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        鋼混結構和玻璃鋼結構冷卻塔技術經(jīng)濟比較

        2018-05-14 14:49:45郝榮榮
        工業(yè)設計 2018年1期

        郝榮榮

        摘要:文章以電廠鋼混結構、玻璃鋼結構機力冷卻塔為研究目標,站在項目施工建設角度從施工周期、維護保養(yǎng)、建設投資等多個方面進行經(jīng)濟、技術分析。通過對分析過程及結構的研究可知,玻璃鋼結構無論是在經(jīng)濟方面還是在技術應用方面都具有一定的優(yōu)勢,在今后實踐中可以得到的廣泛的推廣并應用。

        關鍵詞:機力冷卻塔;玻璃鋼;鋼混結構;施工周期;維護保養(yǎng)

        在現(xiàn)代化社會經(jīng)濟高速發(fā)展推動作用下,電站建設項目無論是從規(guī)模上還是從數(shù)量上較以往相比明顯擴大和增加,在這種背景下,電廠整體造成成本增加,結構安裝復雜,施工周期延長,鑒于此,對電廠機力冷卻塔進行優(yōu)化成為了當務之急。玻璃鋼結構具有極高的防腐性能,有效的降低了電廠后期的維護保養(yǎng)費用,同時也提升了電站建設項目的質量,為我國電力事業(yè)的進步奠定了扎實的基礎。為了進一步了解玻璃鋼結構和鋼混結構的各方面差異,文章以2x30MW電廠、2xlOOMW電廠、2×300MW電廠機力冷卻塔鋼混結構和玻璃鋼結構方案進行對比分析。

        1技術對比分析

        經(jīng)過研究分析發(fā)現(xiàn),在機組容量不同的情況下,機力冷卻塔鋼混結構與玻璃鋼結構方案存在這一定的技術共性,下面將以此為出發(fā)點進行研究分析。

        1.1熱力效率與占地面積

        據(jù)數(shù)據(jù)調查分析發(fā)現(xiàn),鋼混結構冷卻塔占地面積大,熱力效率較低。這是因為受到結構標準要求的限制,鋼混結構冷卻塔的梁柱截面比較大,其中梁截面最小值為200mmx500mm,柱子截面最小值為400mmx400mm,其截面占冷卻塔整個面積的15%左右。另外,梁柱后渦流區(qū)的存在有進一步降低了有效面積。從上述數(shù)據(jù)分析可知鋼混結構冷卻塔的效率比較低,在一定的熱力任務條件下,鋼混結構的占地面積要高出五分之一左右。同鋼混結構冷卻塔相比,玻璃鋼結構所占地面積明顯下降,熱力效率提升顯著。玻璃鋼結構冷卻塔梁柱面積較小,其中梁截面可采用為100mmx40mm,柱子截面可采用75mmX75mm,其占冷卻塔整體面積的5%左右,占地面積小,但是熱力效率較高。

        1.2土建要求及施工周期

        鋼混結構冷卻塔占地較大,施工周期較長。從施工實踐方面分析,水池施工、鋼混框架施工和冷卻塔安裝施工周期約為一年,鋼混結構冷卻塔土建工作任務中,同時在混凝土施工完成后不可以立即投入到冷卻塔部件安裝工作,必須維護保養(yǎng)一段時間后才可進行其他的后續(xù)工作,故而混凝土冷卻塔施工時間較長,另外混凝土冷卻塔土建施工任務中,受到多方面因素的影響,在施工過程中極易出現(xiàn)尺寸誤差,施工操作失誤導致的施工反復,這些情況的出現(xiàn)都在無形中延長了施工周期。

        而對比鋼混結構冷卻塔,玻璃鋼結構冷卻塔重量明顯降低,施工周期較短,是無鋼混框架。水池施工、鋼混框架施工、和冷卻塔安裝施工周期在120天左右。在進行施工過程中,只需做好玻璃鋼塔基礎結構,土建施工任務量較少,所需的施工時間較短。另外一些玻璃塔零件、加工基本都實現(xiàn)了自動化,尺寸誤差較小,在出廠之前可以進行簡單的組裝,這就在一定程度上加快的施工的步伐,操作便捷。

        1.3耐腐蝕及維護保養(yǎng)

        鋼混結構冷卻塔的鋼混結構維護保養(yǎng)需要每隔兩年進行一次,在維護保養(yǎng)工作中,尤為重要的就是防滲作業(yè)。另外鋼混結構容易受到腐蝕,因此必須進行一定的防腐處理鋼混結構才具備一定的抗腐蝕性能。另外鋼混結構內部的構建為非金屬化設計,但是必須對其混凝土部分進行必須要的維護和保養(yǎng)。而玻璃鋼拉擠結構冷卻塔具有較強的抗腐蝕能力。例如酸、鹽、海水、污水、腐蝕性土壤、地下水、化學流體等對玻璃鋼結構冷卻塔不會造成破壞性的腐蝕破壞。另外玻璃鋼結構塔梁、柱塔頂平臺等主要的支撐結構的主體是擠拉玻璃鋼桁架,這種結構的使用決定了玻璃鋼結構冷卻塔具有極強的抗腐蝕性,這種結構應用在酸性水或者是海水條件下也不需要進行防腐作業(yè)。塔平臺是由熱鍍鋅鋼組成的,因此也具有極強的防腐性能。塔內構建是非金屬化設計,在設備使用過程中無需進行人工維護或者是保養(yǎng)作業(yè)。

        1.4結構強度

        根據(jù)地方實際地質條件,設計人員在進行鋼混結構冷卻塔設計過程中可以結合抗風、抗震要求進行結構設計。玻璃鋼拉擠結構冷卻塔所使用部件之間的鏈接是通過螺栓螺母實現(xiàn)的,在進行結構設計時,設計人員同樣可以結合地方實際情況進行抗風抗震設計,并利用相關結構設計設計軟件進行復核,同樣可以滿足結構強度要求。

        1.5技術參數(shù)比較

        為了更加清晰的了解鋼混結構冷卻塔和玻璃鋼拉擠結構冷卻塔技術應用,下面將以表格的形式呈現(xiàn)出來,詳見表1。

        2經(jīng)濟對比分析

        經(jīng)濟對比分析詳見表2。電站2x30MW電廠玻璃鋼結構冷卻塔投資成本為675萬元,對比鋼混結構冷卻塔投資成本節(jié)省了220萬元;2xlOOMW電廠機力冷卻塔玻璃鋼結構投資成本為984萬元,對比鋼結構冷卻塔投資成本節(jié)省了338萬元;2x300MW燃煤電站建設項目投資成本為1150萬元,對比鋼結構投資成本節(jié)省了435萬元。

        鋼混結構冷卻塔是混凝土面板,因此需要制定嚴格的維護保養(yǎng)制度,定期對混凝土位置進行防滲處理;需要對塔內鋼構件進行防腐處理,而傳動部件和混凝土也需要間隔一定的時間進行維護保養(yǎng),維護保養(yǎng)成本高。而玻璃鋼結構冷卻塔內部構建使用的是非金屬化設計,結構部件不需要進行維護保養(yǎng)處理,只需要對傳動部件進行定期的保養(yǎng)即可,維護保養(yǎng)成本低。

        3鋼混結構和玻璃鋼結構冷卻塔注意事項

        在實際的冷卻塔設計中,需要根據(jù)鋼混結構和玻璃鋼結構的技術特點對冷卻塔的各設計要素進行關注,以實現(xiàn)冷卻塔設計的經(jīng)濟效益最大化為目標。

        3.1工藝參數(shù)控制

        冷卻塔的空氣濕球溫度和出口水溫的溫差會對其冷卻能力產生直接的影響,為了確保冷卻塔建設和使用的經(jīng)濟性,濕球溫度和出口水溫的差值一般控制在4℃以上。工業(yè)生產中冷卻塔的單臺處理水量不超過3000t/h。出口水溫與濕球的溫差是冷卻塔進出口水溫溫差的決定性因素,進出口水溫溫差控制在10℃左右。

        3.2風機設計選擇

        風機是冷卻塔中最主要的設備,因而風機的選擇必須要合理,確保風機對冷卻塔結構的適應性。風機的風壓、風量、葉片形狀、靜壓效率及材質性能都明顯不同。玻璃鋼材質的風機葉片性能出色,可以在生產中加以推廣。冷卻塔使用的風機葉尖的線速度一般不超過60m/s。此外減速箱的選擇也需要滿足冷卻塔安全性能的要求,在冷卻塔的長期運行中,風機故障會直接導致冷卻塔穩(wěn)定性的下降,因而減速箱的安全系數(shù)需要在2.0以上。風機的傳動軸多采用不銹鋼材質,在出廠前需要進行必要的動平衡實驗。配套電機可根據(jù)冷卻塔工作環(huán)境的差異選擇恰當?shù)慕^緣防爆等級。

        3.3塔型選擇

        目前常見的冷卻塔塔型包括逆流塔和橫流塔兩種,在實際的設計中需要對冷卻塔的風機能耗、進水水壓需求、結構建造的難度、占地面積、建設造價等進行綜合的技術經(jīng)濟分析,以此為依據(jù)選擇合適的冷卻塔塔型。一般來說逆流塔的綜合性能要優(yōu)于橫流塔。

        3.4風筒選擇

        冷卻塔的風筒需要確保熱空氣可以順暢的排入大氣,并回收一定的動能,確保冷卻塔建設的經(jīng)濟效益。線性設計的風筒可以滿足冷卻塔的基本需求,在鋼混結構及玻璃鋼結構的冷卻塔中都比較常見。冷卻塔風筒的直線段、擴張段和收縮短的比例必須要合理,且造型應當盡可能美觀。風筒結構材質包括鋼板混凝土和玻璃鋼等,但是以玻璃鋼材質的風筒較為常見,性能也更好。

        3.5布水系統(tǒng)

        冷卻塔的布水系統(tǒng)多采用槽式布水、管式布水,其中管式布水對于水壓及水質的要求都要高于槽式布水,因而槽式布水相對來說性能更為出色。布水系統(tǒng)的材料多采用PP、FRP、PVC以及ABS等等,這些材質的使用效果都要優(yōu)于鋼管結構。除此之外噴嘴結構的選擇也至關重要,要確保噴出的水滴大小和均勻度可以滿足冷卻效果的需求。

        3.6除水器

        除水器的材質和安裝位置都需要進行合理的選擇,木材、PP、PVC以及FRP材質的除水器都有所使用,具體選擇何種材質的除水器需要根據(jù)冷卻塔的水質情況和用戶對抽風漂水的損失的期望值。目前冷卻塔的抽風漂水損失已經(jīng)可以控制在0.005%以內。

        4結論

        綜上所述.通過對2x30MW電廠、2xlOOMW電廠、3x300MW電廠機力冷卻塔鋼混結構和玻璃鋼結構方案進行對比分析可知,玻璃鋼結構冷卻塔占地面積小、施工周期短、抗腐蝕性強、保養(yǎng)維護保養(yǎng)費用低等。在相同冷卻能力條件下,玻璃鋼結構總投資成本比混凝土結構投資成本下降20%-30%。另外涉及到后期運行成本、能耗成本、補水加藥、維護保養(yǎng)等,玻璃鋼結構冷卻塔性價比更高,鑒于此在今后電廠建設過程中可以推廣應用全玻璃鋼結構冷卻塔。

        參考文獻

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