浅谈冷却水塔防冻挡风板改造对机组经济性的影响

王鹏 李东明（抚顺石化公司热电厂）

浅谈冷却水塔防冻挡风板改造对机组经济性的影响

王鹏 李东明（抚顺石化公司热电厂）

针对抚顺地区冬季平均温度在-20℃左右，抚顺石化公司热电厂冷却水塔冬季运行存在结冰问题，通过分析结冰原因及危害，对冷却水塔进行了防冻改造，即在冷却水塔人字柱外侧安装四排固定支架，再将挡风板安装到固定支架上，改造后防冻效果显著，大幅度减少了冷却水塔各部位的结冰现象，提高了冷却效果，有效地改善了冬季汽机运行真空，减少了冷却水塔维修、维护费用，降低了发电煤耗，节能效果显著。

冷却水塔 结冰 防冻 挡风板

1 引言

抚顺石化公司热电厂是公司直属管理的自备电厂，主要担负着向抚顺石化公司东部石油二厂、乙烯、腈纶、合成洗涤剂等厂提供蒸汽、电力、除盐水任务。

热电厂现有7台汽轮发电机组，总装机容量186MW，均为热电联产机组，年发电量9×108kWh。共有3台冷却水塔，均为双曲线简式钢筋水泥结构，单塔出力50MW，塔高65m，淋水面积2000m2，采用自然通风逆流式冷却，薄膜式淋水方式，槽式配水。

北方地区热电厂冷却水塔冬季运行普遍存在结冰问题，结冰会影响冷却水塔的使用寿命，增加冷却水塔维护费用，威胁机组安全运行。抚顺地区冬季平均温度在-20℃左右，机组投运以来，冷却水塔的防冻问题一直没有得到很好解决。

2010、2011年抚顺石化公司热电厂分别对2、3号冷却水塔安装挡风板改造，通过2010、2011年冬季运行情况对比分析，改造后大幅度减少了冷却水塔各部位的结冰现象。

2 存在问题

冷却水塔自投运以来，在冬季运行期间均有不同程度的结冰现象，严重时出现冷却水塔人字柱钢筋保护层脱落，钢筋裸露，导致冷却填料层损坏或脱落，甚至威胁到冷却水塔的安全运行。如果气温突然下降，冰柱由循环水水池内侧支柱一直冻到冷却水塔顶部，不仅影响机组运行真空，也直接影响冷却水塔使用寿命，一旦结冰越结越大，最后可能堵死进风口，给机组运行安全性、经济性均带来不利影响[1]。

3 结冰部位及原因

1）冷却水塔的进风口处。热电厂冷却水塔的内壁下缘或者在挡水檐下边缘结冰，见图1。由于经常淋不到热水或水的流速较小，外边冷空气又以比较高的流速从进风口上缘进入塔内，形成一道薄冰帘，严重者连人字柱一起将进风口的大部分封堵。

图1 水塔内壁结冰现象

2）填料及支撑梁上。当机组负荷减少，循环水温或流量降低及气温突降时，填料下端部位及支撑梁柱上就容易结冰，见图2。

图2 填料及支撑梁上结冰现象

4 结冰的危害

1）影响冷却水塔的冷却效果。冷却水塔的进风口结成冰帘以后，进风面积减小，造成进风量减小，进而影响冷却水塔的冷却效果。填料处结冰后，影响到填料的效率，降低了冷却水塔的冷却效果。

2）增加了结构的载重负荷。结冰后，增加了结构的荷重，填料部分结冰后，会造成填料塌落，以前由于冷却水塔结冰，多次发生填料脱落，造成循环水回水不畅，对机组安全运行产生影响。

3）降低结构的使用寿命。混凝土的多次冻融会减少使用寿命，尤其在有裂缝的部位，更易造成混凝土的破坏。

4）增加劳动力及危险性。冷却水塔结冰后，通常需要人工用长铁杆将结冰打掉，不仅笨重而且容易发生落冰砸人的危险[2]。

5 采取的措施

1）分水槽进行封堵。为防止冬季启停机或低负荷时冷却水塔填料结冰，热电厂对冷却水塔中心填料部分的分水槽进行封堵，达到最冷天气时，适当增加水塔外围填料部分的通水量，既能保证水量充足，还可以使冷却水塔中心的填料部位形成高密度的环形降水区，降低了穿过外围填料的气流密度，增强水塔外围填料部分防冻能力。

2）在人字柱外侧安装挡风板。为防止冬季结冰导致坠落填料，在水塔人字柱外侧安装挡风板。挡风板采用玻璃钢材料制成，为便于根据天气调整循环水温度及悬挂，可分为上下两层或多层，上层板的顶部高出进风口上檐100~200mm，防止从进风口上檐进冷风。在下层板上可开一个或多个开启、关闭的窗口，用于调整风量。气温高于-10℃时，通过减少水塔挡风板来控制循环水温度在要求范围内。气温低于-10℃时，通过增加挡风板来控制循环水温度在要求范围内。减少挡风板时优先摘被风面，增加挡风板时优先挂迎风面[3]。

6 改造效果及结论

1）通过2010年、2011年冬季分析对比，加装挡风板后，结束了长期困扰热电厂冷却水塔安全经济运行的生产技术难题，见图3。通过加装挡风板后防冻效果显著，有效控制了冷却水塔各部结冰，达到了预期的目的。

图3 加装挡风板后图

2）提高了冷却水塔冷却效果，有效地改善汽机运行真空，使机组真空保持在一个较为合理、稳定的范围，汽机真空平均升高0.5kPa，降低发电煤耗1g/kWh，按机组冬季平均发电量3.5×108kWh，入厂煤单价800元/t计算，年节约煤量350t，降低生产成本28万元。

3）减少由于结冰和冻融情况给冷却水塔使用寿命造成的损失，大幅度减少冬季人工工作量，减少了维修、维护费用，年平均节约费用20万元。

热电厂通过对冷却水塔安装挡风板，为企业带来了很大的经济效益，为解决北方同类型冷却水塔的防冻及节能问题做了有益的探索，所以具备一定的推广价值。

[1]赵振国.冷却塔[M].北京:中国水利水电出版社,1997: 1-5.

[2]周怀春.汽轮机设备及系统节能[M].北京:中国电力出版社,2008:270-273.

[3]史月涛.汽轮机设备与运行[M].北京:中国电力出版社, 2008:73-79.

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.07.017

2012-04-25）

王鹏，2007年毕业于沈阳工程学院（热能与动力专业），现在抚顺石化公司热电厂生产运行部从事汽轮机专业技术管理工作，E-mail：wp135@petrochina.com.cn，地址：辽宁省抚顺市东周区东周大街30-12号，抚顺石化公司中热电厂生产运行部，113004。