关于空冷喷淋效益分析

空冷加装喷淋降温装置提高机组效率的分析

一、空冷岛加装喷淋项目背景

直接空冷机组非常节水，尤其在三北地区尤为重要，为我国合理利用水资源具有重要意义。但是也有电厂投资过大，陕北地区风沙大，空冷风机损坏严重等问题。同时在夏季负荷接待能力较水冷机组差，经济性能较低。

二、北元热电厂现场情况分析

陕煤北元化工集团热电分公司空冷机组装机容量为

4×125MW，空冷凝汽器等设备为北京首航产品。因发电厂所处地区地理环境复杂，有水泥厂、化工厂等，使得空冷换热装置的散热器表面比较脏污，容易结垢，并且空冷换热装置的换热面积设计裕量偏小，同时汽轮机的排汽量大于空冷装置的设计进汽量。通过近些年的实际运行决定对空冷凝汽器管束加装喷雾强化换热装置，以求达到夏季高温季节管束降温的目的（本着节能减排的初衷，以节约除盐水为条件），增加机组发电效率。

三、影响空冷效率的因素

空冷凝汽器的性能与环境因素密切相关，而空冷凝汽器的性能除了环境因素的影响之外，还与直接空冷机组原则性热力系统和空冷凝汽器的参数选择有直接关系，我们不断优化这些参数可以使空冷凝汽器的初投资与运行费用最少。

空冷岛设计中空冷散热器迎面风速越高换热面积越小，我们

可以通过提高迎面风速使空冷凝汽器设备总量最小，从而减少初投资。由于环保意识加强人们对噪声的影响非常在意从而提出非常严格的噪声设计条件，在这种情况下设备总量就不见得是优化的主导因素，又增加噪声这一限制条件使得优化变得复杂起来。

在风机转速、环境温度及负荷确定时，机组背压是确定的，而机组背压是直接影响提高机组效率降低热耗率及煤耗的主要

因素。目前北元集团热电厂空冷岛存在机组在夏季运行时背压高于设计值，致使负荷带不满的问题，机组在极其不安全不经济工况下运行。

众所周知，机组背压变化1kPa，燃煤发电机组将影响煤耗

2.2g/kWh左右。因此如何降低背压是电厂节能减排的重要课题。

四、降低排汽背压的方法

对于汽轮机来讲，降低排汽的方法最直接的就是降低冷却介质的温度。水冷凝汽器可采用将工业水同循环水联通的办法降低循环水温度，提高凝汽器的真空。而空冷机组受环境温度的限制，只能采取喷淋降温的方法，降低冷却风机周边空气的温度来提高真空，喷淋雾化是指提高气体空气湿度的过程，利用水的蒸发吸热来降低空气温度。

常用的加湿方法有：⑴向气体直接加入饱和蒸汽或过热蒸汽。此法简单易行，空气温度基本不变或略有升高；⑵向气体喷淋，水的汽化使气体增湿。

五、方案分析

对直接空冷装置进行冷却是降低空冷机组背压的一种有效手段。冷却原理有两种：⑴蒸发冷却(直接喷淋)；⑵喷雾冷却（间接喷淋）。通过以下方面综合考虑选择何种方案。

5.1喷淋效果

喷淋系统的喷雾越均匀,喷淋冷却系统的性能越好,排汽压力的降幅越大,经济性越好。

第一种：间接喷淋（雾化均匀）

喷嘴安装在A型塔内风机的正上方，距离风机距离1~2米处，喷嘴在一定压力下将除盐水完全雾化，与空气参合在一起，降低风机入口和单元内的局部环境温度，同时通过风机将高湿度雾气送至散热器表面，通过与翅片接触后将热量迅速带走，达到喷雾降温的目的。

第二种：直接喷淋

喷嘴安装在距离A型塔散热器内侧表面较近的位置，喷嘴将除盐水雾化后直接喷洒到散热器表面，达到喷雾降温的目的。5.2经济效益（降背压、除盐水使用、喷嘴数量）

喷淋方式降背压喷淋覆盖面积

喷嘴数量

（一个单元）

除盐水浪费率

间接喷淋3-4Kpa 高于90% 8 ＜2% 直接喷淋3-4Kpa 低于70% 24 ＞30%

5.3空冷内部结构及影响

空冷岛内部的钢结构、风机电机的防水等级、其他设备的防水等级、散热翅片的通风性能等都是选择方案需要考虑的因素。

（1）空冷岛内部钢结构较多的采用直接喷淋的方式，尽量避免由于钢结构阻碍水雾到达散热翅片表面。

（2）空冷岛内部风机电机和其他电气设备的防护等级低，且空冷岛下方有变压器的情况，建议使用间接喷淋方式。因为直接喷淋的方式，在喷淋初期降温效果较好，当温度达到一定的条件时，大气压和水的饱和蒸汽压相等时，蒸发就会停止，此时喷淋到钢结构和散热翅片的水雾会凝结成水滴，并大量积累落下，容易造成电气设备进水，变压器输电造成拉弧等。

（3）空冷岛散热翅片为单层且通风性能良好的建议使用间接喷淋的方式。

5.4空冷散热器结垢

经过我公司在其他电厂安装喷淋系统运行过程中的经验，空冷岛散热翅片在喷淋系统运行时，当大量水滴长时间附着在散热翅片上时容易结垢，影响散热效果。

5.5后期维护喷嘴堵塞后，呈现水柱

喷淋系统在运行过程中，喷嘴难免会出现堵塞等情况。当喷淋系统的喷嘴出现堵塞时，会直接从喷嘴出口处喷出水柱或出现不出水等现象，考虑到后期业主的维护，我公司建议使用间接喷

淋方式。间接喷淋方式的喷嘴布置在风机上方1-2米处，容易拆卸、清理、安装；直接喷淋方式的喷嘴布置在近散热翅片端，且喷嘴数量多，都在高空，后期维护难度较大。

六、效益分析

（1）空冷岛喷淋系统运行成本（两台机组）。每小时用除盐水45吨，除盐水每吨10元，用电每小时45KW，每度电按0.3元计算。

每小时共消耗成本=45×10+45×0.3=463.5元

（2）因投空冷喷淋产生的效益。上述试验条件，平均环境温度23.65℃，背压平均降低了4Kpa，按背压每降低1Kpa，可降低煤耗2.15g/kwh，标煤单价180元/吨。

每小时可节约=4×2.15×2×125000×0.001×0.18=654.42元

（3）年运行可节约收益。按年运行3个半月，每天运行12小时计算可节约：（654.42-177）×12×30×3.5=645397.2元。