排煙冷卻塔采用兩機(jī)一塔還是一機(jī)一塔的選擇

劉務(wù)波

(廣東粵電中山熱電廠有限公司,廣東中山 528445)

排煙冷卻塔采用兩機(jī)一塔還是一機(jī)一塔的選擇

劉務(wù)波

(廣東粵電中山熱電廠有限公司,廣東中山 528445)

330MW燃煤供熱機(jī)組循環(huán)水有開(kāi)式、閉式循環(huán)兩種,目前由于環(huán)保要求,為減少熱污染,很少允許采用開(kāi)式循環(huán),閉式循環(huán)一般選擇自然通風(fēng)冷卻塔。本工程由于航空限高的原因,不能上常規(guī)的煙囪,因此選擇煙氣通過(guò)自然通風(fēng)冷卻塔來(lái)排放(即煙塔合一技術(shù)),以滿足環(huán)保要求。

330MW 供熱機(jī)組 煙塔合一 抬升 擴(kuò)散 熱負(fù)荷

某工程新建兩臺(tái)330MW燃煤供熱機(jī)組,因地方民航規(guī)定限高147．6米,而常規(guī)電廠的煙囪高度通常在200米以上,因此無(wú)法建設(shè)煙囪排放鍋爐煙氣以滿足擴(kuò)散的要求。

為保證項(xiàng)目能夠順利建設(shè),同時(shí)滿足煙氣抬升、擴(kuò)散的要求,決定取消煙囪,采用煙塔合一方式排放脫硝、脫硫后的煙氣。煙塔合一方式能節(jié)省煙囪、煙氣再熱系統(tǒng)等土建及設(shè)備初投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用;與常規(guī)煙囪相比能提高煙氣的抬升高度并降低污染物的落地濃度,國(guó)內(nèi)已有成功的案例。

煙塔合一技術(shù),國(guó)外對(duì)該技術(shù)研究的時(shí)間為25年以上,國(guó)內(nèi)也有10多年左右,但國(guó)內(nèi)最近才開(kāi)始真正實(shí)施。針對(duì)某工程,國(guó)外某著名公司曾建議采用兩機(jī)一塔的技術(shù),可以大大減少冷卻塔的占地面積,減少防腐施工面積和費(fèi)用,從而減少項(xiàng)目的投資。下面就某工程采用兩機(jī)一塔還是一機(jī)一塔方案,從可行性、維護(hù)、投資等進(jìn)行論證：

1 有能力設(shè)計(jì)煙塔的公司及業(yè)績(jī)

國(guó)外主要有德國(guó)GEA能源技術(shù)有限公司和國(guó)際熱能工程技術(shù)有限公司(簡(jiǎn)稱SPX公司)。原具有該技術(shù)的德國(guó)巴克一杜爾能源技術(shù)、哈蒙公司、馬利公司均已經(jīng)被SPX收購(gòu)。據(jù)悉,GEA有約7座煙塔業(yè)績(jī),SPX有約24座煙塔的業(yè)績(jī)。

國(guó)內(nèi)有北京國(guó)電華北電力工程有限公司,業(yè)績(jī)有三河電廠二期工程4500m2排煙冷卻塔(2座),另與GEA合作設(shè)計(jì)了北京高碑店熱電廠排煙冷卻塔(1座)。

2 國(guó)內(nèi)外常規(guī)冷卻塔、煙塔兩機(jī)一塔現(xiàn)狀

常規(guī)冷卻塔：國(guó)內(nèi)外火電廠大容量機(jī)組基本采用一機(jī)一塔配置。國(guó)內(nèi)有少數(shù)火電廠小機(jī)組采用兩機(jī)一塔,但100MW以上機(jī)組僅江西貴溪2×125MW采用兩機(jī)一塔,配置4000m2自然通風(fēng)逆流塔。國(guó)外火電廠有常規(guī)兩機(jī)一塔的實(shí)例,但數(shù)量比較少。如德國(guó)Lingen電廠(2×400MW)、Wolfsburg電廠(2×130MW)、Gersteinwerk電廠(2×400MW)、Voerde電廠(2×707MW)、美洲的阿拉巴馬米勒電廠(2×600MW,塔高168米)。

煙塔：據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前世界上的煙塔大約有50座,其中濕式自然通風(fēng)冷卻塔大約占95%,干冷塔占5%;1980～1990年建造或改造的大約占40%,1990～2000年建造或改造的大約占40%,2000年后的大約占20%;建于德國(guó)的煙塔大約占70%,其他國(guó)家大約占30%;按裝機(jī)容量分,單機(jī)容量為200～600MW的大約占50%,600MW以上的占50%。據(jù)悉,沒(méi)有煙塔合一的兩機(jī)一塔的實(shí)例。

表1

表2

3 技術(shù)可行性

作為煙塔,有兩個(gè)性能必須得到保證,一是循環(huán)水的冷卻效果,二是煙氣抬升擴(kuò)散效果。要保證煙氣排放擴(kuò)散效果的前提是循環(huán)水量不小于總量的50%、熱負(fù)荷不小于30%、出塔煙氣流速不小于3m/s。

針對(duì)兩機(jī)一煙塔,專題咨詢GEA、SPX公司和北京國(guó)電華北電力工程有限公司,前兩公司針對(duì)某工程進(jìn)行了計(jì)算,計(jì)算結(jié)果如下：

3.1 GEA公司:初步計(jì)算結(jié)果表明兩機(jī)一塔是可行的。塔的技術(shù)參數(shù)如表1

3.2 SPX公司

從冷卻塔的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)看,通常情況下,塔高一般是淋水填料處直徑的1．4～1．5倍左右,兩機(jī)一塔方案的設(shè)計(jì)水量是81522t/h,從冷卻塔設(shè)計(jì)方面考慮沒(méi)有問(wèn)題,考慮海水倒灌影響,經(jīng)計(jì)算,淋水面積應(yīng)在11000m2左右,塔高應(yīng)不小于165m。另：兩機(jī)一塔的方案不利于機(jī)組的運(yùn)行和維護(hù),煙塔合一冷卻塔由于煙氣的影響,無(wú)法在冷卻塔運(yùn)行的情況下進(jìn)行維護(hù)和檢修,而此類(lèi)冷卻塔的維護(hù)量又多于常規(guī)塔的維護(hù)量且維護(hù)時(shí)間長(zhǎng),如冷卻塔需要維護(hù),兩個(gè)機(jī)組需要同時(shí)停機(jī),對(duì)供熱的影響較大。

3.3 北京國(guó)電華北電力工程有限公司

兩機(jī)一塔方案,存在以下不確定因素和風(fēng)險(xiǎn)：

(1)沒(méi)有300MW及以上機(jī)組采用帶煙氣排放的兩機(jī)一塔的業(yè)績(jī),持別是熱電廠的業(yè)績(jī),國(guó)內(nèi)也沒(méi)有較大機(jī)組兩機(jī)共用一塔的先例。

(2)一旦冷卻塔投入運(yùn)行,正常的運(yùn)行維護(hù)困難,將無(wú)法進(jìn)行大修(更換淋水填料、噴濺裝置、內(nèi)壁防腐等,尤其是內(nèi)壁防腐)。據(jù)介紹,國(guó)外某電廠因冷卻塔內(nèi)壁防腐涂層的脫落,而導(dǎo)至剛剛投產(chǎn)3個(gè)月的電廠不得不被迫停機(jī)。如果采用兩塔合一的方案,一旦冷卻塔出現(xiàn)問(wèn)題,將直接影響兩臺(tái)機(jī)組的正常發(fā)電和供熱。運(yùn)行和檢修的靈活性差。

(3)在冬季運(yùn)行時(shí),如果只有一臺(tái)機(jī)組供熱工況下運(yùn)行,通過(guò)冷卻塔排放的煙氣將不能達(dá)到環(huán)保的排放要求。按公司過(guò)去的經(jīng)驗(yàn),對(duì)于供熱機(jī)組的排煙冷卻塔,通過(guò)計(jì)算分析,當(dāng)循環(huán)水的水量不小于總量的50%、熱負(fù)荷不小于30%,出塔流速不小于3m/s時(shí)不會(huì)對(duì)冷卻塔排煙產(chǎn)生影響。顯然,這些條件對(duì)于兩機(jī)一塔方案是難以滿足的。

4 排煙冷卻塔的維護(hù)比較（見(jiàn)表2）

5 投資分析(一機(jī)一塔為方案一,兩機(jī)一塔為方案二)

(1)防腐費(fèi)用：①采用外國(guó)技術(shù),方案一約為3500—4200萬(wàn)元,方案二比方案一約能節(jié)約1050-1260萬(wàn)元;②采用國(guó)內(nèi)技術(shù),方案一約為1055萬(wàn)元,方案二比方案一約能節(jié)約316．5萬(wàn)元。

(2)土建費(fèi)用：方案二比方案一節(jié)約費(fèi)用應(yīng)少于360萬(wàn)。

(3)煙道費(fèi)用：兩方案比較,估計(jì)煙道長(zhǎng)度不會(huì)有較大差別。

(4)填料費(fèi)用：兩方案比較,冷卻塔的冷卻面積都不會(huì)有較大的差別。

(5)循環(huán)水管費(fèi)用：方案二比方案一復(fù)雜,暫作忽略計(jì)。

(6)征地及地基處理費(fèi)用：節(jié)省用地費(fèi)用300萬(wàn)元,軟基處理節(jié)省78．5萬(wàn)元,回填土157萬(wàn)元。

(7)設(shè)計(jì)費(fèi)用：兩方案比較,暫作忽略計(jì)。

結(jié)論：方案二比方案一約節(jié)約費(fèi)用1950萬(wàn)左右(不包括設(shè)計(jì)費(fèi)用)

6 兩機(jī)一塔方案的風(fēng)險(xiǎn)分析

①無(wú)法確定兩機(jī)一塔方案是否可行;②煙氣抬升、擴(kuò)散得不到保證;③塔壁開(kāi)孔(兩個(gè)),增加設(shè)計(jì)、施工難度;④運(yùn)行和維護(hù)靈活性差;⑤煙塔的兩個(gè)主要性能難以兩全：循環(huán)水的冷卻效果和煙氣抬升效果。

7 結(jié)語(yǔ)

綜合以上分析,為保證項(xiàng)目的成功,減少環(huán)評(píng)通過(guò)的難度,方便今后的運(yùn)行維修,不建議采用無(wú)可靠業(yè)績(jī)的兩機(jī)一塔方案,建議實(shí)施一機(jī)一塔方案。