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冷卻塔的節(jié)能潛力分析
隨著經(jīng)濟(jì)意識(shí)的增強(qiáng)，節(jié)能降耗已經(jīng)越來(lái)越引起人們的高度重視。發(fā)電廠的熱力系統(tǒng)及設(shè)備的節(jié)能給電廠運(yùn)行和經(jīng)營(yíng)帶來(lái)明顯的經(jīng)濟(jì)效益。目前，節(jié)能降耗主要集中于三大主要設(shè)備和復(fù)雜系統(tǒng)，經(jīng)過理論研究和廣泛應(yīng)用，已經(jīng)取得很大經(jīng)濟(jì)效益。但是長(zhǎng)期以來(lái)我們對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)中冷卻塔缺乏足夠的重視。一方面，認(rèn)為凝結(jié)器循環(huán)水入口溫度為環(huán)境因素的單值函數(shù);另一方面，它的維護(hù)比較繁重復(fù)雜，由于缺乏對(duì)冷卻塔節(jié)能潛力的認(rèn)識(shí)，甚至許多電廠忽略.
1冷水塔節(jié)能潛力分析
循環(huán)水1oC溫差并存在的節(jié)能潛力
冷卻塔的工作過程是循環(huán)水從凝結(jié)器中吸收排氣熱量，以溫度t1送入冷水塔經(jīng)由壓力管道分流至配水槽，熱水通過噴濺裝置散成細(xì)小均勻的水珠灑落到淋水填料上，沿填料層高度和深度與冷空氣以蒸發(fā)，傳導(dǎo)和對(duì)流等方式完成熱交換。空氣吸收熱量和水分，其溫度和濕度逐漸增加接近飽和狀態(tài)由塔頂逸出，冷卻后的循環(huán)水以溫度t2返回凝結(jié)器。由此可見，冷卻塔的出塔水溫直接影響汽輪機(jī)的排氣壓力和循環(huán)熱效率。運(yùn)行的電廠中，冷水塔經(jīng)常在偏離設(shè)計(jì)條件的環(huán)境下工作，出塔水溫高于設(shè)計(jì)值導(dǎo)致真空下降，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性降低。表2給出6種型號(hào)機(jī)組因?yàn)樗睦鋮s能力降低造成出塔水溫升高1oC對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性能影響。
由此可見，運(yùn)行電廠凝結(jié)器循環(huán)水進(jìn)口溫度升高1oC伴隨的節(jié)能潛力。目前大多數(shù)冷水塔缺少性能檢測(cè)，因熱負(fù)荷增加或檢修維護(hù)不當(dāng)致使冷卻塔出力不足，出口溫度偏高是普遍現(xiàn)象。例如我公司135MW機(jī)組循環(huán)水淤泥渾濁，淋水填料嚴(yán)重結(jié)垢，出塔水溫比相同條件下設(shè)計(jì)溫度升高4oC，這臺(tái)機(jī)組每年因此而損失的標(biāo)準(zhǔn)煤約達(dá)2706t，此一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)損失約達(dá)55萬(wàn)元(煤價(jià)按200元/t)。
因此選擇性能優(yōu)良的淋水填料能降低出塔水溫且有較小的通風(fēng)阻力。據(jù)文獻(xiàn)介紹，無(wú)論順流還是逆流的冷卻塔該換高性能的薄膜填料能導(dǎo)致冷卻水降低5~8oC，對(duì)于現(xiàn)存的冷卻塔等于提高50%的冷卻能力或者增加的更多。重視淋水填料運(yùn)行維護(hù)，減少冷卻塔結(jié)冰和填料損壞，是提高冷卻塔熱力性能的重要手段。
.3淋水密度潛在的節(jié)能效益
淋水密度是指單位面積淋水填料所通過的冷卻水量，它也是影響冷卻塔出力的主要因素之一。由于運(yùn)行方式不當(dāng)，維護(hù)不及時(shí)造成噴嘴堵塞、填料破損及生長(zhǎng)藻類，致使換熱面積減少、淋水密度增加。附圖為淋水面積相對(duì)減少1%~25%的出塔水溫變化情況。
影響冷卻塔性能的另一個(gè)重要參數(shù)是循環(huán)水流量。增加循環(huán)水量有益于凝汽器側(cè)熱交換，但是對(duì)冷卻塔存在超佳循環(huán)水量。當(dāng)出塔空氣的相對(duì)濕度未達(dá)到飽和，增加循環(huán)水量，可使出塔空氣逐漸趨于飽和。若繼續(xù)增加循環(huán)水量，出塔水溫反而很快升高，因?yàn)榭諝馕諢崃恳堰_(dá)飽和，過量熱水放出的熱量已無(wú)法被空氣再吸收。此外多消耗的泵功對(duì)汽輪機(jī)效率提高甚微。實(shí)際上是以循環(huán)水泵耗功補(bǔ)償冷卻塔出口水溫升。
綜上所述，冷卻塔存在著巨大的節(jié)能潛力，運(yùn)行電廠應(yīng)把冷卻塔性能問題作為主要的節(jié)能方式加以研究。根據(jù)各廠的具體情況，制定出提高冷卻塔出力切實(shí)可行措施，以保證機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
2冷卻塔性能降低的主要原因
冷卻塔的熱力性能與塔的設(shè)計(jì)出力是否合理，裝置的制造安裝，運(yùn)行維護(hù)和檢修質(zhì)量等多種因素有關(guān)，要根據(jù)每個(gè)塔的具體情況進(jìn)行具體分析。冷卻塔性能降低常見的原因有：
1.淋水填料破損脫落生長(zhǎng)藻類，填料上堆積垃圾或結(jié)垢，使得換熱面積減小，淋水密度增大，造成出塔水溫升高。
2.配水槽阻塞高程不一，水槽溢流，噴嘴堵塞脫落，濺水碟不對(duì)中等引起配水不均。配水系統(tǒng)的作用是將熱水均勻地濺散到整個(gè)淋水填料上，延長(zhǎng)汽水換熱的接觸時(shí)間和接觸面積。配水不均降低塔的冷卻效果。
3.通風(fēng)筒梁柱附近填料安裝空隙過大，通風(fēng)筒有孔洞密封差或不等高，導(dǎo)致抽力不足。此外填料或捕水器上積聚水垢油脂和藻類以及流進(jìn)填料的水負(fù)荷過大也會(huì)造成空氣流量的減少，汽水熱交換強(qiáng)度減弱，冷卻塔的性能下降。
4.循環(huán)水排污加藥處理不正常使循環(huán)水濃縮倍率偏高，使含有碳酸氫鈣、碳酸氫鎂、硫酸鈣的沉淀物凝聚在換熱設(shè)備的內(nèi)表面，有時(shí)沉積在淋水板上。這些污垢阻塞換熱熱設(shè)備的管道，降低塔的冷卻效率。
5.位于寒冷和嚴(yán)寒地區(qū)工作的冷卻塔冬季運(yùn)行方式不當(dāng)，致使進(jìn)風(fēng)口和淋水填料結(jié)冰，直接影響塔的熱力性能。冬季冷卻塔的頻繁啟停嚴(yán)重影響設(shè)備的運(yùn)行效率，使用壽命，并增加維修費(fèi)用。
由此可知，上述因素均影響冷卻塔的經(jīng)濟(jì)性，使機(jī)組效率降低，特別是夏季高溫缺雨季節(jié)，冷卻塔性能降低迫使機(jī)組降負(fù)荷以維持其運(yùn)行，從而限制機(jī)組出力，降低設(shè)備利用率。
在冷卻塔的運(yùn)行中，超重要的是監(jiān)視冷卻塔熱力性能是否正常，若能調(diào)整到超佳工況，無(wú)疑是有益機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為了維持冷卻塔在超佳狀態(tài)下工作，一方面應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)督維護(hù)，對(duì)引起性能下降的諸多要素逐條加以分析考核，選擇在超低的維護(hù)費(fèi)用下冷卻塔運(yùn)行的高性能;另一方面，因?yàn)樵O(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行造成性能下降或因熱負(fù)荷增加而使冷卻塔出力不足，就應(yīng)考慮技術(shù)改造已提高其熱性能。
冷卻塔經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與汽輪機(jī)的效率、循環(huán)水泵耗功、冷卻設(shè)備的維修費(fèi)用、補(bǔ)充水量和水質(zhì)處理費(fèi)用密切相關(guān)，實(shí)際上所有冷卻塔多能進(jìn)行改進(jìn)以提高效率，其投資取決于機(jī)組效率提高的回報(bào)。