海水冷却塔设计
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收稿日期: 2006 - 09 - 30
冷却 塔 的 设计 施 工 在我 国 是 比 较成 熟 的 技术 , 但是 冷却介 质从 淡水 换成 海水 的冷 却塔 的设 计建 造 在国 内 尚属 首 次, 单 机容 量 1 000 MW 机 组的 海 水 塔更是 没有 先例 。为 此对 国际 上有 几十 年冷 却塔 设 计建 造经 验的公 司及 欧洲 建成 并运 行多 年的 海水 冷 却塔 进行 了考 察, 得 到了 部分 对设 计、 施工 、运 行 有借 鉴的 启示, 本文 对此 加以 介绍 。 1 海 水塔 的基 础资 料 1.1 背 景知 识
地震 、淤 泥质 浅滩 场地 土、地 下水 腐蚀 、沿 海 空气 中含 盐量 对混 凝土 的腐 蚀作 用等众 多不 利因 素 对冷 却塔 产生 的不 利影 响可 以通 过数 学模型 和物 理 模型 试验 解决 。由 此引 起的 工程 投资 将会 比淡水 塔 有所 增加 , 但 是二 次循 环的 总投资 比直 流供 水取 水 工程 的浩 大投 资还 是少 得多 , 包括 地基 处理 在内 仅
海水冷却塔设计
刘官郡
( 中国电力工程顾问集团公司华北电力设计院, 北京 100011)
摘要: 选择带冷却塔的循环冷却系统, 采用海水作为循环冷却水的补充水, 是我 国沿海火力发电厂以及其它 工业企业冷却用 水的一次革命。 它改变了从 海洋取水 使用后又将 废水排回 海洋的传统 做法, 避免 了近海的 热污 染; 极大的减少了从海洋取水的数量, 节约了大量的基建投资。我国渤海湾地区拟建 的超大型机组发电工程取水 均在浅滩海岸, 采用直流供水系统, 取水头部将深入海中十几千米甚至更远, 耗资将 达到十几亿甚至几十亿元人 民币。根据某科研设计单位十多年“海水冷却塔 试验研究”的成果以及国际上成功的工程实践 并结合国情, 这些工 程选择带冷却塔的海水闭式循环系统从方案和技术支持上是可行的, 合理的。
国 际 知 名冷 却 塔 设 计 建 造 公 司 ( 例 如 马 利- 巴 克公 司 ) 在 工程 投 标 中经 常 推 荐“高 瘦 塔”, 淋 水 填 料厚 度一 般 为 1.20 ～1.50 m, 用加 高 冷却 塔 的总 高 度的 方法 适当 减小冷 却塔 的淋 水面 积。 我国 现行 规 范规 定冷 却 塔高 度 不能 突 破 165 m, 在采 用 加高 塔 时一 定要 以物 模试验 的结 论为 依据 。
表 1 出塔水温( t2) 参考值
冷却塔面积 / m2
出塔水温 /℃
13 000
32.487
14 000
31.808
15 000
31.420
1.3 塔 面积 与高 度估 算 国内 海水 介质的 热力 、阻 力计 算程 序还 在研 究
编制 阶段 , 目前 可以 根据“海 水冷 却塔 试验 研究”的 成果 以及 国际 上同类 冷却 塔的 实践 经验 , 按 淡水 介 质出 塔水 温的 计算结 果对 淋水 面积 进行 修正 , 根 据
图 1 为德 国电厂 冷却 塔。
www.zhulong.com
a) 尼德奥森电厂最高的塔( 200 m)
图 1 德国电厂冷却塔
b) 罗斯托克电厂海水冷却塔
1.4 特 征参 数 在采 用 1.20 ～1.50 m 高海 水塔 专用 填料 , 采 用
加高 型 塔 的 情 况 下 1 ×1 000 MW 机 组 相 对 应 的 钢 筋混 凝土 逆流 式双曲 线自 然通 风冷 却塔 的设 计参 数 可以 参照 下列 数据 范围选 择:
在单 机 1 000 MW 的 发电 厂 工程 设 计 中, 对 采
取一 机一 塔还是 一机 两塔 进行 了比 较, 根据 国内 外 冷却 水二 次循 环系统 运行 的经 验每 台机 组配 一座 大 型逆 流 式自 然 塔是 可 行的 , 超 大 型塔 带 来 的塔 高 、 配水 、淋 水填料 等新 的问 题可 以通 过数 学模 型和 物 理模 型试 验解 决。 1.2 热 力性 能估 算
我国 海岸 线大致 呈南 北走 向, 跨越 的纬 度范 围 很大 , 各 地 夏 季 10% 频 率 的 干 、 湿 球温 度 以 及 大 气压 力均 不相 同, 冷 却倍 率的 采用 应该 有区 别, 淋 水面 积略 有变 化。在 不考 虑海 水塔 专用 填料 , 不 采 用“高 瘦 塔 ”的 情 况 下 1 ×1 000 MW 机 组 相 对 应 的 钢筋 混凝 土逆 流式 双曲线 自然 通风 冷却 塔的 设计 参 数可 以参 照下 列数 据范 围选择 :
Keywor ds: power plant; sea water cooling tower; circulating cooling water
由于 沿海经 济发 展的 需要 , 我 国渤 海湾 海滨 将 要建 设规 划容 量为 4 ×1 000 MW 的 高效 超临 界机 组的 发电 厂, 单 机 1 000 MW 机 组的 冷却 水量 约为 102 000 ～109 000 m3 /h。如 果采 用直 流供 水系 统, 规划 容量 的取水 流量 约为 115.0 ～121.0 m3 /s, 取 水 工程 按规 划容量 一次 建成 。取 水地 点在 淤泥 质浅 滩 海岸 , 如 此大的 取水 工程 施工 非常 困难 , 为 此拟 采 用海 水为 补充 水的带 冷却 塔的 闭式 循环 冷却 系统 。
关键词: 电厂; 海水冷却塔; 循环冷却水 中图分类号: TU991.42 文献标识码: B 文章编号: !1009 - 2455( 2006) 增刊 - 0009 - 12
www.zhulong.com
De s ign of s e a wa te r cooling towe r
LIU Guan- jun
德国 罗斯 托克 电厂 冷却 塔水 池壁表 面以 及混 凝 土斜 支柱 里侧 表面 可见 薄薄 一层 绿色 苔藓, 但是 并 不严 重, 电厂 技术 人员 介绍 说循环 水中 加氯 可以 减 少 苔 藓和“ 海 生 物垢 ”。但 是 他 们 在 10 a 的 运 行 中 没有 特别 注意“海生 物垢 ”的 问题, 从侧 面说 明如 果 加药 品种 和加 药量 合适 , “化 学垢 ”和“ 海生 物垢 ”的 问题 是可 以解 决的 。图 2 为 德国罗 斯托 克电 厂的 化 学加 药间 和加 药管 道。
淋水 面积 : 12 000 ～16 000 m2; ±0.00 m 直 径: 135.00 ～155.00 m; 进风 口高 度: 12.0 ～14.0 m; 塔 总 高 : 180 ～200.0 m; 喉 部 高 度 : 145 ～160.0 m; 塔顶 出口 直径 : 79.0 ～88.0 m。
( North China Power Engineering Co., Ltd., Beijing 100011, China)
Abst ra ct : Choosing closed circulating cooling system with cooling towers which using seawater as make - up water for the circulating cooling water is a revolution for the thermal power plants in the coastal area and other industrial cooling water. This system has changed the conventional mode that taking water from the sea and draining the waste water into the sea, avoiding the thermal pollution of the sea, reducing the amount of water taking from the sea and saving the capital cost. The water intake for the very- large power plants planned to be constructed in the Bohai Bay area will take place in the shoal coast by adopting the once- through water supply system with the intake head going more than 10 km. into the sea, which may cost more than 1 billion or even billions of RMB. According to the Experimental Investigation of Sea Water Cooling Towers by a research institution and the international engineering practice combined with the local conditions, the closed seawater circulating system with the cooling towers for these projects is technically feasible and rational.
淋水 面 积 : 9 000 ～12 000 m2; ±0.00 m 直 径 :பைடு நூலகம்117.00 ～135.00 m; 进风 口高 度: 10.0 ～13.0 m; 塔 总 高 : 180 ～200.0 m; 喉 部 高 度 : 155 ～175.0 m;
塔顶 出口 直径 : 60.0 ～78.0 m。 1.5 投 资
为直 流供 水的 20% 左右 。 国 际上 1 ×1 000 MW 机 组 钢 筋 混 凝 土 海 水 塔
的 投 资 大概 为 三 四 亿 元 人 民 币 。 国 内 1 座 15 000 m2 钢 筋混 凝 土 海 水 塔 不 包括 复 杂 的 地 基 处 理 在 内 按目 前建 筑材 料价格 、施 工费 用、 设计 费用 以及 各 项试 验费 用 大概 为 1.5 亿元 人民 币 。所 以 我国 沿 海 发电 厂采 用带海 水冷 却塔 的闭 式循 环冷 却系 统在 造 价方 面是 可行 的。 2 海 水塔 的水 质条 件和 浓缩 倍率 2.1 水 质条 件
海水 冷却 塔试 验的成 果, 同等 厚度 的海 水塔 填料 的 冷却 性能 比淡 水塔 低, 修 正后 的出 塔水 温以 不超 过 33.0 ℃ 为 宜 。 经 过 计 算 和 修 正 , 渤 海 湾 地 区 海 水 冷却 塔采 用 1.0 m 厚 淡水 填 料 时, 每 台机 配 一座 淋 水面 积 为 12 000 ～15 000 m2 超 大 型 逆 流 式 双 曲 线 自然 塔是 可行 的。
依据 渤 海 湾 地 区 夏 季最 热 月 10% 频 率 的 气 象 条件 ( 干 球气 温 27.4 ℃, 相 对 湿度 81%, 大气 压 力 1 000.5 hPa) , 以 及 1 ×1 000 MW 超 超 临 界 机 组 凝 汽量 , 按夏 季 运行 冷 却 倍率 55 倍 , 计 算出 每 台 机 组循 环冷 却 水量 为 109 000 m3 /h, 先用 目 前国 内 常 用的 厚度 为 1.0 m 的 淡水 塔 淋水 填 料的 热 力阻 力 参 数进 行循环 冷却 系统 优化 计算 , 结 果如 表 1。
目前 国际 上几个 知名 冷却 塔设 计建 造公 司对 海 水塔 的补 充水 水质 分别有 自己 的要 求, 没有 统一 的
标准 。在 德国 , 一 般情 况下 补充水 水质 不是 由冷 却 塔公 司负 责, 而是 由另 外一 个专门 公司 负责 , 即 补 充水 在进 入冷 却塔 之前 必须 符合该 冷却 塔公 司的 水 质标 准。
冷却 塔 的 设计 施 工 在我 国 是 比 较成 熟 的 技术 , 但是 冷却介 质从 淡水 换成 海水 的冷 却塔 的设 计建 造 在国 内 尚属 首 次, 单 机容 量 1 000 MW 机 组的 海 水 塔更是 没有 先例 。为 此对 国际 上有 几十 年冷 却塔 设 计建 造经 验的公 司及 欧洲 建成 并运 行多 年的 海水 冷 却塔 进行 了考 察, 得 到了 部分 对设 计、 施工 、运 行 有借 鉴的 启示, 本文 对此 加以 介绍 。 1 海 水塔 的基 础资 料 1.1 背 景知 识
地震 、淤 泥质 浅滩 场地 土、地 下水 腐蚀 、沿 海 空气 中含 盐量 对混 凝土 的腐 蚀作 用等众 多不 利因 素 对冷 却塔 产生 的不 利影 响可 以通 过数 学模型 和物 理 模型 试验 解决 。由 此引 起的 工程 投资 将会 比淡水 塔 有所 增加 , 但 是二 次循 环的 总投资 比直 流供 水取 水 工程 的浩 大投 资还 是少 得多 , 包括 地基 处理 在内 仅
海水冷却塔设计
刘官郡
( 中国电力工程顾问集团公司华北电力设计院, 北京 100011)
摘要: 选择带冷却塔的循环冷却系统, 采用海水作为循环冷却水的补充水, 是我 国沿海火力发电厂以及其它 工业企业冷却用 水的一次革命。 它改变了从 海洋取水 使用后又将 废水排回 海洋的传统 做法, 避免 了近海的 热污 染; 极大的减少了从海洋取水的数量, 节约了大量的基建投资。我国渤海湾地区拟建 的超大型机组发电工程取水 均在浅滩海岸, 采用直流供水系统, 取水头部将深入海中十几千米甚至更远, 耗资将 达到十几亿甚至几十亿元人 民币。根据某科研设计单位十多年“海水冷却塔 试验研究”的成果以及国际上成功的工程实践 并结合国情, 这些工 程选择带冷却塔的海水闭式循环系统从方案和技术支持上是可行的, 合理的。
国 际 知 名冷 却 塔 设 计 建 造 公 司 ( 例 如 马 利- 巴 克公 司 ) 在 工程 投 标 中经 常 推 荐“高 瘦 塔”, 淋 水 填 料厚 度一 般 为 1.20 ～1.50 m, 用加 高 冷却 塔 的总 高 度的 方法 适当 减小冷 却塔 的淋 水面 积。 我国 现行 规 范规 定冷 却 塔高 度 不能 突 破 165 m, 在采 用 加高 塔 时一 定要 以物 模试验 的结 论为 依据 。
表 1 出塔水温( t2) 参考值
冷却塔面积 / m2
出塔水温 /℃
13 000
32.487
14 000
31.808
15 000
31.420
1.3 塔 面积 与高 度估 算 国内 海水 介质的 热力 、阻 力计 算程 序还 在研 究
编制 阶段 , 目前 可以 根据“海 水冷 却塔 试验 研究”的 成果 以及 国际 上同类 冷却 塔的 实践 经验 , 按 淡水 介 质出 塔水 温的 计算结 果对 淋水 面积 进行 修正 , 根 据
图 1 为德 国电厂 冷却 塔。
www.zhulong.com
a) 尼德奥森电厂最高的塔( 200 m)
图 1 德国电厂冷却塔
b) 罗斯托克电厂海水冷却塔
1.4 特 征参 数 在采 用 1.20 ～1.50 m 高海 水塔 专用 填料 , 采 用
加高 型 塔 的 情 况 下 1 ×1 000 MW 机 组 相 对 应 的 钢 筋混 凝土 逆流 式双曲 线自 然通 风冷 却塔 的设 计参 数 可以 参照 下列 数据 范围选 择:
在单 机 1 000 MW 的 发电 厂 工程 设 计 中, 对 采
取一 机一 塔还是 一机 两塔 进行 了比 较, 根据 国内 外 冷却 水二 次循 环系统 运行 的经 验每 台机 组配 一座 大 型逆 流 式自 然 塔是 可 行的 , 超 大 型塔 带 来 的塔 高 、 配水 、淋 水填料 等新 的问 题可 以通 过数 学模 型和 物 理模 型试 验解 决。 1.2 热 力性 能估 算
我国 海岸 线大致 呈南 北走 向, 跨越 的纬 度范 围 很大 , 各 地 夏 季 10% 频 率 的 干 、 湿 球温 度 以 及 大 气压 力均 不相 同, 冷 却倍 率的 采用 应该 有区 别, 淋 水面 积略 有变 化。在 不考 虑海 水塔 专用 填料 , 不 采 用“高 瘦 塔 ”的 情 况 下 1 ×1 000 MW 机 组 相 对 应 的 钢筋 混凝 土逆 流式 双曲线 自然 通风 冷却 塔的 设计 参 数可 以参 照下 列数 据范 围选择 :
Keywor ds: power plant; sea water cooling tower; circulating cooling water
由于 沿海经 济发 展的 需要 , 我 国渤 海湾 海滨 将 要建 设规 划容 量为 4 ×1 000 MW 的 高效 超临 界机 组的 发电 厂, 单 机 1 000 MW 机 组的 冷却 水量 约为 102 000 ～109 000 m3 /h。如 果采 用直 流供 水系 统, 规划 容量 的取水 流量 约为 115.0 ～121.0 m3 /s, 取 水 工程 按规 划容量 一次 建成 。取 水地 点在 淤泥 质浅 滩 海岸 , 如 此大的 取水 工程 施工 非常 困难 , 为 此拟 采 用海 水为 补充 水的带 冷却 塔的 闭式 循环 冷却 系统 。
关键词: 电厂; 海水冷却塔; 循环冷却水 中图分类号: TU991.42 文献标识码: B 文章编号: !1009 - 2455( 2006) 增刊 - 0009 - 12
www.zhulong.com
De s ign of s e a wa te r cooling towe r
LIU Guan- jun
德国 罗斯 托克 电厂 冷却 塔水 池壁表 面以 及混 凝 土斜 支柱 里侧 表面 可见 薄薄 一层 绿色 苔藓, 但是 并 不严 重, 电厂 技术 人员 介绍 说循环 水中 加氯 可以 减 少 苔 藓和“ 海 生 物垢 ”。但 是 他 们 在 10 a 的 运 行 中 没有 特别 注意“海生 物垢 ”的 问题, 从侧 面说 明如 果 加药 品种 和加 药量 合适 , “化 学垢 ”和“ 海生 物垢 ”的 问题 是可 以解 决的 。图 2 为 德国罗 斯托 克电 厂的 化 学加 药间 和加 药管 道。
淋水 面积 : 12 000 ～16 000 m2; ±0.00 m 直 径: 135.00 ～155.00 m; 进风 口高 度: 12.0 ～14.0 m; 塔 总 高 : 180 ～200.0 m; 喉 部 高 度 : 145 ～160.0 m; 塔顶 出口 直径 : 79.0 ～88.0 m。
( North China Power Engineering Co., Ltd., Beijing 100011, China)
Abst ra ct : Choosing closed circulating cooling system with cooling towers which using seawater as make - up water for the circulating cooling water is a revolution for the thermal power plants in the coastal area and other industrial cooling water. This system has changed the conventional mode that taking water from the sea and draining the waste water into the sea, avoiding the thermal pollution of the sea, reducing the amount of water taking from the sea and saving the capital cost. The water intake for the very- large power plants planned to be constructed in the Bohai Bay area will take place in the shoal coast by adopting the once- through water supply system with the intake head going more than 10 km. into the sea, which may cost more than 1 billion or even billions of RMB. According to the Experimental Investigation of Sea Water Cooling Towers by a research institution and the international engineering practice combined with the local conditions, the closed seawater circulating system with the cooling towers for these projects is technically feasible and rational.
淋水 面 积 : 9 000 ～12 000 m2; ±0.00 m 直 径 :பைடு நூலகம்117.00 ～135.00 m; 进风 口高 度: 10.0 ～13.0 m; 塔 总 高 : 180 ～200.0 m; 喉 部 高 度 : 155 ～175.0 m;
塔顶 出口 直径 : 60.0 ～78.0 m。 1.5 投 资
为直 流供 水的 20% 左右 。 国 际上 1 ×1 000 MW 机 组 钢 筋 混 凝 土 海 水 塔
的 投 资 大概 为 三 四 亿 元 人 民 币 。 国 内 1 座 15 000 m2 钢 筋混 凝 土 海 水 塔 不 包括 复 杂 的 地 基 处 理 在 内 按目 前建 筑材 料价格 、施 工费 用、 设计 费用 以及 各 项试 验费 用 大概 为 1.5 亿元 人民 币 。所 以 我国 沿 海 发电 厂采 用带海 水冷 却塔 的闭 式循 环冷 却系 统在 造 价方 面是 可行 的。 2 海 水塔 的水 质条 件和 浓缩 倍率 2.1 水 质条 件
海水 冷却 塔试 验的成 果, 同等 厚度 的海 水塔 填料 的 冷却 性能 比淡 水塔 低, 修 正后 的出 塔水 温以 不超 过 33.0 ℃ 为 宜 。 经 过 计 算 和 修 正 , 渤 海 湾 地 区 海 水 冷却 塔采 用 1.0 m 厚 淡水 填 料 时, 每 台机 配 一座 淋 水面 积 为 12 000 ～15 000 m2 超 大 型 逆 流 式 双 曲 线 自然 塔是 可行 的。
依据 渤 海 湾 地 区 夏 季最 热 月 10% 频 率 的 气 象 条件 ( 干 球气 温 27.4 ℃, 相 对 湿度 81%, 大气 压 力 1 000.5 hPa) , 以 及 1 ×1 000 MW 超 超 临 界 机 组 凝 汽量 , 按夏 季 运行 冷 却 倍率 55 倍 , 计 算出 每 台 机 组循 环冷 却 水量 为 109 000 m3 /h, 先用 目 前国 内 常 用的 厚度 为 1.0 m 的 淡水 塔 淋水 填 料的 热 力阻 力 参 数进 行循环 冷却 系统 优化 计算 , 结 果如 表 1。
目前 国际 上几个 知名 冷却 塔设 计建 造公 司对 海 水塔 的补 充水 水质 分别有 自己 的要 求, 没有 统一 的
标准 。在 德国 , 一 般情 况下 补充水 水质 不是 由冷 却 塔公 司负 责, 而是 由另 外一 个专门 公司 负责 , 即 补 充水 在进 入冷 却塔 之前 必须 符合该 冷却 塔公 司的 水 质标 准。