論汽輪發(fā)電機組的冷端綜合治理

馬長亮

摘 要：隨著節(jié)能減排工作的不斷推進，發(fā)電機組冷端設備治理提效的重要性得備受關注，本文主要分析了改型涼水塔噴頭，論述了在冬季的水塔防凍綜合治理等，取得了較大收益的過程，經(jīng)濟效益明顯。

關鍵詞：汽輪；發(fā)電機組；冷端綜合治理；大唐三門峽電廠

中圖分類號：TM6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）09-0154-04

大唐三門峽電廠2×600MW機組，整體利用雙曲線設計，采取自然通風，屬于逆流式塔型，冷卻面積：8500m2，設備2006年8月投入使用。如前所述，水塔治理改造因節(jié)能原因被越來越多的提起，節(jié)能新理念當前深入人心，比如，在涼水塔的設計中，新型旋轉型噴頭目前在我國仍然是起步的初期，再如水塔防凍，在我國東北，許多地方都有著堆積卷簾的應用，尤其是在防凍方面，新型應用首要注重的是涼水塔擋風板，在其拆裝中存在很大的安全問題，并且不能適應晝夜溫差和自動調(diào)節(jié)循環(huán)水溫的需求，根據(jù)我公司區(qū)域的往年中的氣溫變化情況，汽機專業(yè)在水塔提效、防凍治理等方面做了許多有益嘗試，實際應用中也取得了明顯效果，現(xiàn)介紹如下。

1 相關術語

冷卻塔：主要作用是將循環(huán)冷卻水在其中噴淋，使之與空氣直接接觸，通過蒸發(fā)和對流把攜帶的熱量散發(fā)到大氣中去的冷卻裝置，其主要作用是：冷卻循環(huán)水，降低循環(huán)水溫度，從而保證機組運行真空。另外還有輔助作用：根據(jù)循環(huán)水濃縮倍率等指標，進行排污，從而控制循環(huán)水水質(zhì)，防止結垢等問題的出現(xiàn)。

噴頭：噴頭是涼水塔內(nèi)淋水設施的核心部件，其作用是水流通過噴頭形成“噴灑”效應，經(jīng)過噴頭后形成的細小水滴在淋水填料內(nèi)與逆向流動的進風進行換熱，使循環(huán)水降溫。

2 汽輪發(fā)電機組的冷端綜合治理過程

2.1 調(diào)研過程

水塔提效方面，如前所述，在發(fā)電廠涼水塔的應用中，對旋轉噴頭的使用在我國尚且處于起步的前期，因此，在改造項目時，是依照“安全第一”的。項目開展的初期，參考了很多關于旋轉噴頭的資料，通過自行設計，并且依靠一家公司，利用3D打印，獲得了產(chǎn)品的模型，然后利用多次模擬，并且不斷地對產(chǎn)品升級改造，最終，改造后的噴頭無論是在淋水還是使用期限上都有了很好的效果，然后，委托專業(yè)廠家，進行批量生產(chǎn)，并且實現(xiàn)了在2014年4月份，對#4機組水塔內(nèi)的8700個噴頭進行了全面的替換。在實際的運行中，旋轉噴頭最大的好處就是在水流通過噴頭時，利用水流的靜壓，并且根據(jù)自己的結構，保證沒有額外的動力旋轉，和普通螺旋噴頭的“飛濺”式散水比起來，旋轉噴頭可以更加細致的把水滴均勻三開，取得真正的“霧化”效果；另外，受介質(zhì)的“旋轉”的影響，在散水面積上，單個噴頭的效率也大大提升?；谏鲜鰞煞N作用，使得介質(zhì)在通過填料層的過程中，大大增加了和空氣的接觸，取得了良好的換熱效果，提高了噴頭的換熱效率，從而更快速地降低了水溫。

水塔防凍方面，通過對周邊兄弟單位的調(diào)研，總體感覺在水塔防凍方面，按照基建設計，基本不做改進，應用起來難免各有缺憾，在我公司設計中，二期的水塔防凍主要是以擋風板為基礎，面臨的問題主要是不能確定掛拆時間，以及沒有良好的水溫調(diào)節(jié)性等，并且在工作中，風險很高，不能同時具備防凍和節(jié)能功能，所以，要開發(fā)出更新的水塔防凍方式。

2.2 分析及論證

（1）當前，在我公司的涼水塔中，淋水系統(tǒng)主要采取的是固定式噴頭，在循環(huán)水通過噴頭之后，向下噴濺，在這個過程中循環(huán)水的很多勢能并不能完全被消耗，因此，造成水流飛濺，影響了噴灑的效果。為了解決上述問題，彌補上述不足，需要改進和升級當前的噴頭，開發(fā)新的噴淋方式，該噴頭在設計中，利用雙葉片和反推盤方式，能最大化的減少在循環(huán)過程中水的勢能，使水滴在空氣有更長的時間，可以更多地熱交換；另外，在水循環(huán)過程中，通過噴頭可以使水滴更細，提高了換熱的效率。涼水塔雙葉片旋轉噴頭結構圖如圖1所示。

涼水塔雙葉片旋轉型淋水噴頭裝置，包括噴頭1，與噴頭1連接固定的保持架2，所述的保持架2的下端與水碟5下部的旋轉軸轉動連接；所述的水碟5的上表面中央設置有主葉片3和位于主葉片3外側的從動葉片4，所述的水碟5下部的旋轉軸連接反推轉盤6；

所述的主葉片2位于水碟5的上表面，相鄰的主葉片之間的夾角為60度；

所述的從動葉片4位于水碟5的上表面邊緣處，且呈環(huán)形分布；從動葉片4的外緣高度高于與水碟5連接的內(nèi)緣的高度；

所述的水碟5底部的旋轉軸和保持架2的下邊為間隙配合的連接方式，配合表面，設置有四氟+石墨涂層；

所述的水碟5與保持架2之間的連接方式為扣蓋，采用的聰明扣結構。

以前的淋水噴頭為固定式，改進為現(xiàn)在的旋轉形式以后，可以提高噴灑效果，而且提高了換熱效率；無軸承旋轉，利用聰明扣形式設計扣蓋，不僅降低了成本，而且大大提高了設備的使用年限，可拆卸結構，方便零部件之間的拆卸和安裝，實現(xiàn)了自由清理；在主葉片和從動葉片，采取反推轉盤的方式，促使噴頭最大程度地利用水勢能，將風能進行轉換，從而提高的了噴頭的實用性，提高了噴灑效率。

新型噴頭的工作原理：將葉片裝置在出水噴頭下邊的水碟上，能夠充分利用噴頭出口靜壓，對水蝶上的葉片進行沖擊，實現(xiàn)水蝶旋轉，在水蝶的下部，將轉軸和旋轉噴頭組合件間隙組合，在表面利用四氟+石墨涂層，從而降低摩擦。在水流流出噴嘴流后，沖擊小葉片，并且促使水蝶旋轉，通過小葉片，使循環(huán)水成為水滴狀，撒向填料；旋轉噴頭首要特點就是循環(huán)水可以充分利用水流勢能，利用自己的結構，實現(xiàn)無額外動力旋轉，和普通噴頭比起來，它能夠減少水的勢能，均勻的將水滴分散，從而達到“霧化”效果；而且，經(jīng)過噴頭的水實現(xiàn)了“旋轉”效應，這就使得噴頭的灑水面積大大增加。經(jīng)過上述的雙面作用，便大大增加了填料層和空氣的接觸面，提高了換熱的效率，和普通噴頭比起來，提高了換熱效率，更有效地夠降低循環(huán)的水溫。

在新型噴頭設計中，利用了雙葉片和反推盤技術：對于噴頭上的雙葉片，無論是在高度還是在旋向上，都通過多次的實驗，利用合理的方式，保障葉片的旋轉效率，在噴頭下邊的反推轉盤，可以更好地助推；基于循環(huán)水質(zhì)，利用扣蓋式設計，避免了水進入動靜結合部位，解決了水質(zhì)問題帶來的卡澀。并且，將噴頭托盤設置為聰明扣，不僅防止了堵塞和卡澀，而且也方便拆卸，自由清理；另外，新型噴頭可以實現(xiàn)了噴頭的旋轉，并且對于葉片的各方面也做了優(yōu)化處理，提高了噴灑的效果。

（2）在設計涼水塔的防凍中，有兩條思路，其一為提高水溫，防止結冰現(xiàn)象，另一思路是改造出口，進行攔冰和化冰，最終的設計是梯級攔冰，以及改造循環(huán)水的回水旁路，涼水塔攔冰格珊設計方式以及擋冰情況，分別如圖2、3所示。

梯級攔冰原理：設計為每道篦子之間的欄桿間距梯級減小，不同級別之間，篦子間距依次為300、200和100mm，攔冰篦子通常是在涼水塔出水處，通常面積較大，這樣便減少了冰塊在循泵入口濾網(wǎng)的堵塞，并且來冰量相同的話，在外圍，實現(xiàn)了提前阻攔，可以減少冰塊擁堵，使冬季的涼水塔可以充分大量的化冰。

（3）配合上一梯級的攔冰措施，在循環(huán)水回水旁路的管道上，設置用于二次回水的電動門，可以實現(xiàn)在循環(huán)水溫度低于5℃時，將回水旁路的一次門全部打開，回水二次門部分打開，可以減少上塔水量，機組可以在最佳真空下，充分控制循環(huán)水溫，另外，在一次門的運行中，全開全關的方式可以防止因為閥門節(jié)流而形成的沖刷內(nèi)漏現(xiàn)象。

2.3 改造的效果評價

（1）對涼水塔的旋轉噴頭進行改造后效果：改造后，在相同的運行狀況下，對比#4機組與#3機組，結果表明，水塔的出水溫度實現(xiàn)了降低，幅度在0.7-0.9℃左右。

（2）旋轉噴頭改造后運行參數(shù)對比，詳見表1、表2、表3、表4、表5，以及圖4-圖13。

（3）基于涼水塔的梯級攔冰方式，輔助以回水旁路電動門，在實踐中，在保證機組真空的情況下，可以實現(xiàn)對循環(huán)水溫的控制，并且防止了水塔墜冰對濾網(wǎng)的堵塞，并且調(diào)節(jié)手段十分靈活，在拆裝擋風板中，節(jié)省了人力物力，減少了工作的危險，既能實現(xiàn)效果，又能保障。

3 結語

經(jīng)過對涼水塔系統(tǒng)的不斷探索和改造，既保障了循環(huán)水的低溫度，又防止了水塔的結冰現(xiàn)象，通過實踐觀察可以得出，不僅提高了水塔效率，而且也實現(xiàn)了設備的安全平穩(wěn)運行，這是對冷端設施的一項探索，表明了在涼水塔和其他的冷端設施中，又邁出了更高的一個臺階。