自然通风冷却塔新型改造技术研究

自然通风冷却塔新型改造技术研究

苗伟斌

威海热电集团有限公司山东省威海市264200

摘要：作为厂区中常用的设备之一，冷却塔的性能是否稳定、功能是否健全，成为了影响火电厂经济收益的因素。本文以一座300MW的冷却塔为例，介绍了技术层面上的实验过程和改进反案，能够为从业人员提供参考依据，也能够让知识、经验丰富的人对某些观点给出见解。

关键词：自然通风冷却塔；新型技术；改造研究

一、冷却塔参数及热力性能评价方法

1．冷却塔参数

实验冷却塔于2004年建成并投入使用的，采用高度为1m的S波PVC淋水填料，标准件尺寸为1000×500×500mm（长×宽×高），采用搁置法分两层安放填料。喷溅装置为多层流型，内区喷嘴口径为Φ26，外区喷嘴口径为Φ28。该冷却塔经过10年的运行后，填料和喷溅装置大部分损坏，冷却塔冷却幅高偏高，冷却能力偏低。该冷却塔于2015年进行改造，填料采用“非等高布置”，填料高分为三个区，内区为塔中心15m，填料高度为1m；中间半径为15～30m，填料高度为1．25m；外区半径为30～44．5m，填料高度为1．5m。喷溅装置采用旋转喷溅装置，内一区采用Φ22mm的喷嘴，中间区域采用Φ24mm和Φ26mm的喷嘴，外区采用Φ28mm的喷嘴。为确定该冷却塔改造前后的冷却性能，特委托国电科学技术研究院成都电力技术分院进行相应的性能测试。

2.淋水填料的影响

冷却塔中的能量转换区间在淋水填料位置，在这个位置中大量的水珠接触填料并发生物理或化学的反应，使水变换形态达到温度降低的目的。这时受外界因素较少，观察结论也相对准确。空气进入塔中实现能量的转化，吸收大量的温度沉入填料中。在没有环境侧风影响的时候，配水区、填料区和雨区循环水冷却负荷分别约为冷却塔总冷却负荷的5%～10%、65%～70%和20%～30%。填料区的换热是影响冷却塔换热效率的决定性因素。

3.冷却塔热力性能评价

冷却塔中的冷热交替现象是比较平常的反应前后表现形式，通过测量温差能够对塔得热力性能进行较为公正的评价。这时外界的干扰因素可以忽略不计，因为每组试验数据的影响因素相同，没有进行排除的必要。通过对于温差变化的幅度大小，可以对塔的工作状态得出结论。

冷却塔的冷却能力的评价，通常根据《工业冷却塔测试规程》（DL/T1027－2006）2006中6．6（测试结果评价标准）中6．6．1．2冷却水温对比法，分别做出各个工况下的出塔水温计算图，计算出实测参数下冷却水温差△td与该工况下实测冷却水温差△tt之比，并按下式评价冷却能力。ηst=Δtd/Δtt×100%式中，ηst为以冷却水温评价的冷却能力，%；Δtd为计算水温差，℃；Δtt为实测冷却水温差，℃。

二、在进行冷却塔技术改进中的试验数据分析

1.试验的各项指标和方法

冷却塔实际工作试验中的指标包括：距离、温差、风向、风力等等。通过在不同位置的测试结果能够得出在一定距离内实际效果的差异，以及和其它因素的关系。冷却塔的功效就是为了散热，不让温度对生产造成不良隐患，温差是判断通风效果是否良好的一项指标。不同风向的测试结果会对试验的结果有所指向，不同风力下的通风效果也可能会有不同。

试验需要借助仪器来进行，在进行有关温度的尝试过程中，要避免太阳直射产生的误差，也不能人为的干涉导致结果不准确，可以分时间段测量，找出试验规律。保证有固定的测量点和精准仪器。

2.对试验得出数据进行分析和概括

试验数据的分析对试验结果的得出十分重要，工作人员要善于科学技术和现代设备进行处理，整理数据表格，总结出数据的有效试验部分。根据图表和试验中其它人的意见，生成完整、写实、无误的实验报告。

三、根据试验数据进行分析和对比

1.从风温数据图表中得出相关结论

下面是某位置的数据结果，简单的从风温这个指标上得出了一些结论

从表中可以看出，改造前，出塔风温在内区20m以内和外区35m以外，风温较高，而在中间区域，风温较低。这主要是由于塔内配水情况和空气动力场决定的。改造前，由于外区配水量较大、内区空气流量、流速较小等因素，造成靠近内区和外区的风温较高，而中间区域的风温较低。冷却塔填料采用“非等高布置”后，各个区域的出塔风温基本趋于一致，即塔内各个区域达到一致的气水比，一致的气水比说明冷却塔各区域的换热潜能得以最大化的发挥。

2.其它指标的试验过程中得出的结论

在改造前的性能试验中，两种工况下，冷却塔的平均冷却幅高为7．41℃；在改造后，冷却塔的平均冷却幅高为5．36℃，降幅为2．05℃。换言之，冷却塔的出口水温有效的降低了2．05℃。

根据《工业冷却塔测试规程》（DL/T1027－2006）2006中6．6（测试结果评价标准）中6.6．1．2（冷却水温）对比法，分别计算出改造前后冷却塔的冷却能力。改造前，冷却塔在两个工况下的平均冷却能力为93．78%，未达到设计要求，而在改造后，冷却塔的平均冷却能力达到102．12%，超出设计要求。冷却能力提高了8．34%。

3.经过技术改造后的可观经济效益设想

通过查阅机组凝汽器入口水温与机组排汽压力关系曲线，出塔水温在25℃时，每降低1℃，凝汽器真空可提高0．43kPa，因此该机组的在冷却塔幅高降低2．05℃后，凝汽器真空可提供0．86kPa；排气压力每提高1kPa，煤耗值可降低约1．35g/（kW·h），因此该机组可降低煤耗为1．162g/（kW·h）。按每台机组年发电量为8亿千瓦，则每年可节约标准煤约1080t，标准煤按500元/吨计算，则每年可节约资金54万元。

结语：

优化冷却塔性能，从试验数据分析中得出结论，提出应该改进的指标和改进位置。通过对塔的反应速率和反应程度来看试验数据，套用热能反应方程式和常用的物理计算方法，说明试验中的反应成立、反应物生成，能够控制试验中的变量达到技术改进的手段，让技术研究更彻底。

参考文献：

[1]大型自然通风冷却塔噪声治理[J].梁涛，胡华强.科技经济导刊.2016（36）

[2]某发电公司35kV系统优化改造[J].张峰，徐勇军.贵州电力技术.2017（03）