化工企业余热发电循环水冷却塔技术改造

姜林友

（铜陵有色金属集团股份有限公司，安徽 铜陵 244000）

铜陵有色铜冠冶化分公司硫铁矿制酸余热发电工艺中，冷凝器、冷油器、空冷器等发电辅助设备在运行过程中需要冷却循环水的降温保证设备的正常的运行，合适的循环水水温能保持发电设备的高性能运行，如冷油器中润滑油的合适温度可提高冷凝器的真空度间接提高汽轮机的发电效率，合适的循环水温度可连续快速的将排气口的蒸汽冷凝为液态水。机械通风冷却塔以大气作为冷却介质。冷却塔内有两股流体，即水和空气混合使水冷却，部分水汽化放出蒸发潜热，并随空气一起将蒸发潜热带走。在实际运行过程中，冷却塔风机叶片旋转带动周围空气的向上运动，源源不断的空气带走因冷凝器、冷油器等设备换入的热量，从而降低进入机械通风冷却塔的循环水温。为了保证各辅助设备合适的进口循环水温，需要保持机械通风循环水冷却塔中配水系统填料收水器等各设备的稳定运行和良好的散热。

1 循环水冷却塔结构及存在的问题

1.1 结构

铜陵有色铜冠冶化分公司循环水配套4台机械逆流式循环水冷却塔由中国瑞林工程技术有限公司设计，其中两台由海鸥公司供货安装，另外两台由江苏宏运冷却设备有限公司供货安装。该冷却塔组单塔尺寸11.8m×11.8m，配置Φ8000mm风机，90kw电机驱动运行。

1.2 存在的问题

收水器结构陈旧，收水效率低，漂水严重，加重了对塔内风电机的腐蚀；配水管路长久运行有部分锈蚀结垢，易造成配水系统的不畅和配水孔的堵塞，且喷头为蜗壳式喷头，随着塔内压力的变化，易造成配水不均匀；填料层结垢严重，部分填料块破损，导致冷却塔热交换效率低下，冷却塔热交换能力大幅下降；风机常年在高湿度的情况下运行，减速机和风机的腐蚀严重，对整体构件及稳定性和长期运行带来不利，冷却塔循环水出口水温长期35℃以上运行。同时对作业人员的日常管理维护安全性带来缺陷。

2 改造内容

在充分利用原有冷却塔基础上，保留原塔基础，对塔芯部件及部分动力系统进行改造，具体如下：

2.1 收水器

拆除原有收水器，更换全新的SJ型加筋弧形收水器，材质为PVC，保证整塔漂水率在国标允许范围之内。收水器由相应分块排列布置，遇梁、柱异形处进行相应调整到位；该收水器能够有效减小冷却塔风机系统内的水气，减少风机叶片在旋转时与水气发生的磨损，提高风机系统的实用寿命。该收水器有效降低冷却塔的飘滴损失，减少了循环水系统的补充水量，很好的节约了水资源。

2.2 配水系统

拆除原有配水系统（保留进水主管），更换全新的配水支管，材质为U-PVC，形式为管式配水，采用NS型，管式对称布置喷头，喷头应压力适应范围广，不易堵塞，其与布水管应连接牢固，不脱落，有较强的抗冲击能力，保证配水系统长期安全运行，在80℃气温条件下不软化变形，强度高，使用寿命长；在配水管的主管和支管下部应装有喷头，保证配水系统最低点均有泻水点，以防止设备停运时管道积水和运行时管道污物沉淀，避免了配水管道进行人工清洗的麻烦，在浊度小于300ppm非粘性水质中能全天候安全运行。

2.3 更换IC-AC型薄膜填料

拆除原有填料，更换全新的IC-AC型薄膜填料，高度为1.36m，该填料专为工业净水塔所设计。保证填料的力学性能和各项指标均达到或超过国家电力行业标准——DL/T 742－2001《冷却塔塑料部件技术条件》。在冷却塔中，淋水填料的散热能力占整个冷却塔冷却能力的80%以上，所以淋水填料的选用在冷却塔设计中显得至关重要。填料的选择应高效低阻，同等气水比的条件下，其冷却能力应高于常规双梯波填料，亲水憎油性能优越、耐温差变化及耐湿热老化性能优异，在65℃条件下时不发生几何变形，在-40℃条件下不破碎、不脆裂，优越的阻燃性能，阻燃性能符合美国ASTM E84＜25的规定。

2.4 对风机系统进行现场除锈防腐

经现场勘察，风机系统中的调整座以及轮毂是腐蚀最为严重的部位，本次采用的是对风机系统进行现场除锈防腐，以减缓风机系统的腐蚀。

3 改造目标

（1）提高冷却塔漂水效率，保证改造后的冷却塔飘水率低于国标允许值；

（2） 提高冷却塔的配水均匀，喷头工作安全可靠，不脱落，保证冷却塔填料层水气热交换充分进行；

（3） 恢复冷却塔热工性能，满足生产要求，循环水出口水温达到33℃以下；

（4）提高冷却塔稳定性，保证冷却塔长期安全运行。

4 改造效果

布水均匀稳定。改造后的铜陵有色金属集团铜冠冶化分公司的机械强制通风循环冷却塔外观整体整洁，收水器及配水系统布置规范，布水管网设计合理，进风口淋水分布均匀；配水管喷头喷淋效果明显，喷淋水分布填料各位置，无死角，进出口循环水温温差明显提高，经现场测试冷却塔循环水出口水温达到33℃设计条件。

5 经济效益

单台机械通风冷却塔改造费用15万。改造后，因汽轮机真空度提升每年多发电30万kwh，循环水飘零率的下降年节约生产水5万吨，年直接经济效益合计约25万元以上。

本次技术改造实现了高性能填料的热力性能和阻力性能的优化耦合、实现填料分布和填料内空气径向速度分布的良好匹配，从而大幅改善提高机械通风循环水冷却塔的整体热力性能，使循环水出口水温满足生产工艺要求。