（中國能源建設(shè)集團(tuán)遼寧電力勘測設(shè)計(jì)院有限公司，遼寧 沈陽 110179）

1 高位收水冷卻塔技術(shù)

1．1 基本情況介紹

重慶萬州發(fā)電廠新建工程在國內(nèi)1000MW機(jī)組首次采用了節(jié)能降噪效果顯著的高位收水冷卻塔（據(jù)說華北電力設(shè)計(jì)院總包的合肥2×1000MW工程已率先應(yīng)用）。

高位收水冷卻塔技術(shù)可有效地減少循環(huán)水泵的靜揚(yáng)程并降低冷卻塔淋水噪音，相比常規(guī)冷卻塔每臺(tái)機(jī)組循泵電動(dòng)機(jī)功率減少約3400kW，噪音可減少約8～10dB(a)，從而大幅降低運(yùn)行電耗及噪音治理費(fèi)用。通過比較，采用高位收水冷卻塔后，兩臺(tái)機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)綜合投資比常規(guī)塔系統(tǒng)雖高約7722萬元，但年運(yùn)行費(fèi)用可降低991萬元。

國內(nèi)江西彭澤核電站也擬采用高位收水冷卻塔，該項(xiàng)目在2009年已與哈蒙公司簽訂合同，擬建高位收水自然通風(fēng)冷卻塔，塔高達(dá)215m，并已由哈蒙公司與國核院合作完成設(shè)計(jì)工作，該塔建成后將成為世界上最高的冷卻塔。而由法國電力公司和比利時(shí)哈蒙冷卻塔公司，20世紀(jì)70年代末合作設(shè)計(jì)了一套節(jié)能型冷卻塔。這主要是因?yàn)槌Ｒ?guī)塔的冷卻水，都是經(jīng)填料自由落下的高度（即雨區(qū)）大，讓常規(guī)的冷卻塔供水高度比較高，從而需要使用功率很大的水泵才能滿足冷卻塔的供水需求。因此，他們?cè)诔Ｒ?guī)的冷卻塔現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，以減少循環(huán)水系統(tǒng)的電能消耗為目的，研究出一種能夠降低供水高度的節(jié)能型冷卻塔，名叫“逆流式自然通風(fēng)高位收水冷卻塔”。

圖1 高位收水冷卻塔淋水、集水單元示意圖

常規(guī)的冷卻塔使用的都是自然通風(fēng)手段，而自然風(fēng)速在使用的過程中并不穩(wěn)定，特別是填料后，從高空墜落至集水池的水流不但很大程度上會(huì)影響及水池的消能作用，還會(huì)產(chǎn)生極大的噪音污染。

而逆流式高位收水冷卻塔主動(dòng)取消了常規(guī)塔底部的混凝土集水池及雨區(qū)，通過填料下端的收水斜板和收水槽將落下的水匯集到高位集水槽，并使用配備的高位收水裝置將冷卻后的循環(huán)水，經(jīng)由高位收水裝置截留并匯入到循環(huán)水泵房進(jìn)水間，再經(jīng)過循環(huán)水泵升壓后送回主廠房，進(jìn)行循環(huán)使用。其中，高位收水冷卻塔的高位集水槽間的高差遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于常規(guī)塔及雨區(qū)的高度，產(chǎn)生的噪聲更小，并且更加的節(jié)能、環(huán)保。逆流式高位收水冷卻塔不但能提高資源利用效率，還符合現(xiàn)時(shí)代社會(huì)對(duì)人類發(fā)展活動(dòng)提出的“綠色節(jié)能，低碳環(huán)保”的發(fā)展概念，提高了高位收水冷卻塔的生命力。

1．2 高位收水塔所具備的特點(diǎn)

（1）高位收水。高位收水冷卻塔使用的關(guān)鍵技術(shù)，就是使用高位的收水裝置取代常規(guī)冷卻塔底部的集水池及雨區(qū)。常規(guī)冷卻塔的集水槽因?yàn)槁洳畲?，為了防止墜落的水流濺射出集水槽，通常會(huì)將水面做得比較寬的寬淺型水池。而高位收水塔的集水槽因?yàn)槁洳钚?，所以不用?dān)心水流落下的動(dòng)能問題，使用的是水面較小的窄深型水池。而高位冷卻塔的收水裝置主要包括有收水斜板和收水槽二部分，收水裝置安裝于進(jìn)風(fēng)口與填料之間，安裝高度在3m左右，其余的裝置迎合常規(guī)的冷卻塔保持一致。

（2）塔體尺寸。高位收水冷卻塔和常規(guī)冷卻塔在相同的冷卻效果下，高位收水塔的落水高度和落水的范圍都比常規(guī)塔要小，而高位收水塔的進(jìn)風(fēng)口高度比常規(guī)塔的增加，由此讓填料層的位置也上移了一部分，讓冷卻塔的淋水面積減小。因此，高位收水冷卻塔整體的尺寸比常規(guī)冷卻塔的小一點(diǎn)。

（3）低噪音。高空墜落的水流聲音，是所有冷卻塔產(chǎn)生的噪聲污染的主要來源。整個(gè)過程主要是從高空下落的冷卻水撞擊集水池產(chǎn)生的淋水噪音，而冷卻水的下落的高度越高，產(chǎn)生的噪音也就越大，就像自然景觀中的瀑布。而高位收水塔因?yàn)槿∠思?，改用收水斜板和集水槽，不但降低了冷卻水自由下落的高度，還讓冷卻水下落的區(qū)域在冷卻塔的筒壁里，形成天然的隔聲墻，通?？山档?～10dB（A）的噪音排放。

（4）循環(huán)水系統(tǒng)。高位收水冷卻塔的技術(shù)核心是即盡可能的減少雨區(qū)自由下落的水流高度。因此，高位收水冷卻塔和常規(guī)冷卻塔的循環(huán)水系統(tǒng)相比較，高位收水冷卻塔的循環(huán)水系統(tǒng)需要具備高位收水冷卻塔的循環(huán)水泵揚(yáng)程低、循泵房進(jìn)水間的高水位、泵房的布置、循環(huán)水溝的布置都應(yīng)該圍繞進(jìn)水間的高水位進(jìn)行布置，以滿足高位收水冷卻塔的核心技術(shù)要求。

（5）吊裝安裝技術(shù)高。由于增加了高位收水裝置，大部分的設(shè)備裝置都是采用的吊裝安裝技術(shù)，相關(guān)的配水管、填料、收水斜板、收水槽都需要進(jìn)行吊裝安裝。因?yàn)榘惭b的工程都在高空，對(duì)于吊裝的荷載大，對(duì)吊裝技術(shù)和設(shè)備材料的質(zhì)量都要求很高的可靠性要求，對(duì)吊裝的技藝要求很高，這也在無形中提高了冷卻塔的安裝技術(shù)難度。

（6）高效節(jié)能。前面已經(jīng)提到過，高位收水冷卻塔是將冷卻塔的淋雨區(qū)散熱取消，即將淋水填料落下的淋水在填料下不遠(yuǎn)處收集，并通過集水槽和水泵讓冷卻水重新進(jìn)入進(jìn)水間，進(jìn)行冷卻水的循環(huán)使用。通過這樣的措施，不但能有效地節(jié)省冷卻塔所消耗的揚(yáng)程，也不會(huì)帶來太大的冷卻效果的損耗。這主要是因?yàn)槔鋮s塔的散熱區(qū)域主要是填料區(qū)，填料區(qū)的散熱占冷卻塔總散熱量的70%～80%，而淋雨區(qū)不但占據(jù)的冷卻效果少，而帶來的空氣阻力卻站冷卻塔內(nèi)的40%風(fēng)阻，采用高位收水后，雖然會(huì)減少淋雨區(qū)帶來的散熱量，但也會(huì)讓冷卻塔內(nèi)的空氣阻力大大減低，完全可以彌補(bǔ)淋雨區(qū)的散熱。

圖2

而高位收水塔作為一種節(jié)能型的冷卻塔，它主要的特點(diǎn)是無論冷卻塔的大小，其供水的幾何揚(yáng)程是保持不變的，而常規(guī)塔的幾何揚(yáng)程與塔大小有關(guān)系。因此，高位收水冷卻塔相比常規(guī)冷卻塔，更加高效節(jié)能。

表1

（7）換熱性能。冷卻塔中的雨區(qū)的換熱僅為全塔換熱的小部分內(nèi)容，而常規(guī)冷卻塔的雨區(qū)冷卻效果占全塔總冷卻效果的15%～20%，卻產(chǎn)生40%的風(fēng)阻。高位收水冷卻塔因?yàn)樵黾恿烁呶皇账O(shè)施，縮短了雨區(qū)的距離，收水斜板的設(shè)置也阻擋了部分進(jìn)風(fēng)面積，減少了雨區(qū)的通風(fēng)阻力。

由于高位收水塔的進(jìn)風(fēng)口高度比常規(guī)塔要高出一部分，相對(duì)于常規(guī)冷卻塔的進(jìn)風(fēng)阻力減小，而塔內(nèi)的風(fēng)速也會(huì)有所提高。同時(shí)，也會(huì)讓高位收水塔內(nèi)的進(jìn)風(fēng)內(nèi)容更均勻，讓冷卻塔內(nèi)的中心區(qū)域溫度和外圈溫度基本一致，在一定的程度上改善了冷卻塔的冷卻效率。

通過相同的塔總高度、相同填料、出口直徑、喉部直徑等等，高位收水塔和常規(guī)冷卻塔的綜合數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，高位收水冷卻塔的出水水溫比常規(guī)塔的低0.3～0.4℃。

上述為重慶萬州電廠的高位收水冷卻塔的情況介紹。

2 湖北某電廠采用高位收水塔后的效果及弊端

2．1 湖北某電廠采用高位收水塔后的效果

湖北某電廠冷卻塔經(jīng)優(yōu)化后確定冷卻面積為9000m2，采用常規(guī)塔時(shí)進(jìn)風(fēng)口高度10m，冷卻塔高度150m，填料高度1.25m，供水高度16m。采用高位收水冷卻塔時(shí)確定冷卻面積為9000m2，進(jìn)風(fēng)口高度12m，冷卻塔高度150m，填料高度1.25m，供水高度9m。采用高位收水冷卻塔除有萬州電廠所述的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)外，經(jīng)計(jì)算，每臺(tái)循環(huán)水泵可節(jié)約7m的水泵楊程，每臺(tái)水泵可節(jié)電700kW，每機(jī)可節(jié)電1400kW，兩機(jī)可節(jié)電2800kW，全年共計(jì)節(jié)電1260萬度電。

2．2 湖北某電廠采用高位收水塔目前存在的問題

目前國內(nèi)高位塔收水裝置尚處于科研及試驗(yàn)起步階段，還不具備自主供貨能力，需依賴國外供貨商整體提供包括高位收水裝置在內(nèi)的塔芯材料并提供整塔性能保證，加之目前僅比利時(shí)哈蒙公司獨(dú)家擁有高位收水技術(shù)，不具競爭性，價(jià)格、采購及供貨周期不易控制，還可能影響工程進(jìn)度。

綜合上述原因湖北某工程暫不推薦采用高位收水冷卻塔。