火力发电厂循环冷却水系统的设计分析

火力发电厂循环冷却水系统的设计分析

摘要：火电厂循环冷却水处理工作的好坏，对火电厂的安全经济运行有重要影响，将直接关系到电厂的节能、降耗。已有实践证明，通过优良的水质稳定剂、

加强运行监督外，提高运行人员的素质等措施，可以在一定程度上提高循环冷却

水系统性能，做好循环冷却水处理工作。但是，循环冷却水系统在火力发电运行

过程出现的能源消耗、废水处置、大量资金耗费等问题，依然是目前发电行业中

有待解决的难题。如何基于目前我国循环冷却水技术现状，对火力发电厂循环冷

却水系统设计进行不断优化，是值得每一个设计人员进行深入探讨的问题。

关键词：火力发电厂；循环冷却水系统；设计；

冷却水系统主要分为直流冷却水系统。顾名思义，直流冷却水系统即冷却水经过换热后

直流排出，循环冷却水系统则是对冷却水进行循环利用。直流冷却水系统由于其设备投入较少，管路设计简单，在过去相当一段时间内，火力发电厂的冷却水系统以直流冷却水系统为主。然而，该系统的使用局限性在于：火力发电厂的冷却水耗用量巨大，换热过后排出的大

量冷却水会对天然水体造成热污染，同时，在水资源不够丰富的地区，也很难供应足够水量

的满足水温要求的水源作为冷却水。

一、概述

循环冷却水系统主要包含了冷却水泵、附属建筑物、循环水池以及供水管网等部分，其

在运行之中是循环冷却水利用这些附属设备将水输送给每一个所需要的车间，经过车间设备

使用时候再将这些水利用水管输送给冷却机构。整个过程中，冷却水系统都是一个循环、不

间断的过程。在这样一个长期不间断运行的水系统中，为了更好的保证系统的稳定性、科学

性和经济性，通常都需要在系统中增加过滤以及加药装置。火电厂循环冷却水系统是由水塔

经过过滤网向循环水泵供水，循环水泵将水供应给每一个生产车间，最后经生产车间使用之

后送回的一个过程，整个过程中供凝汽器是最基础的设备，它在应用中包含了回水管道、返

回水塔等不同设施。

二、火力发电厂循环冷却水系统的设计

经过工作实践研究表明，火电厂循环冷却水系统设计工作作用不容忽视，合理的设计工

作不仅能让冷却水系统更好的满足发电站机组工作温控需要，更有效的确保了机组工作效率、提高了企业经济效益，让整个机组的安全性、可靠性得到有效保障。目前，火力发电厂设计

工作中具体设计方法要点如下。

1.循环冷却水系统设备的合理选型。一是注重设计基础资料。为保证冷却塔的冷却效果，必须注重气象参数的收集，气象参数应包括空气干球温度（℃），空气湿球温度（℃），大

气压力(Pa)，夏季主导风向，风速或风压，冬季最低气温等。根据《采暖通风与空气调节设

计规范》和《建筑给水排水设计规范》，冷却塔设计计算所选用的空气干球温度和湿球温度，应与所服务的空调等系统的设计空气干球温度和湿球温度相吻合，应采用历年平均不保证50

小时的干球温度和湿球温度。二是循环冷却水量确定。确定冷却循环水量时，首先要清楚准

确地了解空调负荷及空调设备要求的冷却循环水量，同时还要关注空调机的选型，一般可根

据制冷量，估算冷却循环水量。三是冷却塔选型。冷却塔选型时应考虑一定余地，我们在工

程设计时，一般按制冷机样本所提供的冷却循环水量的110%-115%进行选型。防止由于环境，管道结垢等原因影响冷却水系统的效率。

2.冷却塔设计。循环冷却水系统中冷却塔是必不可少的一部分,冷却水在经过凝汽器之后

水温会提升的很高，这个时候必须要将水系统中的温度降低达到系统标准之后方可输送给供

水管网，从而让水源源不断的进入到凝汽器之中，达到循环利用的目的。在冷却塔的具体工

作中，水是由上向下喷淋的过程，使得水呈水滴或者膜状分布，这个时候水滴能更好的与空

气接触，从而达到快速降温的目的。这个时候，在设计工作中，我们需要从喷淋水循环系统，水管的材质，下方水槽排污管、溢流管、出水管等管道配件、喷淋水泵的品牌等方面入手，

其中管道材料最好多设置金属管道，传动方式应当以皮带轮传动为主。在冷却塔设计中，由

于循环水压力、流量往往会伴随温度、发电机组运行效率而发生一定变化，甚至这个系统在

长期不间断运行中效率必然会逐渐降低、效果越来越差，因此调整好循环水的压力与流量必然需要达到最佳冷却效果。这个时候，冷却风机在运行的时候需要尽可能的加速内部空气流速，提高冷却水效果，在预定的环境温度内将冷却水循环系统控制在最佳范围内，尽可能的减少因为风机运行而引发的电能消耗。同时，喷淋水温度越低，流量就越大，供水效果也就越好，因此必须要控制好喷淋水的温度以及流量控制工作，且在填料的时候要尽可能的延长冷却塔中喷淋水下落的时间，让喷淋水更好的与空气接触而降温。

3.循环水管网设计。火电厂循环冷却水作为一个长期不间断的供水系统，它在长期运行的过程中必然会产生一定的管道质量隐患，引发渗漏等问题。这个时候如果渗漏得不到有效的处理和解决，必然会在一定呈高度上引起管道压力出现波动，最终引发冷却水供应故障，造成水资源浪费，甚至在有些时候还会引发一些严重的安全事故。由此可见，在循环式冷却水系统的管道设计中，应当尽可能的让设计工作贯穿于整个维护与检修环节，将管道的布置尽可能的采用架空设计，如果架空工作却是难以达到预计标准，那么则需要严格按照设计标准、施工场地环境、埋地次序依次进行设计。由于密闭式循环冷却水系统的供水和用水点均来自于主厂房，系统设备布置于主厂房内或者主厂房附近，可大大缩短管道布置长度，节约管道用量，减少管道阻力损失。

4.就凝汽器总体而言, 凝结放热的换热系数要高于管内强制对流换热,所以热阻大的一侧在管内。为了提高总体换热系数,应强化管内的换热。提高冷却水流速是一个强化管内换热的有效措施,而且采用较高的流速还能防止管内结垢。但是,这又使得凝汽器的水阻增大,循环水泵的耗功增加。这里存在一个优化设计问题，最合理的工况就是在一定的冷却水流速下使收益最大。冷却水的水温也是影响经济性的重要因素。对于任何一台换热器,冷却水的进口水温在很大程度上决定了换热器的冷却效果。凝汽器和冷油器均是如此。对于凝汽器而言,冷却水进口温度的大小,不仅影响到冷却水在凝汽器中的温升,而且还影响凝汽器的端差,从而对于凝汽器的真空产生重大影响。随着降低,凝汽器的真空度会提高,从而使热耗率和煤耗率均下降。目前的冷却水系统一般采用闭式循环,冷却设备有机力通风塔、自然通风塔以及喷水冷却池。这些冷却设备的有效运行,是获得较低冷却水温度的关键。

循环冷却水系统贯穿发电全过程，其设计好坏也直接影响着火电厂运行状态与效益。相关人员要不断借鉴国内外循环冷却水控制理论和实践的基础上，结合我国实际市场经济条件下循环冷却水系统研究现状，勇于探索、创新成功有效的方法，加强对循环冷却水的主动控制。另外，在设计循环冷却水系统时要进行可靠性评价, 对于重要部分, 要采用冗余措施, 控制软件要具有容错功能, 以便整个系统的可靠性提高。只有这样才能更好地适应我国社会主义市场经济发展的需要，发展我国的电力行业。

参考文献

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