排烟冷却塔采用两机一塔还是一机一塔的选择

刘务波

(广东粤电中山热电厂有限公司,广东中山 528445)

排烟冷却塔采用两机一塔还是一机一塔的选择

刘务波

(广东粤电中山热电厂有限公司,广东中山 528445)

330MW燃煤供热机组循环水有开式、闭式循环两种,目前由于环保要求,为减少热污染,很少允许采用开式循环,闭式循环一般选择自然通风冷却塔。本工程由于航空限高的原因,不能上常规的烟囱,因此选择烟气通过自然通风冷却塔来排放(即烟塔合一技术),以满足环保要求。

330MW 供热机组 烟塔合一 抬升 扩散 热负荷

某工程新建两台330MW燃煤供热机组,因地方民航规定限高147．6米,而常规电厂的烟囱高度通常在200米以上,因此无法建设烟囱排放锅炉烟气以满足扩散的要求。

为保证项目能够顺利建设,同时满足烟气抬升、扩散的要求,决定取消烟囱,采用烟塔合一方式排放脱硝、脱硫后的烟气。烟塔合一方式能节省烟囱、烟气再热系统等土建及设备初投资和运行维护费用;与常规烟囱相比能提高烟气的抬升高度并降低污染物的落地浓度,国内已有成功的案例。

烟塔合一技术,国外对该技术研究的时间为25年以上,国内也有10多年左右,但国内最近才开始真正实施。针对某工程,国外某著名公司曾建议采用两机一塔的技术,可以大大减少冷却塔的占地面积,减少防腐施工面积和费用,从而减少项目的投资。下面就某工程采用两机一塔还是一机一塔方案,从可行性、维护、投资等进行论证：

1 有能力设计烟塔的公司及业绩

国外主要有德国GEA能源技术有限公司和国际热能工程技术有限公司(简称SPX公司)。原具有该技术的德国巴克一杜尔能源技术、哈蒙公司、马利公司均已经被SPX收购。据悉,GEA有约7座烟塔业绩,SPX有约24座烟塔的业绩。

国内有北京国电华北电力工程有限公司,业绩有三河电厂二期工程4500m2排烟冷却塔(2座),另与GEA合作设计了北京高碑店热电厂排烟冷却塔(1座)。

2 国内外常规冷却塔、烟塔两机一塔现状

常规冷却塔：国内外火电厂大容量机组基本采用一机一塔配置。国内有少数火电厂小机组采用两机一塔,但100MW以上机组仅江西贵溪2×125MW采用两机一塔,配置4000m2自然通风逆流塔。国外火电厂有常规两机一塔的实例,但数量比较少。如德国Lingen电厂(2×400MW)、Wolfsburg电厂(2×130MW)、Gersteinwerk电厂(2×400MW)、Voerde电厂(2×707MW)、美洲的阿拉巴马米勒电厂(2×600MW,塔高168米)。

烟塔：据不完全统计,目前世界上的烟塔大约有50座,其中湿式自然通风冷却塔大约占95%,干冷塔占5%;1980～1990年建造或改造的大约占40%,1990～2000年建造或改造的大约占40%,2000年后的大约占20%;建于德国的烟塔大约占70%,其他国家大约占30%;按装机容量分,单机容量为200～600MW的大约占50%,600MW以上的占50%。据悉,没有烟塔合一的两机一塔的实例。

表1

表2

3 技术可行性

作为烟塔,有两个性能必须得到保证,一是循环水的冷却效果,二是烟气抬升扩散效果。要保证烟气排放扩散效果的前提是循环水量不小于总量的50%、热负荷不小于30%、出塔烟气流速不小于3m/s。

针对两机一烟塔,专题咨询GEA、SPX公司和北京国电华北电力工程有限公司,前两公司针对某工程进行了计算,计算结果如下：

3.1 GEA公司:初步计算结果表明两机一塔是可行的。塔的技术参数如表1

3.2 SPX公司

从冷却塔的设计经验看,通常情况下,塔高一般是淋水填料处直径的1．4～1．5倍左右,两机一塔方案的设计水量是81522t/h,从冷却塔设计方面考虑没有问题,考虑海水倒灌影响,经计算,淋水面积应在11000m2左右,塔高应不小于165m。另：两机一塔的方案不利于机组的运行和维护,烟塔合一冷却塔由于烟气的影响,无法在冷却塔运行的情况下进行维护和检修,而此类冷却塔的维护量又多于常规塔的维护量且维护时间长,如冷却塔需要维护,两个机组需要同时停机,对供热的影响较大。

3.3 北京国电华北电力工程有限公司

两机一塔方案,存在以下不确定因素和风险：

(1)没有300MW及以上机组采用带烟气排放的两机一塔的业绩,持别是热电厂的业绩,国内也没有较大机组两机共用一塔的先例。

(2)一旦冷却塔投入运行,正常的运行维护困难,将无法进行大修(更换淋水填料、喷溅装置、内壁防腐等,尤其是内壁防腐)。据介绍,国外某电厂因冷却塔内壁防腐涂层的脱落,而导至刚刚投产3个月的电厂不得不被迫停机。如果采用两塔合一的方案,一旦冷却塔出现问题,将直接影响两台机组的正常发电和供热。运行和检修的灵活性差。

(3)在冬季运行时,如果只有一台机组供热工况下运行,通过冷却塔排放的烟气将不能达到环保的排放要求。按公司过去的经验,对于供热机组的排烟冷却塔,通过计算分析,当循环水的水量不小于总量的50%、热负荷不小于30%,出塔流速不小于3m/s时不会对冷却塔排烟产生影响。显然,这些条件对于两机一塔方案是难以满足的。

4 排烟冷却塔的维护比较（见表2）

5 投资分析(一机一塔为方案一,两机一塔为方案二)

(1)防腐费用：①采用外国技术,方案一约为3500—4200万元,方案二比方案一约能节约1050-1260万元;②采用国内技术,方案一约为1055万元,方案二比方案一约能节约316．5万元。

(2)土建费用：方案二比方案一节约费用应少于360万。

(3)烟道费用：两方案比较,估计烟道长度不会有较大差别。

(4)填料费用：两方案比较,冷却塔的冷却面积都不会有较大的差别。

(5)循环水管费用：方案二比方案一复杂,暂作忽略计。

(6)征地及地基处理费用：节省用地费用300万元,软基处理节省78．5万元,回填土157万元。

(7)设计费用：两方案比较,暂作忽略计。

结论：方案二比方案一约节约费用1950万左右(不包括设计费用)

6 两机一塔方案的风险分析

①无法确定两机一塔方案是否可行;②烟气抬升、扩散得不到保证;③塔壁开孔(两个),增加设计、施工难度;④运行和维护灵活性差;⑤烟塔的两个主要性能难以两全：循环水的冷却效果和烟气抬升效果。

7 结语

综合以上分析,为保证项目的成功,减少环评通过的难度,方便今后的运行维修,不建议采用无可靠业绩的两机一塔方案,建议实施一机一塔方案。