冷卻塔的節(jié)能潛力分析

1、冷卻塔的節(jié)能潛力分析【摘要】 研究冷卻塔而立性能與機組經(jīng)濟性的關(guān)系，論述了自然通風冷卻塔填料特性，散熱面積和循環(huán)水量對出塔水溫的影響，分析導致冷卻塔熱力性能缺陷的主要原因，揭示冷卻塔出口水溫對各類機組熱經(jīng)濟性的影響值。為火力電廠的節(jié)能降耗提供有價值的研究方向?！娟P(guān)鍵詞】冷卻塔 熱力性能 節(jié)能診斷隨著經(jīng)濟意識的增強，節(jié)能降耗已經(jīng)越來越引起人們的高度重視。發(fā)電廠的熱力系統(tǒng)及設(shè)備的節(jié)能給電廠運行和經(jīng)營帶來明顯的經(jīng)濟效益。目前，節(jié)能降耗主要集中于三大主要設(shè)備和復雜系統(tǒng)，經(jīng)過理論研究和廣泛應(yīng)用，已經(jīng)取得很大經(jīng)濟效益。但是長期以來我們對循環(huán)水系統(tǒng)中冷卻塔缺乏足夠的重視。一方面，認為凝結(jié)器循環(huán)水入口溫度為環(huán)

2、境因素的單值函數(shù)；另一方面，他的維護比較繁重復雜，由于缺乏對冷卻塔節(jié)能潛力的認識，甚至許多電廠忽略冷卻塔維護和監(jiān)督，導致塔的冷卻能力降低。本文針對自然通風冷卻塔的節(jié)能潛力和熱力性能影響因素進行分析討論，以其對發(fā)電廠優(yōu)化運行和檢修維護提供有價值的參考。表1美國因冷卻塔使用問題造成的電能損失問題 總損失（GFW.h/s）1 冷水塔節(jié)能潛力分析1.1 循環(huán)水1ºC溫差并存在的節(jié)能潛力冷卻塔的工作過程是循環(huán)水從凝結(jié)器中吸收排氣熱量，以溫度t1送入冷水塔經(jīng)由壓力管道分流至配水槽，熱水通過噴濺裝置散成細小均勻的水珠灑落到淋水填料上，沿填料層高度和深度與冷空氣以蒸發(fā)，傳導和對流等方式完成熱交換?？?/p>

3、氣吸收熱量和水分，其溫度和濕度逐漸增加接近飽和狀態(tài)由塔頂逸出，冷卻后的循環(huán)水以溫度t2返回凝結(jié)器。由此可見，冷卻塔的出塔水溫直接影響汽輪機的排氣壓力和循環(huán)熱效率。運行的電廠中，冷水塔經(jīng)常在偏離設(shè)計條件的環(huán)境下工作，出塔水溫高于設(shè)計值導致真空下降，機組經(jīng)濟性降低。表2給出6種型號機組因為塔的冷卻能力降低造成出塔水溫升高1ºC對機組經(jīng)濟性能影響。 表2 出塔水溫升高1ºC的經(jīng)濟性變化機組容量（MW） 25 50 125 200 300 350機組負荷（MW） 25 50 125 200 300 350效率降低（%） 0.454 0.381 0.31 0.328 0.23 0.2

4、42 煤耗率增加（g/KW.熱耗率增加（煤耗量增加（t/a） 340 536 904 1550 1676 1808 由此可見，運行電廠凝結(jié)器循環(huán)水進口溫度升高1ºC伴隨的節(jié)能潛力。目前大多數(shù)冷水塔缺少性能檢測，因熱負荷增加或檢修維護不當致使冷卻塔出力不足，出口溫度偏高是普遍現(xiàn)象。例如某200MW機組循環(huán)水淤泥渾濁，淋水填料嚴重結(jié)垢，出塔水溫比相同條件下設(shè)計溫度升高4ºC，這臺機組每年因此而損失的標準煤達6123t，僅此一項經(jīng)濟損失就有124萬元（煤價按200元/t）。1.2 淋水填料對出塔水溫的影響循環(huán)水散熱過程與塔內(nèi)空氣分布，水分布和淋水填料的性能密切相關(guān)，淋水填料性能的

5、優(yōu)略直接影響冷卻塔的運行經(jīng)濟性。淋水填料因其熱力性能和阻力特性的差異，帶來了不同的冷卻能力。如表3所示，在相同的實驗條件下，結(jié)構(gòu)不同的淋水填料對出塔水溫影響值。表3淋水填料對出塔水溫的影響序號 材料 型號及規(guī)格（mm） 出塔水溫t2（ºC） 1 塑料斜折波 塑料斜折波2 塑料斜梯波 S=30，L=1000 4 塑料折波 塑料折波5 6 7 8 9 10 ºC ºC ºC；（3）塑料填料換熱性能優(yōu)于水泥格網(wǎng)板。因此選擇性能優(yōu)良的淋水填料能降低出塔水溫且有較小的通風阻力。據(jù)文獻3介紹，無論順流還是逆流的冷卻塔該換高性能的薄膜填料能導致冷卻水降低58 

6、6;C，對于現(xiàn)存的冷卻塔等于提高50%的冷卻能力或者增加的更多。重視淋水填料運行維護，減少冷卻塔結(jié)冰和填料損壞，是提高冷卻塔熱力性能的重要手段。1.3 淋水密度潛在的節(jié)能效益淋水密度是指單位面積淋水填料所通過的冷卻水量，它也是影響冷卻塔出力的主要因素之一。由于運行方式不當，維護不及時造成噴嘴堵塞、填料破損及生長藻類，致使換熱面積減少、淋水密度增加。附圖為淋水面積相對減少1%25%的出塔水溫變化情況。影響冷卻塔性能的另一個重要參數(shù)是循環(huán)水流量。增加循環(huán)水量有益于凝汽器側(cè)熱交換，但是對冷卻塔存在最佳循環(huán)水量。當出塔空氣的相對濕度未達到飽和，增加循環(huán)水量，可使出塔空氣逐漸趨于飽和。若繼續(xù)增加循環(huán)水量

7、，出塔水溫反爾很快升高，因為空氣吸收熱量已達飽和，過量熱水放出的熱量已無法被空氣再吸收。此外多消耗的泵功對汽輪機效率提高甚微。實際上是已循環(huán)水泵耗功補償冷卻塔出口水溫升。t20 0 Fm(%) 附圖 淋水面積對出塔水溫的影響綜上所述，冷卻塔存在著巨大的節(jié)能潛力，運行電廠應(yīng)把冷卻塔性能問題作為主要的節(jié)能方式加以研究。根據(jù)各廠的具體情況，制定出提高冷卻塔出力切實可行措施，以保證機組安全經(jīng)濟運行。2 冷卻塔性能降低的主要原因 冷卻塔的熱力性能與塔的設(shè)計出力是否合理，裝置的制造安裝，運行維護和檢修質(zhì)量等多種因素有關(guān)，必須根據(jù)每個塔的具體情況進行具體分析。冷卻塔性能降低常見的原因有：（1） 淋水填料破損

8、脫落生長藻類，填料上堆積垃圾或結(jié)垢，使得換熱面積減小，淋水密度增大，造成出塔水溫升高。（2） 配水槽阻塞高程不一，水槽溢流，噴嘴堵塞脫落，濺水跌不對中等引起配水不均。配水系統(tǒng)的作用是將熱水均勻地濺散到整個淋水填料上，延長汽水換熱的接觸時間和接觸面積。配水不均降低塔的冷卻效果。（3） 通風筒梁柱附近填料安裝空隙過大，通風筒有孔洞密封差或不等高，導致抽力不足。此外填料或捕水器上積聚水垢油脂和藻類以及流進填料的水負荷過大也會造成空氣流量的減少，汽水熱交換強度減弱，冷卻塔的性能下降。（4） 循環(huán)水排污加藥處理不正常使循環(huán)水濃縮倍率偏高，使含有碳酸氫鈣、碳酸氫鎂、硫酸鈣的沉淀物凝聚在換熱設(shè)備的內(nèi)表面，有

9、時沉積在淋水板上。這些污垢阻塞換熱熱設(shè)備的管道，降低塔的冷卻效率。（5） 位于寒冷和嚴寒地區(qū)工作的冷卻塔冬季運行方式不當，致使進風口和淋水填料結(jié)冰，直接影響塔的熱力性能。冬季冷卻塔的頻繁啟停嚴重影響設(shè)備的運行效率，使用壽命，并增加維修費用。由此可知，上述因素均影響冷卻塔的經(jīng)濟性，使機組效率降低，特別是夏季高溫缺雨季節(jié)，冷卻塔性能降低迫使機組降負荷以維持其安全運行，從而限制機組出力，降低設(shè)備利用率。在冷卻塔的運行中，最重要的是監(jiān)視冷卻塔熱力性能是否正常，若能調(diào)整到最佳工況，無疑是有益機組的經(jīng)濟運行。為了維持冷卻塔在最佳狀態(tài)下工作，一方面應(yīng)加強監(jiān)督維護，對引起性能下降的諸多要素逐條加以分析考核，選擇在最低的維護費用下冷卻塔運行的高性能；另一方面，因為設(shè)備長期運行造成性能下降或因熱負荷增加而使冷卻塔出力不足，就應(yīng)考慮技術(shù)改造已提高其熱性能。冷卻塔經(jīng)濟運行與汽輪機的高效率循環(huán)水泵耗功，保持冷卻設(shè)備健康狀況的維修費用，補充水量和水質(zhì)處理費用密切相關(guān)，實際上所有冷卻塔多能被改進以提高效率，他對投資可以迅速地提供高效率的回報。3 結(jié)論冷卻塔是火電廠熱力循環(huán)中的重要輔助設(shè)備，它蘊藏著可觀的節(jié)能潛力，冷水塔的熱力性能直接關(guān)系到電廠的經(jīng)濟效率。性能優(yōu)良的冷水塔可使機組在最小的能耗下輸出最大的功率，它是保證汽輪機具有較高的熱效率，安全運行及滿負荷發(fā)電的前提條件。加強冷卻塔的性能監(jiān)控和