才延福，金 豐，天 罡，陳懿輝

(1．中電投東北電力有限公司，沈陽 110181;2．中電投東北節(jié)能技術(shù)有限公司，沈陽 110181)

目前，北方多數(shù)火力發(fā)電廠在冬季調(diào)整循環(huán)水溫度方面采取的主要措施是人工懸掛擋風板，通過調(diào)整懸掛擋風板數(shù)量控制進入循環(huán)水冷卻塔空氣量達到調(diào)整循環(huán)水溫度的目的，外加輔助調(diào)整防凍門滿足水塔防凍要求。但這種方法存在不能對冷卻塔循環(huán)水溫度進行實時調(diào)節(jié)、有效保持機組真空、防止水塔結(jié)冰等問題［1］。而且懸掛擋風板工作存在很大的安全風險和較高的勞動強度，不能很好地根據(jù)環(huán)境溫度隨時調(diào)整擋風板數(shù)量，往往是為了防止水塔在當天溫度最低的時段(凌晨)結(jié)冰而過量地懸掛擋風板，造成在當天環(huán)境溫度較高時段(下午)水塔水溫過高，從而降低了機組真空和機組經(jīng)濟性［2］。因此，為了解決上述問題，本文闡述了冷卻塔隨動堆積簾式節(jié)能防寒機理，采用隨動堆積簾對冷卻塔實現(xiàn)循環(huán)水溫度自動控制，保持機組真空穩(wěn)定，提高機組運行經(jīng)濟性。同時對冷卻塔實行了全方位防寒處理。

1 隨動堆積簾防寒原理及結(jié)構(gòu)

1.1 隨動堆積調(diào)風簾調(diào)節(jié)及冷卻塔防寒機理

傳統(tǒng)擋風板為目前冷卻塔設(shè)計較為普遍采用的防寒方式，將冷卻塔進風區(qū)分為上層、中層、下層，冬季的安裝規(guī)程為隨溫度逐漸降低，由上至下逐層安裝;開春轉(zhuǎn)暖時拆卸規(guī)程為隨溫度逐漸升高，由下至上逐層拆下。根據(jù)這樣的設(shè)計理念，“隨動堆積簾式防寒節(jié)能技術(shù)”的堆積式調(diào)風簾設(shè)計為由上層至下層關(guān)閉，由下層至上層開啟。控制單元通過溫度傳感器識別循環(huán)水溫度、自然環(huán)境溫度。當環(huán)境溫度降低時，實時適當關(guān)閉調(diào)風簾，保持循環(huán)水溫度不降低達到防寒的目的。當環(huán)境溫度上升時，實時適當開啟調(diào)風簾保持循環(huán)水溫度不升高，達到保持機組真空經(jīng)濟運行的目的。

1.2 冷卻塔隨堆積簾裝置結(jié)構(gòu)

隨動堆積簾式節(jié)能防寒裝置由堆積簾、電機、滑道、溫度控制系統(tǒng)等組成。在自然通風冷卻塔下部進風口外側(cè)環(huán)向1周安裝固定支架，支架下部有基礎(chǔ)，固定支架與塔體間安裝頂棚，支架立面形成多個門洞口，在每個洞口安裝1組電動調(diào)風簾，調(diào)整風簾接受控制系統(tǒng)指令上升或下降，通過調(diào)整風簾的動作來改變進風口實際進風面積，調(diào)節(jié)進風量，達到控制循環(huán)水溫度在最佳溫度范圍內(nèi)的目的。隨動堆積簾裝置示意圖如圖1、圖2所示。

圖1 平面示意圖Fig．1 Schematic diagram of plane

1.3 裝置主要特點

冷卻塔隨動堆積簾節(jié)能防寒裝置與傳統(tǒng)的冷卻塔人工懸掛擋風板防寒相比，有著顯著的優(yōu)越性，具有可靠的質(zhì)量和先進的技術(shù)，主要技術(shù)特點如下:

1)取代傳統(tǒng)人工懸掛擋風板的方式，節(jié)省人力，消除安全風險。

2)調(diào)風簾的上升、下降雙向均由電動調(diào)節(jié)，保持循環(huán)水溫度恒定，提高機組效率，產(chǎn)生節(jié)能效益。

3)調(diào)風簾自始至終都是先封上、再封下，符合冷卻塔防寒原理，有效防止填料結(jié)冰［3］。

圖2 立面示意圖(單位:m)Fig．2 Schematic diagram of facade

4)適應(yīng)天氣變化和發(fā)電負荷調(diào)整。

5)夏季不用拆，且不影響通風。

2 方案設(shè)計

冷卻塔隨動堆積簾式節(jié)能防寒設(shè)計方案需確定最佳循環(huán)水溫度及循環(huán)水溫度變化對煤耗的影響，設(shè)計范圍涉及電氣、熱工、土建等專業(yè)。

2.1 基礎(chǔ)部分設(shè)計

設(shè)計隨動堆積簾裝置基礎(chǔ)時，在冷卻塔每個塔柱基礎(chǔ)旁下挖0.3～0.5 m(以不破壞塔柱基礎(chǔ)為準)，用鋼筋混凝土加固，這樣和塔柱基礎(chǔ)鏈接在一起，起到相互加固作用。300～350 MW機組冷卻塔一般要做40～44個基礎(chǔ)，如圖3所示。

圖3 基礎(chǔ)設(shè)計圖Fig.3 Based design

2.2 頂棚連梁設(shè)計

設(shè)計頂棚連梁時，全部采用H型鋼(包括外連梁、內(nèi)連梁及懸掛梁等)，圍冷卻塔1周。所有連梁用螺栓連接，方便拆卸。在外連梁上裝設(shè)調(diào)風簾手動倒鏈，電機出現(xiàn)故障時可以轉(zhuǎn)為手動操作;將懸掛梁懸搭在冷卻塔外塔壁上，不與塔壁接觸，以防止損壞塔壁，連梁頂用彩鋼板封閉。

2.3 調(diào)風簾設(shè)計

設(shè)計調(diào)風簾時，采用改進型軟式堆積簾，使半數(shù)抗風桿同軌，減少堆積高度50%。簾布堆在軌道外，導(dǎo)軌窄，抗風性好，結(jié)構(gòu)簡單，制作容易。

2.4 電控系統(tǒng)

設(shè)計電控系統(tǒng)時，電控單元由控制器(如PLC)、溫度傳感器以及遠程控制終端組成，通過監(jiān)測環(huán)境溫度、循環(huán)水出塔溫度，實時調(diào)節(jié)進風口電動調(diào)風簾底端高度，調(diào)節(jié)進風口的進風面積(調(diào)節(jié)范圍:0%～100%)。電動調(diào)風簾系統(tǒng)不僅可以PLC自動控制，同時還可以人工手動控制，以方便其他需求，如圖4所示。

圖4 電控系統(tǒng)圖Fig.4 Electrical control system diagram

2.5 門框設(shè)計

設(shè)計門框時，隨動調(diào)風簾裝置門框采用H型鋼，門柱可以當調(diào)風簾導(dǎo)軌使用。門框高度一般要高出塔沿1 m左右，離塔沿距離1.0～1.5 m;門框?qū)挾扰c冷卻塔相鄰塔柱之間距離一樣。門框上部裝有卷簾門電機及遮擋電機及調(diào)風簾的防雨棚(材質(zhì)是彩鋼板)，以防止電機損壞、夏季調(diào)風簾收上去陽光直射溫度過高軟化縮短壽命。

3 經(jīng)濟效益分析

本文以某電廠350 MW機組為例，對電站冷卻塔采用隨動堆積簾式節(jié)能防寒技術(shù)節(jié)能效益進行分析。根據(jù)機組性能試驗數(shù)據(jù)，凝汽器入口循環(huán)水溫度變化1℃，發(fā)電煤耗相應(yīng)變化0.513 g/kW·h。該電廠冷卻塔改造前，即2011年11月至2012年3月，循環(huán)水凝汽器入口平均水溫為16.43℃。經(jīng)過對凝汽器及汽輪機特性分析確定，當循環(huán)水平均溫度保持在11℃時，機組真空值最佳［4］。冷卻塔改造后，即2012年11月至2013年3月，循環(huán)水凝汽器入口平均水溫為13.19℃，較改造前降低了3.24℃。按平均發(fā)電負荷70%、冬季經(jīng)濟運行有效期150 d計算，年節(jié)約標煤量為350×70% ×24×150×0.513×3.24=1466 t。按標煤單價600元/t計算，每年可節(jié)約879 600元。由于改造后處于調(diào)試階段，對循環(huán)水溫度控制未達到最佳狀態(tài)，通過對系統(tǒng)完善后，還可降低循環(huán)水溫度2℃以上，年節(jié)煤量將達到2400 t，年收益將達到140余萬元。

4 結(jié)論

1)電站冷卻塔隨動堆積簾式節(jié)能防寒技術(shù)具備較好的節(jié)能效益，年直接平均收益在140萬元以上。

2)消除人工懸掛擋風板的安全風險，減少了由于冬季冷卻塔結(jié)冰填料大量損壞的數(shù)量，可有效減低生產(chǎn)成本，具備在北方帶有循環(huán)水冷卻塔的火力發(fā)電廠中推廣應(yīng)用價值。

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