淺談冷卻水塔防凍擋風(fēng)板改造對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響

王鵬 李東明（撫順石化公司熱電廠）

淺談冷卻水塔防凍擋風(fēng)板改造對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響

王鵬 李東明（撫順石化公司熱電廠）

針對撫順地區(qū)冬季平均溫度在-20℃左右，撫順石化公司熱電廠冷卻水塔冬季運(yùn)行存在結(jié)冰問題，通過分析結(jié)冰原因及危害，對冷卻水塔進(jìn)行了防凍改造，即在冷卻水塔人字柱外側(cè)安裝四排固定支架，再將擋風(fēng)板安裝到固定支架上，改造后防凍效果顯著，大幅度減少了冷卻水塔各部位的結(jié)冰現(xiàn)象，提高了冷卻效果，有效地改善了冬季汽機(jī)運(yùn)行真空，減少了冷卻水塔維修、維護(hù)費(fèi)用，降低了發(fā)電煤耗，節(jié)能效果顯著。

冷卻水塔 結(jié)冰 防凍 擋風(fēng)板

1 引言

撫順石化公司熱電廠是公司直屬管理的自備電廠，主要擔(dān)負(fù)著向撫順石化公司東部石油二廠、乙烯、腈綸、合成洗滌劑等廠提供蒸汽、電力、除鹽水任務(wù)。

熱電廠現(xiàn)有7臺汽輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量186MW，均為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，年發(fā)電量9×108kWh。共有3臺冷卻水塔，均為雙曲線簡式鋼筋水泥結(jié)構(gòu)，單塔出力50MW，塔高65m，淋水面積2000m2，采用自然通風(fēng)逆流式冷卻，薄膜式淋水方式，槽式配水。

北方地區(qū)熱電廠冷卻水塔冬季運(yùn)行普遍存在結(jié)冰問題，結(jié)冰會影響冷卻水塔的使用壽命，增加冷卻水塔維護(hù)費(fèi)用，威脅機(jī)組安全運(yùn)行。撫順地區(qū)冬季平均溫度在-20℃左右，機(jī)組投運(yùn)以來，冷卻水塔的防凍問題一直沒有得到很好解決。

2010、2011年撫順石化公司熱電廠分別對2、3號冷卻水塔安裝擋風(fēng)板改造，通過2010、2011年冬季運(yùn)行情況對比分析，改造后大幅度減少了冷卻水塔各部位的結(jié)冰現(xiàn)象。

2 存在問題

冷卻水塔自投運(yùn)以來，在冬季運(yùn)行期間均有不同程度的結(jié)冰現(xiàn)象，嚴(yán)重時出現(xiàn)冷卻水塔人字柱鋼筋保護(hù)層脫落，鋼筋裸露，導(dǎo)致冷卻填料層損壞或脫落，甚至威脅到冷卻水塔的安全運(yùn)行。如果氣溫突然下降，冰柱由循環(huán)水水池內(nèi)側(cè)支柱一直凍到冷卻水塔頂部，不僅影響機(jī)組運(yùn)行真空，也直接影響冷卻水塔使用壽命，一旦結(jié)冰越結(jié)越大，最后可能堵死進(jìn)風(fēng)口，給機(jī)組運(yùn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性均帶來不利影響[1]。

3 結(jié)冰部位及原因

1）冷卻水塔的進(jìn)風(fēng)口處。熱電廠冷卻水塔的內(nèi)壁下緣或者在擋水檐下邊緣結(jié)冰，見圖1。由于經(jīng)常淋不到熱水或水的流速較小，外邊冷空氣又以比較高的流速從進(jìn)風(fēng)口上緣進(jìn)入塔內(nèi)，形成一道薄冰簾，嚴(yán)重者連人字柱一起將進(jìn)風(fēng)口的大部分封堵。

圖1 水塔內(nèi)壁結(jié)冰現(xiàn)象

2）填料及支撐梁上。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷減少，循環(huán)水溫或流量降低及氣溫突降時，填料下端部位及支撐梁柱上就容易結(jié)冰，見圖2。

圖2 填料及支撐梁上結(jié)冰現(xiàn)象

4 結(jié)冰的危害

1）影響冷卻水塔的冷卻效果。冷卻水塔的進(jìn)風(fēng)口結(jié)成冰簾以后，進(jìn)風(fēng)面積減小，造成進(jìn)風(fēng)量減小，進(jìn)而影響冷卻水塔的冷卻效果。填料處結(jié)冰后，影響到填料的效率，降低了冷卻水塔的冷卻效果。

2）增加了結(jié)構(gòu)的載重負(fù)荷。結(jié)冰后，增加了結(jié)構(gòu)的荷重，填料部分結(jié)冰后，會造成填料塌落，以前由于冷卻水塔結(jié)冰，多次發(fā)生填料脫落，造成循環(huán)水回水不暢，對機(jī)組安全運(yùn)行產(chǎn)生影響。

3）降低結(jié)構(gòu)的使用壽命。混凝土的多次凍融會減少使用壽命，尤其在有裂縫的部位，更易造成混凝土的破壞。

4）增加勞動力及危險性。冷卻水塔結(jié)冰后，通常需要人工用長鐵桿將結(jié)冰打掉，不僅笨重而且容易發(fā)生落冰砸人的危險[2]。

5 采取的措施

1）分水槽進(jìn)行封堵。為防止冬季啟停機(jī)或低負(fù)荷時冷卻水塔填料結(jié)冰，熱電廠對冷卻水塔中心填料部分的分水槽進(jìn)行封堵，達(dá)到最冷天氣時，適當(dāng)增加水塔外圍填料部分的通水量，既能保證水量充足，還可以使冷卻水塔中心的填料部位形成高密度的環(huán)形降水區(qū)，降低了穿過外圍填料的氣流密度，增強(qiáng)水塔外圍填料部分防凍能力。

2）在人字柱外側(cè)安裝擋風(fēng)板。為防止冬季結(jié)冰導(dǎo)致墜落填料，在水塔人字柱外側(cè)安裝擋風(fēng)板。擋風(fēng)板采用玻璃鋼材料制成，為便于根據(jù)天氣調(diào)整循環(huán)水溫度及懸掛，可分為上下兩層或多層，上層板的頂部高出進(jìn)風(fēng)口上檐100~200mm，防止從進(jìn)風(fēng)口上檐進(jìn)冷風(fēng)。在下層板上可開一個或多個開啟、關(guān)閉的窗口，用于調(diào)整風(fēng)量。氣溫高于-10℃時，通過減少水塔擋風(fēng)板來控制循環(huán)水溫度在要求范圍內(nèi)。氣溫低于-10℃時，通過增加擋風(fēng)板來控制循環(huán)水溫度在要求范圍內(nèi)。減少擋風(fēng)板時優(yōu)先摘被風(fēng)面，增加擋風(fēng)板時優(yōu)先掛迎風(fēng)面[3]。

6 改造效果及結(jié)論

1）通過2010年、2011年冬季分析對比，加裝擋風(fēng)板后，結(jié)束了長期困擾熱電廠冷卻水塔安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的生產(chǎn)技術(shù)難題，見圖3。通過加裝擋風(fēng)板后防凍效果顯著，有效控制了冷卻水塔各部結(jié)冰，達(dá)到了預(yù)期的目的。

圖3 加裝擋風(fēng)板后圖

2）提高了冷卻水塔冷卻效果，有效地改善汽機(jī)運(yùn)行真空，使機(jī)組真空保持在一個較為合理、穩(wěn)定的范圍，汽機(jī)真空平均升高0.5kPa，降低發(fā)電煤耗1g/kWh，按機(jī)組冬季平均發(fā)電量3.5×108kWh，入廠煤單價800元/t計算，年節(jié)約煤量350t，降低生產(chǎn)成本28萬元。

3）減少由于結(jié)冰和凍融情況給冷卻水塔使用壽命造成的損失，大幅度減少冬季人工工作量，減少了維修、維護(hù)費(fèi)用，年平均節(jié)約費(fèi)用20萬元。

熱電廠通過對冷卻水塔安裝擋風(fēng)板，為企業(yè)帶來了很大的經(jīng)濟(jì)效益，為解決北方同類型冷卻水塔的防凍及節(jié)能問題做了有益的探索，所以具備一定的推廣價值。

[1]趙振國.冷卻塔[M].北京:中國水利水電出版社,1997: 1-5.

[2]周懷春.汽輪機(jī)設(shè)備及系統(tǒng)節(jié)能[M].北京:中國電力出版社,2008:270-273.

[3]史月濤.汽輪機(jī)設(shè)備與運(yùn)行[M].北京:中國電力出版社, 2008:73-79.

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.07.017

2012-04-25）

王鵬，2007年畢業(yè)于沈陽工程學(xué)院（熱能與動力專業(yè)），現(xiàn)在撫順石化公司熱電廠生產(chǎn)運(yùn)行部從事汽輪機(jī)專業(yè)技術(shù)管理工作，E-mail：wp135@petrochina.com.cn，地址：遼寧省撫順市東周區(qū)東周大街30-12號，撫順石化公司中熱電廠生產(chǎn)運(yùn)行部，113004。