火电厂冷却塔存在的问题及优化设计

内蒙古工业大学能动学院科研训练报告

专业：能源与环境系统工程

班级：能环11-4

学生姓名：***

指导教师：***

训练时间：2015.1.12 ～ 1.18

内蒙古工业大学本科生科研训练任务书

摘要

冷却塔是火电厂从事电力生产的重要设施，它是利用水与空气流动接触后进行冷热交换产生蒸汽，蒸汽挥发带走热量达到蒸发散热、对流传热和辐射传热等目的，从而散去工业上或制冷空调中产生的余热，降低水温的蒸发散热装置，以保证系统的正常运行。冷却塔主要由填料、配水系统、通风设备、空气分配装置、挡水器、集水槽等部分构成。文章分析了当前冷却塔存在的不足与需要解决的问题，还有一些优化分析待论证。

关键词：冷却塔回水运行方式

第一章冷却塔简介

火电厂冷却塔的作用是将挟带废热的冷却水在塔内与空气进行热交换, 使废热传输给空气并散入大气。目前,东北各电厂冷却塔的类型主要有自然通风逆流式冷却塔、自然通风横流湿式冷却塔、机械通风横流湿式冷却塔。其中自然通风横流湿式冷却塔、机械通风横流湿式冷却塔各 1 座,大部分冷却塔都是自然风逆流湿式冷却塔。自然通风逆流湿式冷却塔外部结构这种塔型的通风筒常采用双曲线形, 用钢筋混凝土浇筑, 其高度已达 170 m, 热水由管道通过竖管( 竖井) 送入热水分配系统。这种分配系统在平面上呈网状布置,分槽式配水、管式配水和槽管结合配水,然后通过喷溅设备,将水洒到填料上,经填料后成雨状落入蓄水池, 冷却后的水抽走重新使用。塔筒底部为进风口,用人字柱或交叉柱支撑。空气从进风口进入塔体,穿过填料下的雨区,和热水流动成相反方向流过填料(故称逆流式),通过收水器回收空气中的水滴后,再从塔筒出口排出。

图1自然风逆流冷却塔图

冷却塔主要应用于空调冷却系统、冷冻系列、注塑、发电、汽轮机、铝型材加工、工业水冷却等领域，应用最多的为空调冷却、冷冻、塑胶化工行业。划分如下：①空气室温调节类：空调设备、冷库、冷藏室、冷暖空调等；②制造业及加工类：食品业、药业、塑胶业、钢铁厂、石化制品类等；③机械运转降温类：发电机、汽轮机、空压机、油压机、引擎等。

第二章冷却塔存在的主要问题

2.1 效率偏低的问题

效率是衡量火电厂冷却塔作业性能的重要指标，关系着电力生产的有序性。受到多方面因素的限制，冷却塔在火电厂发电期间的冷却效率偏低，影响了水温调控的成效。其中，冷却塔内部装置出现问题，会直接导致冷却温度控制不足。如，冷却塔喷嘴损坏或阻塞，导致冷却塔的冷却功能减弱，内部装置结构损坏，使冷却效率随之降低。

2.2 能耗大的问题

冷却塔控制冷却水温阶段也会造成不同的能耗问题，电能消耗过大导致了火电厂生产成本投入的增多。冷却塔能耗问题集中表现在：一是电能消耗，电气自动化是火电厂发电生产的主流趋势，因冷却塔自动调控系统功能不足，执行冷却操作易造成电能耗损过多；二是热能耗损，蒸汽挥发难以起到彻底性的散热效果，热能依旧集中在冷却塔内。

2.3 回水量减少, 回水率偏低的问题

在调查研究过程中发现各电厂冷却塔收水器安装之后由于管理不当,损坏的、脱落的,随处可见, 从而导致回水率下降。例如3500m2逆流式冷却塔无收水器时风吹损失率为0.3到0.6% ,有收水器时风吹损失率为0.1% ,若循环水流量为18000t/ h 时,如果收水器完善,循环水 1 天也有432t 被空气带走;如果收水器不完善,按无收水器时风吹损失率为0.3%计算,每天会有1269t水被空气带走, 从而导致回水量减少,回水率偏低另外回水量减少,回水率偏低还会使回水中含碱量增高及回水温度过高,使菌类超标,水垢增加,凝汽器腐蚀加剧为缓解对设备的不利影响,要定期向循环水中加酸和二氧化氯等药品,使运行费用增加,同时影响周边环境。

2.4 腐蚀材料的问题

钢筋混凝土是冷却塔建造的常用材料，应用新型混凝土可加固冷却塔的结构性能，避免冷却塔在冷却作业期间出现异常。混凝土材料易受外界环境变化的影响，表面层产生不同程度的脱落现象，尤其是冬季雨水的浸入，造成钢筋结构暴露在外。同样，空气中的水分会对钢筋造成腐蚀，破坏钢筋结构的牢固性，冷却塔自身结构的安全受到威胁。

第三章火电厂冷却塔需要解决的问题

3.1 回水方面的优化

冷却塔回水效率关系着整个塔内的冷却成效，回水系统输送不及时阻碍了循环系统的运行，易导致冷却塔冷却效果不理想。解决回水率问题需注意两个方面：一是清理工作，值班人员在日常生产期间应注意喷嘴的清理，发现有杂物、淤泥等堵塞应及时处理；二是更换工作，冷却塔内的旧装置需定期检查，必要时更换新的收水器，防止损坏、脱落等现象的发生。

3.2 材料方面的优化

考虑到混凝土材料对冷却塔的重要性，火电厂在建设期间需积极采用高性能混凝土。按照科学的比例调配混合料，使其与钢筋材料充分融合。比较常见的方法是智能混凝土配备添加剂，以增强混凝土抗渗、抗冻的性能。如，冬季季节，冷却会受外界气候变化而受冻、受潮，混凝土融入添加剂会形成结晶体，显著改善了冷却塔抗冻抗渗的能力，避免结构受损或脱落。

3.3 冰冻方面的优化

结冰是冷却塔严重受冻的表现，冰块覆盖于冷却塔会大大减弱其降温功能。解决冷却塔的结冰问题，除了从混凝土材料调配方面入手外，还可以对冷却塔内部装置进行优化改造。具体做法如下：调整淋水密度，塔内容易结冰的位置应增加淋水次数；调整配水方式，选择管式配水模式，保持冷却水的高效传输，避免冷却塔喷嘴受阻而影响作业效率。

3.4 运行方式的优化

目前,由于各个电厂的机组满负荷发电的工况不多,为保持凝汽器的最佳真空, 力争达到机组的最大经济效益, 导致循环水上塔水量时多时少,影响水槽的配水均匀性, 导致诸多问题产生, 因此,合理安排冷却塔的运行方式,比如2台机组用1座冷却塔,或1座冷却水塔内围上水而外围不上水等方法可以避免水槽配水不均匀,防止水槽结冰、配水槽损坏等情况的发生。