冷却塔的节能潜力分析- 大数跨境

广东盈卓

2016-05-12

导读：随着经济意识的增强，节能降耗已经越来越引起人们的高度重视。发电厂的热力系统及设备的节能给电厂运行和经营带来明

随着经济意识的增强，节能降耗已经越来越引起人们的高度重视。发电厂的热力系统及设备的节能给电厂运行和经营带来明显的经济效益。目前，节能降耗主要集中于三大主要设备和复杂系统，经过理论研究和广泛应用，已经取得很大经济效益。但是长期以来我们对循环水系统中冷却塔缺乏足够的重视。一方面，认为凝结器循环水入口温度为环境因素的单值函数；另一方面，它的维护比较繁重复杂，由于缺乏对冷却塔节能潜力的认识，甚至许多电厂忽略冷却塔维护和监督，导致塔的冷却能力降低。见表1.

表1因冷却塔使用问题造成的电能大约损失

问题	总损失（GW·h/a）
热效率低于设计值	0.3
填料损坏	0.15
结冰	0.05
其他	0.88
总计	1.38

本文针对自然通风冷却塔的节能潜力和热力性能影响因素进行分析讨论，以其对发电厂优化运行和检修维护有所帮助和参考。

1 冷水塔节能潜力分析

1.1 循环水1ºC温差并存在的节能潜力

冷却塔的工作过程是循环水从凝结器中吸收排气热量，以温度t₁送入冷水塔经由压力管道分流至配水槽，热水通过喷溅装置散成细小均匀的水珠洒落到淋水填料上，沿填料层高度和深度与冷空气以蒸发，传导和对流等方式完成热交换。空气吸收热量和水分，其温度和湿度逐渐增加接近饱和状态由塔顶逸出，冷却后的循环水以温度t₂返回凝结器。由此可见，冷却塔的出塔水温直接影响汽轮机的排气压力和循环热效率。运行的电厂中，冷水塔经常在偏离设计条件的环境下工作，出塔水温高于设计值导致真空下降，机组经济性降低。表2给出6种型号机组因为塔的冷却能力降低造成出塔水温升高1ºC对机组经济性能影响。

表2 出塔水温升高1ºC的经济性变化

机组容量（MW）	25	50	125	200	300	350
机组负荷（MW）	25	50	125	200	300	350
效率降低（%）	0.454	0.381	0.31	0.328	0.23	0.242
煤耗率增加（g/KW.h）	1.94	1.52	1.033	1.107	0.798	0.738
热耗率增加（KJ/KW.h）	56.86	44.84	30.28	32.44	23.39	21.63
煤耗量增加（t/a）	340	536	904	1550	1676	1808

由此可见，运行电厂凝结器循环水进口温度升高1ºC伴随的节能潜力。目前大多数冷水塔缺少性能检测，因热负荷增加或检修维护不当致使冷却塔出力不足，出口温度偏高是普遍现象。例如我公司135MW机组循环水淤泥浑浊，淋水填料严重结垢，出塔水温比相同条件下设计温度升高4ºC，这台机组每年因此而损失的标准煤约达2706t，仅此一项经济损失约达55万元（煤价按200元/t）。

1.2 淋水填料对出塔水温的影响

循环水散热过程与塔内空气分布，水分布和淋水填料的性能密切相关，淋水填料性能的优略直接影响冷却塔的运行经济性。淋水填料因其热力性能和阻力特性的差异，带来了不同的冷却能力。如表3所示，在相同的实验条件下，结构不同的淋水填料对出塔水温影响值。

表3 淋水填料对出塔水温的影响

序号	材料	型号及规格（mm）	出塔水温t2（ºC）
1	塑料斜折波	XZB-33-60L=1600	32.19
1	塑料斜折波	XZB-33-60L=960	32.81
2	塑料斜梯波	S=30，L=1500	32.81
2	塑料斜梯波	S=30，L=1000	33.56
3	塑料斜梯波	S=21，L=1500	32.43
3	塑料斜梯波	S=21，L=1000	33.15
4	塑料折波	S=30，L=1500	33.23
4	塑料折波	S=30，L=1000	33.65
5	塑料梯形波	T25-60，L=1500	32.18
5	塑料梯形波	S25-60，L=1000	33.29
6	塑料折波	50x20-60,L=1500	32.89
6	塑料折波	50x20-60,L=1000	33.66
7	塑料复合波	L=1500	32.09
7	塑料复合波	L=1000	33.32
8	塑料折斜波混合	L=(1000+400)	33.08
9	塑料折梯波混合	L=(1000+200)	33.09
10	水断绝格网板	G16x50-50，L=1500	33.29

注:冷却塔入口温度31.4 ºC

表3所列数值揭示填料的如下特性：

（1）几何形状相同的填料在厚度和间距不同时，水温相差0.42~0.70 ºC；

（2）填料形状对水温的影响达1.14 ºC；

（3）塑料填料换热性能优于水泥格网板。

因此选择性能优良的淋水填料能降低出塔水温且有较小的通风阻力。据文献介绍，无论顺流还是逆流的冷却塔该换高性能的薄膜填料能导致冷却水降低5~8 ºC，对于现存的冷却塔等于提高50%的冷却能力或者增加的更多。重视淋水填料运行维护，减少冷却塔结冰和填料损坏，是提高冷却塔热力性能的重要手段。

1.3 冷却塔上的电机潜在的节能效益

　目前市场上由盈卓公司推出的一款水轮机替代电机，100%达到省电，达到的节能效益是很不错到，“就以一台冷却水量约1000吨/时的冷却塔为例，所配电机功率约为45千瓦，按每天工作24小时计算，每年300天，年电能消耗量约为32.4万千瓦时。全国数以万计的冷却塔，所配电机的电能消耗是相当惊人。

附图 冷却塔改造现场图

综上所述，冷却塔存在着巨大的节能潜力，最大的节能效益，简单，又实用的的“冷却塔节能改造”最实惠，运行电厂应把冷却塔性能问题作为主要的节能方式加以研究。根据各厂的具体情况，制定出提高冷却塔出力切实可行措施，以保证机组安全经济运行。

2 结论

冷却塔是火电厂热力循环中的重要辅助设备，它蕴藏着可观的节能潜力，冷水塔的热力性能直接关系到电厂的经济效率。性能优良的冷水塔可使机组在最小的能耗下输出最大的功率，它是保证汽轮机具有较高的热效率、安全运行及满负荷发电的前提条件。加强冷却塔的性能监控和节能诊断，适时改造设备和调整参数，有利于降低发电成本。冷却塔是节能降耗不容忽视的关键设备。