宋冰騰

摘要：新時(shí)期經(jīng)濟(jì)發(fā)展下，節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，汽輪機(jī)運(yùn)行中逆流式冷卻塔發(fā)揮著重要作用，對(duì)冷卻塔進(jìn)行改造技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排的效果?；诖宋恼聦?duì)逆流式冷卻塔改造技術(shù)展開探討。

關(guān)鍵詞：冷卻塔;改造技術(shù);逆流式;汽輪機(jī)

引言

節(jié)能減排是我國現(xiàn)階段的一個(gè)重要的基本國策，要以科學(xué)發(fā)展觀為指向推動(dòng)其市場化改革，來改善我國的生態(tài)環(huán)境和資源開發(fā)的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償體系，并且把我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的激勵(lì)機(jī)制轉(zhuǎn)變到鼓勵(lì)研發(fā)和自主創(chuàng)新上來，轉(zhuǎn)變到鼓勵(lì)節(jié)能減排降耗上來，轉(zhuǎn)變到鼓勵(lì)降低成本、提高效率、提高經(jīng)濟(jì)總要素生產(chǎn)率增長的方向上來。因此，冷卻塔風(fēng)機(jī)節(jié)能技改對(duì)于熱電、石化、煤化工等企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)能環(huán)保等具有重要意義。

1冷卻塔改造的重要性

冷卻塔是汽輪機(jī)組的重要輔機(jī)設(shè)備，冷卻塔節(jié)能改造是當(dāng)前電廠節(jié)能工作的重點(diǎn)。隨著填料波形的改進(jìn)和噴濺裝置的優(yōu)化，且在機(jī)組冷卻塔運(yùn)行年限較長、熱力性能下降、噴頭配水管堵塞的情況下，冷卻塔改造成為電廠節(jié)能降耗的重要切入點(diǎn)。但對(duì)于一些塔芯部件保持較完整的機(jī)組，并不需要過大的投入進(jìn)行全部塔芯部件的更換，而是通過部分部件的更換及修復(fù)就能獲得明顯的節(jié)能效果。在實(shí)際改造中，缺少對(duì)冷卻塔節(jié)能改造必要性的研究，在不清楚冷卻塔實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的情況下盲目決策，改造后甚至由于噴濺裝置的選擇和填料布置方式不合理會(huì)導(dǎo)致冷卻塔的冷卻效果下降，造成不必要的經(jīng)濟(jì)及材料的浪費(fèi)，還會(huì)影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

2逆流式冷卻塔的工作原理

逆流式冷卻塔將冷媒置于一個(gè)干凈的封閉回路中，將冷卻塔和熱交換器的功能集于一個(gè)系統(tǒng)，這些都帶來優(yōu)越的運(yùn)行性能和維護(hù)的便利性。逆流式冷卻塔由盤管、風(fēng)機(jī)、噴淋水泵、配水盆、集水盆、排污管、溢水管、填料、進(jìn)風(fēng)百葉、補(bǔ)水裝置等組成。逆流式冷卻塔包括內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)和外循環(huán)水系統(tǒng)兩個(gè)系統(tǒng)。內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)：盤管內(nèi)被冷卻后的循環(huán)水從塔體流出，由系統(tǒng)循環(huán)水泵送往空調(diào)機(jī)組冷凝器，經(jīng)過升溫后的循環(huán)水再進(jìn)入盤管冷卻。外循環(huán)水系統(tǒng)：外部噴淋水通過與盤管、填料接觸換熱達(dá)到冷卻盤管內(nèi)部循環(huán)水的目的后，落入下部集水盆，由噴淋水泵送至配水盆再次循環(huán)。內(nèi)循環(huán)被冷卻水通過盤管與管外噴淋水和空氣進(jìn)行熱交換，避免了被冷卻水與空氣直接接觸而導(dǎo)致的水質(zhì)污染[1]。

3逆流式冷卻塔改造技術(shù)措施

3.1噴槍的設(shè)計(jì)與控制系統(tǒng)

水和壓縮空氣在噴槍中預(yù)混合，再由噴嘴噴入焙燒煙氣中，霧化噴嘴的位置應(yīng)在冷卻塔圓心，避免煙氣與噴頭的直接接觸造成噴頭的堵塞，設(shè)計(jì)噴嘴與煙氣方向?yàn)轫樍鞣较颍ㄓ缮现料拢瑖娮炫c噴槍連接處設(shè)置傘帽保護(hù)噴嘴。PID控制器將數(shù)值與預(yù)先設(shè)置的數(shù)值進(jìn)行比較，根據(jù)差值發(fā)出指令，激活繼電器控制霧化系統(tǒng)調(diào)節(jié)煙氣的溫度。當(dāng)煙氣流經(jīng)冷卻塔出口時(shí)，溫度傳感器將檢測到的值反饋到控制器中實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣溫度的閉環(huán)控制，原溫度控制系統(tǒng)可以滿足生產(chǎn)需要，技改中對(duì)PID參數(shù)重新進(jìn)行了核對(duì)。

3.2逆流式冷卻塔運(yùn)行自動(dòng)控制

逆流式冷卻塔自帶的盤管、集水盆供夏季和過渡季節(jié)使用，冬季運(yùn)行時(shí)切換到集水箱內(nèi)的盤管換熱器，同時(shí)將逆流式冷卻塔自帶盤管中的水排空并用氮?dú)獯祾?。逆流式冷卻塔控制采用的是集中分散式控制系統(tǒng)，現(xiàn)場控制器選用PLC控制器。控制柜上設(shè)遠(yuǎn)程/就地選擇旋鈕和手動(dòng)啟停按鈕，遠(yuǎn)程狀態(tài)由控制器自動(dòng)控制，就地狀態(tài)手動(dòng)控制啟停，便于檢修時(shí)使用，就地控制優(yōu)先。冬季運(yùn)行時(shí)根據(jù)循環(huán)冷卻水回水溫度、集水箱內(nèi)水溫控制噴淋循環(huán)泵和風(fēng)機(jī)的啟停。為防止冷卻塔結(jié)冰，可適當(dāng)提高循環(huán)冷卻水回水溫度，當(dāng)循環(huán)冷卻水回水溫度高于22℃時(shí)開啟噴淋循環(huán)泵和風(fēng)機(jī)，循環(huán)冷卻水回水溫度低于15℃或者集水箱內(nèi)水溫低于5℃時(shí)停止噴淋循環(huán)泵和風(fēng)機(jī)運(yùn)行。風(fēng)機(jī)可以遠(yuǎn)程控制轉(zhuǎn)向，反向運(yùn)轉(zhuǎn)用來除冰。冬季運(yùn)行時(shí)如果逆流式冷卻塔進(jìn)風(fēng)百葉上結(jié)冰過多，停止運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)幾分鐘，百葉附近的水流就會(huì)加快，減少冰的形成。在持續(xù)極度低溫情況下，可將風(fēng)機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)，使熱空氣吹過百葉，融化積冰。反轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)的時(shí)間控制在1～2分鐘，化冰時(shí)進(jìn)行監(jiān)控以決定化冰時(shí)間。冷卻塔風(fēng)機(jī)加裝霍爾傳感器監(jiān)測風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速[2]。

3.3填料布置優(yōu)化

為提高冷卻塔的冷卻效果，常結(jié)合冷卻塔的填料斷面過風(fēng)情況，對(duì)填料的布置方案進(jìn)行優(yōu)化。超大塔研究表明：由于超大型高位收水冷卻塔沒有雨區(qū)，進(jìn)風(fēng)口較高，高位塔內(nèi)填料斷面風(fēng)速分布比較均勻;而常規(guī)塔中心風(fēng)速較低，風(fēng)速最大的地方在相對(duì)半徑0.9處，在塔殼附近風(fēng)速較低。常采用的填料布置優(yōu)化方案包括：降低塔中心區(qū)填料高度或增加外區(qū)的填料高度，以減小內(nèi)區(qū)的氣流阻力，使配風(fēng)更為均勻。根據(jù)高位塔的斷面風(fēng)速分布規(guī)律，基于填料高度1.5m均勻布置的基準(zhǔn)方案，增加一個(gè)填料不等高布置的比選方案，即將外區(qū)填料高度增加至2.0m，并采用數(shù)值模擬手段，對(duì)兩種方案進(jìn)行比較。數(shù)值模擬結(jié)果表明：在全年平均氣象條件下，比選方案（填料不等高布置）的出塔水溫較基準(zhǔn)方案（填料均勻布置）的出塔水溫改善不大（約降低0.08℃）。這主要是由于填料高度增加后，雖增加了散熱能力，但也增加了系統(tǒng)阻力，降低了塔內(nèi)的通風(fēng)量，因此總體冷卻效果并不十分理想，同時(shí)還增大了整體投資?？紤]到高位塔沒有雨區(qū)，填料斷面風(fēng)速分布比較均勻，選取工程填料最終采用均勻布置方式[3]。

3.4冷卻塔淋水填料主要有非等高布置和不等間距布置

第一，由于外圍填料高度增加，為了能有足夠的霧化距離，必須提高配水管的高度，保證足夠的壓力使噴頭配水均勻。豎井水位需要提高，導(dǎo)致配用的循環(huán)水泵揚(yáng)程升高，廠用電率增大。第二，淋水填料頂部高度不同，導(dǎo)致噴濺裝置底部與淋水填料頂部的距離在整個(gè)淋水面積上不一致，影響噴濺的均勻性。淋水填料不等間距布置方式是將填料層分成不同的區(qū)域，區(qū)域內(nèi)的填料間距不一致，靠近冷卻塔豎井的淋水填料片間距最大，冷卻塔進(jìn)風(fēng)口最邊緣的淋水填料片間距最小。進(jìn)風(fēng)口邊緣進(jìn)塔空氣流速較高和相對(duì)濕度較小，換熱能力強(qiáng);而冷卻塔靠近豎井的區(qū)域由于雨區(qū)阻力的影響流速較小且相對(duì)濕度增加，該區(qū)域換熱能力差。為了更好地適應(yīng)這個(gè)情況，在外圍采用換熱能力強(qiáng)的小間距，強(qiáng)化換熱能力，有效降低出塔水溫。同時(shí)，通過這種分區(qū)換熱，能合理調(diào)整氣水比。噴濺裝置主要是采用噴淋半徑更大和噴灑均勻的高效噴濺裝置，并優(yōu)化內(nèi)外圍噴濺裝置的管徑，使配水更加均勻，同時(shí)也使冷卻塔在單臺(tái)循泵高速供水時(shí)能全塔配水，有利于在不犧牲機(jī)組真空的條件下降低廠用電率。

3.5U型集水槽布置優(yōu)化

高位塔U型集水槽由多組槽段組合而成，根據(jù)以往工程的經(jīng)驗(yàn)，每組槽段的槽底坡度i值可以相同，也可不同，槽段內(nèi)的水流速度設(shè)計(jì)范圍為0.5～1.5m/s，同時(shí)U型集水槽水面線至玻璃鋼集水槽頂部至少考慮300mm的安全高度。根據(jù)以上要求，通過集水槽水面線計(jì)算軟件計(jì)算，確定選取工程集水槽安裝槽底坡度約為0.008，坡向塔中央混凝土集水槽。

結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)階段，我國熱電、石化、煤化工等企業(yè)中循環(huán)水冷卻塔風(fēng)機(jī)大多由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，適時(shí)將其改造為水能機(jī)驅(qū)動(dòng)（尤其是帶動(dòng)力補(bǔ)償裝置的水能機(jī)，可大大拓展本節(jié)能技術(shù)的適用范圍），可節(jié)省大量電能，積極開展汽輪機(jī)冷卻塔改造是當(dāng)前汽輪機(jī)節(jié)能減排的重要舉措。

參考文獻(xiàn)

[1]胡谷慶.循環(huán)水冷卻塔風(fēng)機(jī)故障原因及改造探討[J].設(shè)備管理與維修，2019（06）：108-109.

[2]王海平.循環(huán)水冷卻塔技術(shù)改造[J].化工管理，2019（01）：82-83.

[3]丁海麗，李文娜.330MW機(jī)組冷卻塔節(jié)能改造分析[J].寧夏電力，2018（05）：65-69.