某电厂采用高位收水塔后的效果及存在问题分析

（中国能源建设集团辽宁电力勘测设计院有限公司，辽宁 沈阳 110179）

1 高位收水冷却塔技术

1．1 基本情况介绍

重庆万州发电厂新建工程在国内1000MW机组首次采用了节能降噪效果显著的高位收水冷却塔（据说华北电力设计院总包的合肥2×1000MW工程已率先应用）。

高位收水冷却塔技术可有效地减少循环水泵的静扬程并降低冷却塔淋水噪音，相比常规冷却塔每台机组循泵电动机功率减少约3400kW，噪音可减少约8～10dB(a)，从而大幅降低运行电耗及噪音治理费用。通过比较，采用高位收水冷却塔后，两台机组循环水系统综合投资比常规塔系统虽高约7722万元，但年运行费用可降低991万元。

国内江西彭泽核电站也拟采用高位收水冷却塔，该项目在2009年已与哈蒙公司签订合同，拟建高位收水自然通风冷却塔，塔高达215m，并已由哈蒙公司与国核院合作完成设计工作，该塔建成后将成为世界上最高的冷却塔。而由法国电力公司和比利时哈蒙冷却塔公司，20世纪70年代末合作设计了一套节能型冷却塔。这主要是因为常规塔的冷却水，都是经填料自由落下的高度（即雨区）大，让常规的冷却塔供水高度比较高，从而需要使用功率很大的水泵才能满足冷却塔的供水需求。因此，他们在常规的冷却塔现有的基础上，以减少循环水系统的电能消耗为目的，研究出一种能够降低供水高度的节能型冷却塔，名叫“逆流式自然通风高位收水冷却塔”。

图1 高位收水冷却塔淋水、集水单元示意图

常规的冷却塔使用的都是自然通风手段，而自然风速在使用的过程中并不稳定，特别是填料后，从高空坠落至集水池的水流不但很大程度上会影响及水池的消能作用，还会产生极大的噪音污染。

而逆流式高位收水冷却塔主动取消了常规塔底部的混凝土集水池及雨区，通过填料下端的收水斜板和收水槽将落下的水汇集到高位集水槽，并使用配备的高位收水装置将冷却后的循环水，经由高位收水装置截留并汇入到循环水泵房进水间，再经过循环水泵升压后送回主厂房，进行循环使用。其中，高位收水冷却塔的高位集水槽间的高差远远小于常规塔及雨区的高度，产生的噪声更小，并且更加的节能、环保。逆流式高位收水冷却塔不但能提高资源利用效率，还符合现时代社会对人类发展活动提出的“绿色节能，低碳环保”的发展概念，提高了高位收水冷却塔的生命力。

1．2 高位收水塔所具备的特点

（1）高位收水。高位收水冷却塔使用的关键技术，就是使用高位的收水装置取代常规冷却塔底部的集水池及雨区。常规冷却塔的集水槽因为落差大，为了防止坠落的水流溅射出集水槽，通常会将水面做得比较宽的宽浅型水池。而高位收水塔的集水槽因为落差小，所以不用担心水流落下的动能问题，使用的是水面较小的窄深型水池。而高位冷却塔的收水装置主要包括有收水斜板和收水槽二部分，收水装置安装于进风口与填料之间，安装高度在3m左右，其余的装置迎合常规的冷却塔保持一致。

（2）塔体尺寸。高位收水冷却塔和常规冷却塔在相同的冷却效果下，高位收水塔的落水高度和落水的范围都比常规塔要小，而高位收水塔的进风口高度比常规塔的增加，由此让填料层的位置也上移了一部分，让冷却塔的淋水面积减小。因此，高位收水冷却塔整体的尺寸比常规冷却塔的小一点。

（3）低噪音。高空坠落的水流声音，是所有冷却塔产生的噪声污染的主要来源。整个过程主要是从高空下落的冷却水撞击集水池产生的淋水噪音，而冷却水的下落的高度越高，产生的噪音也就越大，就像自然景观中的瀑布。而高位收水塔因为取消了集水池，改用收水斜板和集水槽，不但降低了冷却水自由下落的高度，还让冷却水下落的区域在冷却塔的筒壁里，形成天然的隔声墙，通常可降低8～10dB（A）的噪音排放。

（4）循环水系统。高位收水冷却塔的技术核心是即尽可能的减少雨区自由下落的水流高度。因此，高位收水冷却塔和常规冷却塔的循环水系统相比较，高位收水冷却塔的循环水系统需要具备高位收水冷却塔的循环水泵扬程低、循泵房进水间的高水位、泵房的布置、循环水沟的布置都应该围绕进水间的高水位进行布置，以满足高位收水冷却塔的核心技术要求。

（5）吊装安装技术高。由于增加了高位收水装置，大部分的设备装置都是采用的吊装安装技术，相关的配水管、填料、收水斜板、收水槽都需要进行吊装安装。因为安装的工程都在高空，对于吊装的荷载大，对吊装技术和设备材料的质量都要求很高的可靠性要求，对吊装的技艺要求很高，这也在无形中提高了冷却塔的安装技术难度。

（6）高效节能。前面已经提到过，高位收水冷却塔是将冷却塔的淋雨区散热取消，即将淋水填料落下的淋水在填料下不远处收集，并通过集水槽和水泵让冷却水重新进入进水间，进行冷却水的循环使用。通过这样的措施，不但能有效地节省冷却塔所消耗的扬程，也不会带来太大的冷却效果的损耗。这主要是因为冷却塔的散热区域主要是填料区，填料区的散热占冷却塔总散热量的70%～80%，而淋雨区不但占据的冷却效果少，而带来的空气阻力却站冷却塔内的40%风阻，采用高位收水后，虽然会减少淋雨区带来的散热量，但也会让冷却塔内的空气阻力大大减低，完全可以弥补淋雨区的散热。

图2

而高位收水塔作为一种节能型的冷却塔，它主要的特点是无论冷却塔的大小，其供水的几何扬程是保持不变的，而常规塔的几何扬程与塔大小有关系。因此，高位收水冷却塔相比常规冷却塔，更加高效节能。

表1

（7）换热性能。冷却塔中的雨区的换热仅为全塔换热的小部分内容，而常规冷却塔的雨区冷却效果占全塔总冷却效果的15%～20%，却产生40%的风阻。高位收水冷却塔因为增加了高位收水设施，缩短了雨区的距离，收水斜板的设置也阻挡了部分进风面积，减少了雨区的通风阻力。

由于高位收水塔的进风口高度比常规塔要高出一部分，相对于常规冷却塔的进风阻力减小，而塔内的风速也会有所提高。同时，也会让高位收水塔内的进风内容更均匀，让冷却塔内的中心区域温度和外圈温度基本一致，在一定的程度上改善了冷却塔的冷却效率。

通过相同的塔总高度、相同填料、出口直径、喉部直径等等，高位收水塔和常规冷却塔的综合数据进行比较，高位收水冷却塔的出水水温比常规塔的低0.3～0.4℃。

上述为重庆万州电厂的高位收水冷却塔的情况介绍。

2 湖北某电厂采用高位收水塔后的效果及弊端

2．1 湖北某电厂采用高位收水塔后的效果

湖北某电厂冷却塔经优化后确定冷却面积为9000m2，采用常规塔时进风口高度10m，冷却塔高度150m，填料高度1.25m，供水高度16m。采用高位收水冷却塔时确定冷却面积为9000m2，进风口高度12m，冷却塔高度150m，填料高度1.25m，供水高度9m。采用高位收水冷却塔除有万州电厂所述的各项优点外，经计算，每台循环水泵可节约7m的水泵杨程，每台水泵可节电700kW，每机可节电1400kW，两机可节电2800kW，全年共计节电1260万度电。

2．2 湖北某电厂采用高位收水塔目前存在的问题

目前国内高位塔收水装置尚处于科研及试验起步阶段，还不具备自主供货能力，需依赖国外供货商整体提供包括高位收水装置在内的塔芯材料并提供整塔性能保证，加之目前仅比利时哈蒙公司独家拥有高位收水技术，不具竞争性，价格、采购及供货周期不易控制，还可能影响工程进度。

综合上述原因湖北某工程暂不推荐采用高位收水冷却塔。