化工企業(yè)余熱發(fā)電循環(huán)水冷卻塔技術(shù)改造

姜林友

（銅陵有色金屬集團(tuán)股份有限公司，安徽 銅陵 244000）

銅陵有色銅冠冶化分公司硫鐵礦制酸余熱發(fā)電工藝中，冷凝器、冷油器、空冷器等發(fā)電輔助設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中需要冷卻循環(huán)水的降溫保證設(shè)備的正常的運(yùn)行，合適的循環(huán)水水溫能保持發(fā)電設(shè)備的高性能運(yùn)行，如冷油器中潤(rùn)滑油的合適溫度可提高冷凝器的真空度間接提高汽輪機(jī)的發(fā)電效率，合適的循環(huán)水溫度可連續(xù)快速的將排氣口的蒸汽冷凝為液態(tài)水。機(jī)械通風(fēng)冷卻塔以大氣作為冷卻介質(zhì)。冷卻塔內(nèi)有兩股流體，即水和空氣混合使水冷卻，部分水汽化放出蒸發(fā)潛熱，并隨空氣一起將蒸發(fā)潛熱帶走。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，冷卻塔風(fēng)機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)周圍空氣的向上運(yùn)動(dòng)，源源不斷的空氣帶走因冷凝器、冷油器等設(shè)備換入的熱量，從而降低進(jìn)入機(jī)械通風(fēng)冷卻塔的循環(huán)水溫。為了保證各輔助設(shè)備合適的進(jìn)口循環(huán)水溫，需要保持機(jī)械通風(fēng)循環(huán)水冷卻塔中配水系統(tǒng)填料收水器等各設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行和良好的散熱。

1 循環(huán)水冷卻塔結(jié)構(gòu)及存在的問(wèn)題

1.1 結(jié)構(gòu)

銅陵有色銅冠冶化分公司循環(huán)水配套4臺(tái)機(jī)械逆流式循環(huán)水冷卻塔由中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)，其中兩臺(tái)由海鷗公司供貨安裝，另外兩臺(tái)由江蘇宏運(yùn)冷卻設(shè)備有限公司供貨安裝。該冷卻塔組單塔尺寸11.8m×11.8m，配置Φ8000mm風(fēng)機(jī)，90kw電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)行。

1.2 存在的問(wèn)題

收水器結(jié)構(gòu)陳舊，收水效率低，漂水嚴(yán)重，加重了對(duì)塔內(nèi)風(fēng)電機(jī)的腐蝕；配水管路長(zhǎng)久運(yùn)行有部分銹蝕結(jié)垢，易造成配水系統(tǒng)的不暢和配水孔的堵塞，且噴頭為蝸殼式噴頭，隨著塔內(nèi)壓力的變化，易造成配水不均勻；填料層結(jié)垢嚴(yán)重，部分填料塊破損，導(dǎo)致冷卻塔熱交換效率低下，冷卻塔熱交換能力大幅下降；風(fēng)機(jī)常年在高濕度的情況下運(yùn)行，減速機(jī)和風(fēng)機(jī)的腐蝕嚴(yán)重，對(duì)整體構(gòu)件及穩(wěn)定性和長(zhǎng)期運(yùn)行帶來(lái)不利，冷卻塔循環(huán)水出口水溫長(zhǎng)期35℃以上運(yùn)行。同時(shí)對(duì)作業(yè)人員的日常管理維護(hù)安全性帶來(lái)缺陷。

2 改造內(nèi)容

在充分利用原有冷卻塔基礎(chǔ)上，保留原塔基礎(chǔ)，對(duì)塔芯部件及部分動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行改造，具體如下：

2.1 收水器

拆除原有收水器，更換全新的SJ型加筋弧形收水器，材質(zhì)為PVC，保證整塔漂水率在國(guó)標(biāo)允許范圍之內(nèi)。收水器由相應(yīng)分塊排列布置，遇梁、柱異形處進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整到位；該收水器能夠有效減小冷卻塔風(fēng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的水氣，減少風(fēng)機(jī)葉片在旋轉(zhuǎn)時(shí)與水氣發(fā)生的磨損，提高風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的實(shí)用壽命。該收水器有效降低冷卻塔的飄滴損失，減少了循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)充水量，很好的節(jié)約了水資源。

2.2 配水系統(tǒng)

拆除原有配水系統(tǒng)（保留進(jìn)水主管），更換全新的配水支管，材質(zhì)為U-PVC，形式為管式配水，采用NS型，管式對(duì)稱布置噴頭，噴頭應(yīng)壓力適應(yīng)范圍廣，不易堵塞，其與布水管應(yīng)連接牢固，不脫落，有較強(qiáng)的抗沖擊能力，保證配水系統(tǒng)長(zhǎng)期安全運(yùn)行，在80℃氣溫條件下不軟化變形，強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)；在配水管的主管和支管下部應(yīng)裝有噴頭，保證配水系統(tǒng)最低點(diǎn)均有瀉水點(diǎn)，以防止設(shè)備停運(yùn)時(shí)管道積水和運(yùn)行時(shí)管道污物沉淀，避免了配水管道進(jìn)行人工清洗的麻煩，在濁度小于300ppm非粘性水質(zhì)中能全天候安全運(yùn)行。

2.3 更換IC-AC型薄膜填料

拆除原有填料，更換全新的IC-AC型薄膜填料，高度為1.36m，該填料專為工業(yè)凈水塔所設(shè)計(jì)。保證填料的力學(xué)性能和各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)國(guó)家電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——DL/T 742－2001《冷卻塔塑料部件技術(shù)條件》。在冷卻塔中，淋水填料的散熱能力占整個(gè)冷卻塔冷卻能力的80%以上，所以淋水填料的選用在冷卻塔設(shè)計(jì)中顯得至關(guān)重要。填料的選擇應(yīng)高效低阻，同等氣水比的條件下，其冷卻能力應(yīng)高于常規(guī)雙梯波填料，親水憎油性能優(yōu)越、耐溫差變化及耐濕熱老化性能優(yōu)異，在65℃條件下時(shí)不發(fā)生幾何變形，在-40℃條件下不破碎、不脆裂，優(yōu)越的阻燃性能，阻燃性能符合美國(guó)ASTM E84＜25的規(guī)定。

2.4 對(duì)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)除銹防腐

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中的調(diào)整座以及輪轂是腐蝕最為嚴(yán)重的部位，本次采用的是對(duì)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)除銹防腐，以減緩風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的腐蝕。

3 改造目標(biāo)

（1）提高冷卻塔漂水效率，保證改造后的冷卻塔飄水率低于國(guó)標(biāo)允許值；

（2） 提高冷卻塔的配水均勻，噴頭工作安全可靠，不脫落，保證冷卻塔填料層水氣熱交換充分進(jìn)行；

（3） 恢復(fù)冷卻塔熱工性能，滿足生產(chǎn)要求，循環(huán)水出口水溫達(dá)到33℃以下；

（4）提高冷卻塔穩(wěn)定性，保證冷卻塔長(zhǎng)期安全運(yùn)行。

4 改造效果

布水均勻穩(wěn)定。改造后的銅陵有色金屬集團(tuán)銅冠冶化分公司的機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng)循環(huán)冷卻塔外觀整體整潔，收水器及配水系統(tǒng)布置規(guī)范，布水管網(wǎng)設(shè)計(jì)合理，進(jìn)風(fēng)口淋水分布均勻；配水管噴頭噴淋效果明顯，噴淋水分布填料各位置，無(wú)死角，進(jìn)出口循環(huán)水溫溫差明顯提高，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試?yán)鋮s塔循環(huán)水出口水溫達(dá)到33℃設(shè)計(jì)條件。

5 經(jīng)濟(jì)效益

單臺(tái)機(jī)械通風(fēng)冷卻塔改造費(fèi)用15萬(wàn)。改造后，因汽輪機(jī)真空度提升每年多發(fā)電30萬(wàn)kwh，循環(huán)水飄零率的下降年節(jié)約生產(chǎn)水5萬(wàn)噸，年直接經(jīng)濟(jì)效益合計(jì)約25萬(wàn)元以上。

本次技術(shù)改造實(shí)現(xiàn)了高性能填料的熱力性能和阻力性能的優(yōu)化耦合、實(shí)現(xiàn)填料分布和填料內(nèi)空氣徑向速度分布的良好匹配，從而大幅改善提高機(jī)械通風(fēng)循環(huán)水冷卻塔的整體熱力性能，使循環(huán)水出口水溫滿足生產(chǎn)工藝要求。