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火電機(jī)組冷卻塔芯設(shè)備的節(jié)能技術(shù)改造

文檔作者：蔣尋寒張貴杰高晉柏文檔來源：安徽省電力科學(xué)研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2022年02月25日
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第卷第
年月
節(jié)能減排
火電機(jī)組冷卻塔芯設(shè)備的節(jié)能技術(shù)改造
蔣尋寒張貴杰高晉柏
安徽省電力科學(xué)研究院安徽合肥
摘要： 國內(nèi)火電機(jī)組配備的冷卻塔容量一般偏小影響機(jī)組能耗； 本文結(jié)合實際案例， 介紹一些有推廣價值的冷卻塔芯
設(shè)備改造新技術(shù)給出了預(yù)期的節(jié)能故果。
關(guān)鍵詞： 火電機(jī)組
； 冷卻塔節(jié)能改造； 填料； 配水； 十字隔墻
； ； ；
由于國內(nèi)的資源稟賦和電網(wǎng)調(diào)峰需要， 就國這些汽輪機(jī)來講是符合； 而國內(nèi)數(shù)量更大的排
內(nèi)發(fā)電設(shè)備總?cè)萘亢桶l(fā)電量而言， 燃煤火電機(jī)組汽級別汽輪機(jī)， 設(shè)計余速損失要小得多，
占壓倒優(yōu)勢的現(xiàn)狀年內(nèi)難以改變。因此， 燃煤相應(yīng)地， 背壓變化對機(jī)組能耗的影響要大得多， 數(shù)
火電機(jī)組的節(jié)能降耗，
一直是國家節(jié)能戰(zhàn)略中的量極少的排汽級別汽輪機(jī)則正相反。
關(guān)鍵組成部分之一
。對于臺機(jī)組供電因此冷卻塔、循環(huán)水泵、凝汽器等冷端設(shè)備的容
煤耗降低則每年節(jié)約燃煤價值約萬量， 應(yīng)和汽輪機(jī)低壓缸配置相適應(yīng)， 作綜合的設(shè)計
元因此火電機(jī)組節(jié)能有重要意義。優(yōu)化， 這是國內(nèi)目前新建機(jī)組設(shè)計中問題比較多
國內(nèi)火電機(jī)組中， 絕大多數(shù)配備閉式循環(huán)水的領(lǐng)域％ 無論如何冷卻塔性能對機(jī)組能耗肯定
系統(tǒng)， 配置自然通風(fēng)逆流式冷卻塔。冷卻塔的參數(shù)有重要影響。
配置、設(shè)備狀態(tài)， 對火電機(jī)組的能耗有重要影響，
（ 安徽省內(nèi)有很多配備閉式循環(huán)水系統(tǒng)的
但直是容易忽略的領(lǐng)域。因此，有必要對國內(nèi)外機(jī)組也有很多機(jī)組配置開式循環(huán)水系統(tǒng)， 以長江
冷卻塔的設(shè)計、制造、運(yùn)行、維護(hù)、改造等方面的進(jìn)為水源。這兩種系統(tǒng)的典型數(shù)據(jù)如表， 機(jī)組容量
展和成功經(jīng)驗進(jìn)行必要的梳理， 以促進(jìn)國內(nèi)火電相同時， 凝汽器換熱面積和循環(huán)倍率差異較小。因
機(jī)組的節(jié)能降耗。本文結(jié)合實際案例， 介紹相關(guān)的此， 結(jié)論很明確， 由于循環(huán)水溫差別較大， 配備閉
有推廣價值的改造技術(shù)和項目。式循環(huán)水系統(tǒng)的機(jī)組， 額定背壓結(jié)果相對明顯偏
± 低， 實際背壓條件比開式循環(huán)水系統(tǒng)差得多。因
冷卻塔性能對機(jī)組能耗的影響
此， 對于新機(jī)組設(shè)計， 需要適當(dāng)增加冷端設(shè)備容
傳統(tǒng)上一般認(rèn)為， 滿負(fù)荷條件下， 出塔水量， 包括冷卻塔的容量； 對于現(xiàn)役機(jī)組應(yīng)盡可能
溫降低°
， 則機(jī)組煤耗降低這是一種提高冷卻塔的能力， 降低出塔水溫。
不準(zhǔn)確的說法。表安徽省內(nèi)不同循環(huán)水系統(tǒng)的典型數(shù)據(jù)
不同的汽輪機(jī)’ 設(shè)計余速損失不同， 則
背壓對機(jī)組能耗的影響差異較大。就國內(nèi)慨而循環(huán)水溫賦
言， 引進(jìn)型汽輪機(jī)一般是排汽設(shè)計， 閉式循環(huán)水系統(tǒng)
搭配末級葉片， 那么傳統(tǒng)上的認(rèn)為對于開式循環(huán)水系統(tǒng)
￡第卷第期
“
年月
注： 根據(jù)冷卻塔設(shè)計數(shù)據(jù)機(jī)組滿負(fù)荷年平均氣象數(shù)據(jù)循不易形成水滴， 增加了淋水填料的有效散熱面積，
環(huán)水泵全開等條件計算得到。延緩水流在填料表面的滯留時間， 從而提高冷卻
一般地， 國內(nèi)外額定背壓的設(shè)計計算流程效率。最新的產(chǎn)品， 是填料的兩面都是親水的， 效
是一致的， 對于閉式循環(huán)水系統(tǒng)， 額定背壓結(jié)果果更好。根據(jù)些電廠的運(yùn)行數(shù)據(jù)， 親水填料可使
般偏向樂觀， 投產(chǎn)后實際平均背壓明顯偏高。因出塔水溫降低。
此， 近年來冷卻塔的相關(guān)改造逐步受到重視。
（ 根據(jù)塔內(nèi)空氣流速、溫度場分布， 國內(nèi)少
數(shù)科研單位進(jìn)行了數(shù)值模擬， 根據(jù)結(jié)果， 引入了不
總體情況向有不同的高度外圍空氣流速快， 則增加填料厚
和歐洲機(jī)組相比多數(shù)情況下， 國內(nèi)火電機(jī)組度， 中心區(qū)空氣流速慢’ 貝相當(dāng)較小的
冷卻塔的容量是偏小的， 技術(shù)方面達(dá)到了國際主度， 減少阻力， 增加傳質(zhì)效果。這樣， 在略微增加填
流水平， 但和最先進(jìn)的水平相比， 還有些差距。
料體積的條件下’ 填料出口空氣流速趨于致，
日本的部分和美國的全部， 電網(wǎng)周波為填料的作用得到更充分的發(fā)揮， 降低出塔水溫。
因此汽輪機(jī)排汽面積普遍較小； 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的已經(jīng)有成功的案例。這項工作在國內(nèi)起步不過數(shù)
結(jié)果， 是冷端設(shè)備包括冷卻塔的容量都比我國的
小。因此國內(nèi)大量現(xiàn)役火電機(jī)組， 由于汽輪機(jī)排罾。
汽面積較大需要在冷端設(shè)備的運(yùn)行和改造上下（ 國內(nèi)大型機(jī)組的冷卻塔， 都使用塑料填
功夫盡量彌補(bǔ)設(shè)備容量配置的不足； 而新建機(jī)料， 廉價、輕便、熱力能優(yōu)良， 但塑料材質(zhì)有老
組， 需要重視汽輪機(jī)冷端設(shè)備參數(shù)的均衡配置，
化、變形、碎裂、防凍、污泥游積等問題； 因此， 在檢
這是國內(nèi)火電機(jī)組節(jié)能設(shè)計中， 尤其是排汽面積修中更換損壞的填料， 甚至大修中全部更換為性
很大的排汽級別汽輪機(jī)中比較普遍能更好的填料， 是電廠節(jié)能工作中不可忽視的重
的問題。要內(nèi)容。
側(cè)風(fēng)的影響和對策
冷卻塔換熱的是在淋水填料中冷卻塔時時會受到側(cè)風(fēng)的影響， 背風(fēng)面進(jìn)
完成的因此提髙填料的換熱性能， 就成為重要的風(fēng)量大大減少， 同時有“ 穿堂風(fēng)”
。根據(jù)試驗和數(shù)值
設(shè)計目標(biāo)。此外增加強(qiáng)度、防止碎裂、提高防凍能模擬中等強(qiáng)度的側(cè)風(fēng)影響最大。國內(nèi)外常見的應(yīng)
力等， 也是需要考慮的重要因素。對措施有： 在填料下方設(shè)置十字隔墻， 防止出現(xiàn)
國內(nèi)于上世紀(jì)年代初， 引進(jìn)哈蒙冷卻
“ 穿堂風(fēng)， 可有效削弱側(cè)風(fēng)的影響。應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)爻?
塔技術(shù)， 全面應(yīng)用于國內(nèi)的大型火電機(jī)組， 由原來巧
風(fēng)向， 妥善安排十字隔墻的方向盡可能使其平
的木質(zhì)和水泥網(wǎng)格填料發(fā)展成為陣容龐大的塑料行或垂直于風(fēng)向。另外， 實體隔墻， 在小風(fēng)時效果
填料系列。經(jīng)過近年的發(fā)展， 國內(nèi)常用的填料較好； 而有縫隙的隔墻，大風(fēng)時效果更好一些
形式有余種， 如波、斜折波、復(fù)合波等， 換熱、
⑵ 此外， 在進(jìn)風(fēng)口設(shè)置很多導(dǎo)風(fēng)板， 有很好
氣阻、防凍等性能有差異， 和國外的先進(jìn)水平相的作用。安徽省內(nèi)的國電蚌埠發(fā)電廠有應(yīng)用案例。
比， 還有一些差距。
導(dǎo)風(fēng)板的形式已經(jīng)從最初的平板型逐步發(fā)展到最
需要指出， 填料的熱力特性是有公開的性新的流線形機(jī)翼型。
能公式的， 這些公式是在模擬塔上通過試驗獲得（ 根據(jù)數(shù)值模擬， 以上的措施， 可以在有側(cè)
的。但是， 模擬塔的工作條件優(yōu)于實塔； 因此， 冷卻風(fēng)的環(huán)境下，使出塔水溫降低。
塔的性能計算， 出塔水溫結(jié)果略偏低。噴濺裝置
目前國內(nèi)的塑料填料， 表面般是光滑（ 配水優(yōu)化是冷卻塔改造的重要內(nèi)容。合理
的， 不利于淋水在其表面成膜。為增加填料的換熱的配水應(yīng)達(dá)到填料上方整個橫斷面淋水均勻、水
作用， 國內(nèi)些廠家引人了親水填料的概念， 其表滴顆粒細(xì)小的效果， 以盡可能增加傳質(zhì)和換熱過
面不再光滑并設(shè)置有規(guī)律的凸起花紋， 在其表面程的強(qiáng)度， 并充分發(fā)揮填料的作用。
第第
蔣尋寒， 等： 火電機(jī)組冷卻塔芯設(shè)備的節(jié)能技術(shù)改造
目前國內(nèi)冷卻塔常見的噴濺裝置有： 反射
型、多層流、旋流型等， 各有優(yōu)點(diǎn)也都有問題， 比對冷卻士口的會匕改要求和發(fā)展趨勢
如水流濺散不均勻、空間要求難以滿足、容易堵塞
國家重占節(jié)能改造推廣技術(shù)
等。因此， 開發(fā)工作可靠、噴濺均勻、水頭損失小、田々二工? 紀(jì)年魄布了《國家重
點(diǎn)節(jié)能技術(shù)推廣項目目錄》第批） 鼓勵進(jìn)行節(jié)
國內(nèi)些單位曾經(jīng)開發(fā)了濺盤旋轉(zhuǎn)的離
心式噴濺裝置， 但當(dāng)嶋軸秘質(zhì)不足《裝置
設(shè)計有缺陷， 運(yùn)行段時間后水中雜質(zhì)塞滿軸承，
、技木。
、八
猶不再轉(zhuǎn)動， 噴濺效果大幅度下降。環(huán)球龍圣開
發(fā)的新型就、式噴濺裝置見圖’ 從兩個方
面進(jìn)行改進(jìn)： 完善設(shè)十使噴濺更均勻， 請國內(nèi)科
研單位進(jìn)行水力試驗，—均娜餅且對
水頭變化不敏感同時， 確定了相鄰噴頭的最佳丨司
范圍。另外采用高品質(zhì)的軸承’ 設(shè)計壽命超過
同時改進(jìn)密封設(shè)計， 防止水滴和雜質(zhì)對
。該技木應(yīng)用比例小于’ 預(yù)計到
軸承的產(chǎn)蝕
年達(dá)到。
冷卻塔離心式高效噴濺裝置技術(shù)， 適用于
電力行業(yè)冷卻塔。內(nèi)容是： 將傳統(tǒng)噴頭改造為離心
式高效噴濺裝置， 利用切圓離心旋轉(zhuǎn)原理’ 將水細(xì)
化購并『力細(xì)， 翻水離細(xì)積， 提高
換熱效率。該技術(shù)應(yīng)用比例約， 預(yù)計到年
。
這是對國內(nèi)冷卻塔的進(jìn)步的階段性總結(jié)。目
細(xì)內(nèi)相關(guān)技術(shù)仍在迅速發(fā)展， 有大量的專利、論
文等顯性成果和成功案例， 值得各電廠和發(fā)電集
團(tuán)關(guān)注和推廣應(yīng)用。
目前國內(nèi)常見的改造技術(shù)
冊斷算蝶水翻結(jié)賊偏于樂觀的，
且未考慮塔芯部件的老化問題。目前國內(nèi)常見的
改造： 高效填料、噴濺裝置、十字隔墻、進(jìn)風(fēng)口導(dǎo)流
板等， 即便是部分采用， 也可以獲得很好旳節(jié)能效
果不僅消除塔芯部件老化帶來的性能衰退且可
完全細(xì)設(shè)計院的冊性能要求。
圖離心噴濺裝置
根據(jù)目前積累的試驗資料高效噴濺裝置
可以使出塔水溫降低以上。臺發(fā)合肥電廠號機(jī)冷卻塔
電機(jī)組所配套的冷卻塔噴頭全部更換成型離（ 合肥電廠在號機(jī)組為超臨界
心式高效噴濺裝置需要投資萬元（ 單價為機(jī)組配自然通風(fēng)逆流式冷卻塔， 采用管
元， 運(yùn)行年左右即可收回投資。目前， 環(huán)槽復(fù)合配水方式。填料為復(fù)合波， 為了提高冷卻效
球龍圣公司仍在進(jìn)行改進(jìn)， 新代產(chǎn)品已完成中果， 安裝時， 在設(shè)計的基礎(chǔ)上使填料高度增加了
試， 噴濺效果更加均勻。。原采用型噴濺裝置， （ 下轉(zhuǎn)第頁）
第卷第期
年月
在懸空地面上部不同地點(diǎn)開個“天窗”
， 對設(shè)備腐蝕情況進(jìn)行檢查， 防止設(shè)備腐燭事故的
用水泥砂漿澆筑后用電動振動棒打?qū)崱U(kuò)大。
在花崗巖排水溝用環(huán)氧樹脂對勾縫進(jìn)行（ 收稿日期
防腐。
排查水處理等再生廢水排放地點(diǎn)是否存參考文獻(xiàn)
在排水溝損壞現(xiàn)象。
‘
建筑防腐蝕工程施工及驗收規(guī)范
結(jié)語
化學(xué)系統(tǒng)設(shè)備經(jīng)常接觸酸堿等腐蝕性物
質(zhì)， 如何做好對設(shè)備的防腐工作至關(guān)重要， 應(yīng)從防
腐材料、工藝等方面保證防腐質(zhì)量。作者簡介：
在做好設(shè)備防腐工作的同時還應(yīng)該及時于響生男本科工程師主要從事電廠化學(xué)工作。
一■” — ■ —
上接第頁） 距填料距離不足。年機(jī)組投產(chǎn)內(nèi)火電機(jī)組冷卻塔容量配置普遍略偏小， 因此， 對
后運(yùn)行情況表明， 出塔水溫偏高， 冷卻效果不理于新機(jī)組建設(shè)需要改進(jìn)設(shè)計； 而對于大量的現(xiàn)役
想。年夏季數(shù)據(jù)顯示， 當(dāng)時的冷卻塔性能未達(dá)機(jī)組， 冷卻塔塔芯設(shè)備改造有很大的節(jié)能價值尤
到設(shè)計要求。為此， 大修中， 電廠對冷卻塔進(jìn)其是對大量的排汽級別汽輪機(jī)， 節(jié)能
行了改造： 意義更大。
填料中心區(qū)域恢復(fù)到原設(shè)計髙度，形成不本文梳理了近年來國內(nèi)出現(xiàn)的常見的冷卻塔
等高的填料布置。大修中對原有填料進(jìn)行了檢查、改造技術(shù)和項目， 給出了改造的基本技術(shù)思想和
清理更換了損壞的部分填料。原理、預(yù)期的節(jié)能效果以及成功的改造案例。這些
噴濺裝置全部更換成離心式高效噴改造技術(shù)都具有投人較少， 節(jié)能效果較好， 資金回
濺裝置， 效果良好； 運(yùn)行年后不再旋轉(zhuǎn)的濺盤收期短等特點(diǎn)。目前， 國內(nèi)冷卻塔芯設(shè)備和技術(shù)仍
極少， 電廠在停機(jī)檢修中對其進(jìn)行了更換。在迅速發(fā)展中， 不斷完善這些新技術(shù)并推廣應(yīng)用，
為減少側(cè)風(fēng)對冷卻塔性能的影響， 安裝了將為國內(nèi)火電機(jī)組的節(jié)能工作作出重要貢獻(xiàn)。
有縫隙的十字隔墻， 材質(zhì)為玻璃鋼。隔墻布置考慮（ 收稿日期
了本地的常見風(fēng)向， 以獲得最好的效果。
吏換的噴濺裝置、填料， 以及增設(shè)的十字
隔墻均由江蘇環(huán)球龍圣公司制造。改造后根據(jù)
蔣尋寒機(jī)額定背壓與冷端優(yōu)化設(shè)咖’ 熱力透平，
年夏季數(shù)據(jù)， 相同工況下， 冷卻塔出水溫度降⑶
從、、， — 上上， 》
趙振國， 冷卻塔， 中國水利水電出版社
低尤，達(dá)到了冷卻塔設(shè)計要求的冷卻能力麵陳友良等， 十字隔墻對濕式冷卻塔性能影響的實驗研
期效果。奸該機(jī)組的排汽■機(jī)排究， 電舡程學(xué)報，職細(xì)）
汽面積較大， 因此機(jī)組煤耗相應(yīng)降低幅度較大。
其它案例
在安徽省內(nèi)， 皖能國安發(fā)電有限公司等電廠
胃殳
也進(jìn)行了類似的改造， 效果良好。
蔣尋寒腕’ 男畢業(yè)于東南大學(xué)’ 工學(xué)碩士髙級工程
師現(xiàn)從事的工作和研究方向為大型汽輪機(jī)熱力性能試驗、
結(jié)語診斷通流部分熱力參數(shù)敏感型故障診斷火電機(jī)組節(jié)能和
優(yōu)化運(yùn)行， 電網(wǎng)節(jié)能調(diào)度中火電機(jī)組的煤耗查定試驗和性
冷卻塔性能對火電機(jī)組節(jié)能有重要意義。國能在線監(jiān)測。

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