火电机组冷却塔节能改造技术分析

陈宝祥

【摘 要】火电机组冷却塔经过长期运行，塔内的部分填料、喷头、除水器已老化、堵塞、破损或变形，塔下部立柱、人字架及底墩、横梁及进水管等受冷却水侵蚀比较严重。文章介绍了大部分火电机组冷却塔目前存在的主要问题，并针对其问题提出了主要技术改造措施，包括淋水填料改造、除水器改造、冷却塔内除污等，并给出了设备改造后的性能数据及相关评价。

【关键词】冷却塔 火电机组 节能 技术改造

1 火电机组冷却塔存在的主要问题

冷却塔性能恶化对机组出力和供电煤耗的影响非常大，长期低真空运行影响到机组的安全运行。冷却塔效率降低的因素有很多，例如冷却塔塔内的填料、喷头、配水管有不同程度的损坏、积灰和堵塞，塔内存在直径大于100mm的水柱以及冷却盲区，从落水至集水池面的阴影看，存在疏密不均的情况，填料结垢和淤塞较严重，多层流喷头在目前水质条件下极易结垢，而使底盘的泄水孔堵塞，失去了多层溅散的功能，部分喷头底盘脱落，形成水柱，直冲而下，从而降低了冷却效果，导致冷却塔冷却效率降低，出塔水温升高，使凝结器真空降低，影响了机组运行的经济性。

2 大部分火电机组冷却塔改造方案

针对冷却塔出现的问题，对冷却塔实施技术改造有其必要性，改造的方案主要有：

2.1 更换冷却塔塔内的全部填料与喷头

目前，冷却塔塔内的填料、喷头、配水管均有不同程度的损坏和堵塞。从落水至集水池面看，塔内配水系统存在配水不均、填料结垢和淤塞的情况。同时，多层流喷头在现有循环水质颗粒物较多的情况下极易结垢，多数喷头底盘的泄水孔出现堵塞，已失去多层溅散的功能，而部分喷头甚至底盘脱落，形成水柱，从而大大的降低了冷却效果，导致冷却塔冷却效率较低，影响到机组运行的经济性。例如，某厂改造采用溅散性好的TP-Ⅱ型喷头，克服了多层流喷头易堵塞的缺陷，同时对塔内填料层进行了整体更换。

2.2 除水器的改造

更换损坏的除水器材料。自然通风冷却塔较常用的除水器有：BO160-45型、BO145-42型、BO160-50型。例如，某厂除水器弧片采用PVC制成，其规格为BO160-45，除水效率>99%，PVC除水器弧片的物理力学性能符合规定，使用寿命不低于20年。

2.3 清除冷却塔内各处的结垢和淤泥

定期的清除冷却塔内各处的结垢和淤泥可延长冷却塔的运行时间，对冷却塔的安全运行有一定的作用。

2.4 冷却塔立柱防腐

冷却塔立柱防腐技术对于涂料有一定要求：所用涂料应具有产品质量合格证和出厂化验报告；所用涂料应具有以下性能：耐气候老化、耐湿、热，抗寒性能好耐水性能好、具有抗水、汽渗透性、耐酸碱腐蚀、致密性好，附着力强、抗裂、防霉、抗菌和施工简便，干燥快。除此之外，还要做好冷却塔立柱上的青苔、灰尘的清洁工作，这也是冷却塔立柱防腐工作的有效手段。

3 座自然通风冷却塔的设计

3.1 某一号厂#1、#2机组冷却塔

改造前，冷却塔采用S形梯波淋水填料，填料高度为1.25m；塔中央设一个钢筋混凝土矩形竖井，断面尺寸为3.00m×3.00m，内围配水区域关闭时，竖井水位为12.238m。主水槽有两条为双层，其断面尺寸上层为1.20m×1.00m，下层为1.40m×1.00，呈正交布置，竖井内围水槽进口设闸门，（带启闭机操作），用以关闭塔内围区域配水，以适应部分热负荷或机组启动时热负荷过小的情况下的运行要求，及冬季运行的要求。主水槽顶部设有通气管用以排出水槽内的空气。配水管分别由主水槽上下两层接出，上层两条1.20×1.00水槽，负责内围配水，其余四条负责外围配水，配水喷嘴的间距均为1.00m，呈正方形布置。喷溅装置为多层流型喷头。配水管直接悬挂在搁置除水器的梁上。除水器型号为B0-45/160型。塔水池底板设由排泥沟道，池壁处留有排泥车道，在池外设有冲洗水接口，以便进行塔内清除淤泥和清洗。水池内设有溢流管和放空管，循环水进入循环水沟处设有粗栏栅。冷却塔设计参数：当地大气压：814.9hPa；空气干球温度21.4℃；空气相对湿度80%；相应的冷却塔出水温度为：27.32℃；设计进塔空气量： 17352.53t/h。

3.2 某二号厂#1、#2机组冷却塔

改造前，配备一座4000 m2的逆流式自然通风冷却塔。冷却塔淋水填料采用PVC双斜波Ⅰ型，管式配水，布置高度为1米，为二层正十字交错布置，喷溅装置2007年由反射Ⅲ型更换为新型的多层流型喷嘴；除水器采用160-45型玻璃钢除水器；填料托架为水泥结构型式。冷却塔设计参数：干球温度θ=20.1℃、湿球温度：τ=18.6℃，相对湿度?=87% ，大气压力Pβ==81.09kPa，冷却水温降9.02℃。

3.3 冷却塔测试结果评价

冷却塔改造评价的目的是，在相同的测试条件和工况下比较冷却塔的冷却能力，即比较冷却塔的实测冷却水温降与设计冷却水温降。同时，还要比较改造前后出塔水温与环境干球温度的差值。根据实测工况参数，按设计或制造单位提供的冷却塔热力性能曲线或公式，计算出实测参数下冷却水温差 与该工况下的实测冷却水温差 之比，按下式计算评价指标：

4 改造前后热力性能及经济性

4.1 改造前后热力性能试验

上述4座自然通风冷却塔技术改造前后都进行了热力性能试验，其试验结果如表1。

由表1看出，改造后的冷却塔实测冷却能力都超过了设计工况要求：某一号厂#1提高了27%；某一号厂#2提高了34%；某二号厂#1提高了8.492%；某二号厂#2提高了12.034%。从结果可以看出改造后的冷却塔的冷却能力大大提高，按照冷却塔试验规程的评定标准：冷却能力大于105%，则视为超过设计要求。

4.2 改造前后出塔水温比较

表2列出了4座冷却塔改造前后的出塔水温比较，改造后一般都降低了7 ～12℃左右，冷却塔采用PVC塔芯材料后，出塔水温都比设计出塔水温值低，说明冷却塔淋水材料的效果较好。

4.3 改造后的经济性

冷却塔造后，机组真空值提高，煤耗可降低，按照某二号厂#1计算，经改造后冷却塔夏季出水温度降低7.72℃左右，真空可提高0.32kPa。由于夏季较高的空气温度会使冷却能力下降，降低机组真空，根据近年来的机组运行统计，机组真空在每年的四月初至十月末偏低，每年产生效益的小时数为：7×30×24=5040h；如果机组负荷率按额定负荷的80%来计算，机组在7个月中的发电总量为：300000×0.8×5040≈1.209×106MWh；按照真空提高0.32kPa，煤耗降5.8g/kWh来计算，每年可节约标准煤：1.209×106×5.8=7012.2t，标准煤价格按500元/t来计算，每年可节约资金350.61万元。

5 结语

节能改造后，性能试验的环境温度降低，有利于冷却塔的运行和冷却效果的提高。冷却塔冷却效率提高，冷却能力超过设计要求，机组出力增加，机组真空明显提高，发电成本降低，发电效益增加， 有利于机组的长期安全经济运行。而且，淋水填料、淋水托架、配水不均等问题也得到了解决，冷却塔的冷却效率提高，改造后机组真空明显提高，发电成本降低，发电效益增加，有利于机组的长期安全、经济运行。建议今后定期对冷却塔配水、淋水填料、除水器、喷头等进行检查，对循环水质、冷却倍率进行严格控制，保持冷却塔的冷却效果处于最佳状态。

参考文献：

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