×30×24=5040h；如果機(jī)組負(fù)荷率按額定負(fù)荷的80%來計(jì)算，機(jī)組在7個(gè)月中的發(fā)電總量為：300000×0.8×5040≈1.209×106MWh；按照真空提高0.32kPa，煤耗降5.8g/kWh來計(jì)算，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤：1.209 ×106×5.8=7012.2t，標(biāo)準(zhǔn)煤價(jià)格按500元/t來計(jì)算，每年可節(jié)約資金350.61萬元。

5　結(jié)語

節(jié)能改造后，性能試驗(yàn)的環(huán)境溫度降低，有利于冷卻塔的運(yùn)行和冷卻效果的提高。冷卻塔冷卻效率提高，冷卻能力超過設(shè)計(jì)要求，機(jī)組出力增加，機(jī)組真空明顯提高，發(fā)電成本降低，發(fā)電效益增加，有利于機(jī)組的長(zhǎng)期安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。而且，淋水填料、淋水托架、配水不均等問題也得到了解決，冷卻塔的冷卻效率提高，改造后機(jī)組真空明顯提高，發(fā)電成本降低，發(fā)電效益增加，有利于機(jī)組的長(zhǎng)期安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。建議今后定期對(duì)冷卻塔配水、淋水填料、除水器、噴頭等進(jìn)行檢查，對(duì)循環(huán)水質(zhì)、冷卻倍率進(jìn)行嚴(yán)格控制，保持冷卻塔的冷卻效果處于最佳狀態(tài)。

［1］劉德濤.冷卻塔介紹及選型［J］.潔凈與空調(diào)技術(shù)，2010（3）.

［2］沈發(fā)榮，張平，周留坤，龔云貴.自然通風(fēng)冷卻塔節(jié)能改造及性能優(yōu)化試驗(yàn)研究［J］.云南電力技術(shù)，2009（3）.

［3］胡三季，陳玉玲.自然通風(fēng)冷卻塔的節(jié)能改造［J］.熱力發(fā)電，2004（12）.