电厂冷却塔淋水装置节能改造提高机组经济效益

电厂 循环 冷却

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工业技术

ＣｈｉｎａＮｅｗＴｅｅｈｎｏｌｏｇｉｅｓａｎｄＰｒｏｄｕｃｔｓ

电厂冷却塔淋水装置节能改造提高机组经济效益

唐江

（贵州华电大龙发电有限公司贵州，贵州玉屏５５４００１）

摘要：随着电厂节能减排工作的不断深入。如何提高发电机组运行的经济性凸显重要。本文结合贵州华电大龙发电有限公司对冷却塔淋水装置改造，降低循环水温度提高凝汽器真空，以提高汽轮机组的经济性。关键词：汽轮机；冷却塔；淋水装置；节能；循环水温度；真空；经济性

ｌ项目改造前的基本情况介绍

贵州华电大龙发电有限公司扩建２ｘ３００ＭＷ机组冷却塔设计为自然通风逆流式冷却塔，１个塔换热面积为５０００平方米。吸收了汽轮机低压缸排气的循环冷却水进＾冷却塔中间的竖井，上升道一定的高度后分配至各配水管，在配水管底部安装有菪Ｆ数量的喷嘴，为了防止水流分配部均匀，喷嘴的分配密度由中间到四周逐渐递增。这种配水机构虽然初步考虑了水流分配问题，但是仍然存在严霞配水不足问题：循环水在由中间竖井向四周流动时，流速度逐渐减小。中间原有的冷却塔喷淋装置（喷头）喷水孔大目是单层喷水，喷淋水量大，而塔边缘由于水压力低喷淋水量相对较小，淋水分配非常不均匀（中间区域淋水量大而外部边缘淋水量小），中间喷淋水相互混在—起后容易形成水柱导致换热效果差，循环冷却水温度得不到充分冷却而影响机组真空。由于我公司地处黔东

环水进塔温度同塔内风搞之差；冷却塔中空气带走的热量计算

③

式中：ｗ为循环冷却水量Ｊｌｌ３；Ｐｗ为冷却水密度ｋ—如３；Ｃｐ为循环水的比热Ｋ．Ｉ／（ｋｇ ℃）；ｔｌ为循环水进塔温度。Ｃ；ｔ２为循环水出塔温度℃

汽轮机低压缸排气释放除的热量计算公司为：

④Ｑ２＝Ｗｅ（ｈｅ－．－ｈｅ）

Ｗｅ为汽轮机低压缸排气量ｋ咖；Ｈｅ为汽

蝴：ＱＷ＝ＷＰＷＣｐ（ｔ［Ｉ－－ｔ２）

轮机嬲妊缸排气焓ｋｊ＆ｇ；Ｈｅ为凝结水焓ｋｊ／ｋｇ

根据式①。可以推出下面的关系式；ＱＷ＝ＫＦＡｔｍ＝Ｗｅ（ｈｅ－ｈｅ）⑤假设汽轮机排气为干饱和蒸汽，凝结水的过冷度为Ｏ。Ｃ，可以得出下面的式子：

⑥Ｑｗ羽ｅ（ｈ—ｌｃ培ⅣｅＲ

（Ｒ为汽化潜热ｋｊ／ｋｓ）

根据⑤和⑥，推出下面的关系式：

ＫＦＡｔｍ＝ＷｅＲ即：Ｒ＝［（ＫＦＡｔｍ）／Ｗｅ］ｌ；＂

新型喷淋装置，根据流量系数在冷却塔中间区域更换安装新型喷淋装置（三层喷水盘），在冷却塔外缘安装散水器，并根据冷却塔水流分布情况安装布水凋节器，凋整淋水密度，实现冷却塔水流自内向外逐级自动分配，在冷却塔外部边缘也能够有充足的水流，提高冷却塔进风口的水流冷却面积。最大限度的保证冷却塔配水均匀，增加同等淋水量换热面积，使水塔换热效果得到改善，降低冷却塔出水温度。提高机组真空。降低供电煤耗达到节能降耗的目的。

４本项目改造后效益计算

参照国内同类机组有关数据，凝汽器真空在最佳真空以下时，背压每降低ｌｋＰａ，发电标

煤耗将降低ＺｌＳ亦Ｗ ｈ左右。改造后，按凝汽器

背压降低０．９１ｋＰａ。单机年发电量２０亿ｋＷ ｈ计算。可节约标煤约３９１３吨（节约标煤量＝真空

度提高带来的煤耗下降值×发电量填空度每提

高ｌ％带来的煤耗下降量×真空度提高值×发电量＝Ｚ１５ｘｌ（ｂ６ｘＯ．９１ｘ２０ｘ１０８＝３９１３吨），按标煤市

地区，每年扣１１月份环境温度高（锚月最高环

境温达３９＂ｃ），环境温度高导致循环冷却水温度升高．而冷却塔原有的单层喷嘴（最初设计安装）喷水水柱大，相邻水柱混在一起后容易造成较大水柱，导致循环水得不到充分冷却换热，冷却塔循环水进回水温差只有８℃左右，严重影响机组真空（而国产３００ＭＷ机组冷却塔换热效果良好的进出水温差一般在ｌ∞二左右），本公司由于冷却塔换热效果差，影响循环水温度约２０Ｃ。

２理论分析由于冷却塔中空气带走的热量ＱＷ应约等于循环水所释放的热量Ｑ１，在—个长时间稳定的运行工况中，我们也可以近似的认为冷却塔的散热量ＱＷ等于凝汽器中低压缸排气的放热量Ｑ２，即有下式成立：

①ＱＷ＝ＱＩ＝Ｑ２

冷却塔中空气带走的热量可以用吓式进行计算：

ＱＷ＝ＫＦＡｔｍ②式中Ｋ为考虑了热传导，对流和辐射的综合换热系数，Ｆ为换热面积：ｍｚ，

Ａｔｍ为平均温压℃．——即被冷却介质同冷却介质的温度差。对于冷却塔来说，Ａｒｍ为循止作业时铜液从缝隙处渗漏出来；如果被熔接物的尺寸小于模具铭牌所示，为避免铜液渗漏可用适当厚度的铜套管、密封剂、高温棉带等方法进行弥补；

经过反复试验合理调配焊粉的剂量．确定焊粉的剂量，作好记录；认真检查模夹后，将模夹卡紧模具，并反复调整夹距。直至模夹密合度与模具密合度相匹配。然后倒入相应剂量焊粉，并留一些引火粉于模唇上，合上模具上盖；如果模夹的开合需要较大的力度，则表示夹距未调整到最佳佗置．需重新调整。模夹的安装和调整对热熔焊接的效果以及模具

⑦⑧

价６１２元腻阱算，单机每年可节约购煤费用约

２３９４８万元。

综Ｅ所述，ｌ眷、错机冷却塔淋水装置改造后年共节约标煤约７８２６吨，购煤费用约４７８．９５万兀ｏ

５数据测量监测方法

由于冷却塔喷淋装置改造是在机组运行情况下带水改造，改造前利用标准大气压力表记录当时大气压力；环境温度记录利用热工标准温度计；改造前负荷、凝汽器循环水进水温度、凝汽器循环水出水温度、真空等参数记录取自ＤＣＳ数据采集；改造后选择相同环境温度、大气压力条件下，选择机组与改造前同工况的情况进行参数记录；真空变化量对煤耗的影响参照

对于同一台冷却塔，综合换热系数Ｋ应该为恒定值，平均温压Ａｉｍ与不同地区和不同季节有关，对于—个长时间稳定的工况来说，Ｗｅ也应该约为恒定值。因此，冷却塔的换热效果的好坏取决于换热面积Ｆ。如果我们把冷却塔的淋水看为一条一条的连续水柱，则每一条水柱的换热面积Ｆｌ应当为该水柱的外表面积。因此。如果能调整冷却塔的淋水密度。更换全塔喷淋装置，按内外区流量系数控制进行安装，同时使水流分配更均匀，就能够大大提高冷却塔的散热量。同时使汽轮机低压缸排气凝结所产生的汽化潜热Ｒ以（ＫｇＡｔｍ）／Ｗｅ的倍数增长，由于汽化潜热Ｒ随着干饱和蒸汽温度ｔｃ降低而增大。因此，最终我们可以得出以下结论：

对于一台选定的机组．在—个长时间稳定的运行工况中，增大冷却塔的淋水面积就能够增大冷却塔的散热量Ｏ，降低循环水温度，从而导致汽轮机的排气温度ｔＣ降低，对应的排气压力降低，即凝汽器真空得到提高。

３项目采用节能技术措施

引进东台市德发冷却设备有限公司冷却塔

心３００机组主要参数对供电煤耗率的影响计算

汇总表》；计算方法：利用改造前后的参数记录（相同的环境温度、大气压力及同工况下的真空变化）。根据真空变化对煤耗的影响量计算得出。

参考文献

ｆＩ】王佩璋．火电厂湿冷与空冷系统水泵贝．机的节能改造口ｌ电力设备，２００５－０６－１５．

广泛应用于各种领域，在伊敏换流站接地极工程中我们取得了良好的效果，如何在电力系统尤其是在直流工程建设中广泛推广。不断提高热熔焊接的施工工艺水平是我们下一步继续研究的课题，只有通过加强交流、不断总结才能够使这项技术迈上更高的一个台阶，为提高高压直流输电系统科学技术的发展做出贡献。

参考文献【１１王巍．放热焊接电气连接工艺在接地系统中的运用叨首届中国防雷论坛论文摘编。

２００２．

及模夹的使用寿命有霞要影响，因此在熔接之前务必认真调节模夹距离，无论模具内是否有熔接物，不当的夹距都会对模具和模夹造成损坏：以点火枪向着模唇的引火粉点火，热熔焊接的反应即在反应腔中进行。反应过程中，严禁直接触碰模具．以免发生被重度烫伤事故，对焊接效果也会有不良影响；经过反复的试验．切开焊接试件。表面光滑接触紧密，无蜂窝、气泡，工艺美观，满足质量要求。

７结论

ＷＴＷＥＬＤ热熔焊接工艺具有接头电阻率低、电流传导能力强、耐腐蚀等众多优点，

万方数据

中围新技术新产品一１４１—

电厂 循环 冷却

电厂冷却塔淋水装置节能改造提高机组经济效益

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唐江

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参考文献(1条)

1.王佩璋 火电厂湿冷与空冷系统水泵风机的节能改造 2005

相似文献(10条)

1.学位论文 温媚 电厂汽轮机冷端系统及冷却塔热力性能研究 2009

随着世界能源的紧张及竞争的加剧，作为能耗大户的电厂如何能节能降耗变得越来越重要。本文针对汽轮机冷端系统进行分析，并着重研究了冷端系统的主要设备之一-冷却塔，旨为了提高系统效率。

本文针对电厂机组DCS系统的采集数据，使用MATLAB语言编程进行主成分分析，对影响汽轮机冷端系统的多因素变量进行降维处理，最终找到影响汽机冷端系统性能的3个主成分，代替原系统的9个过程变量；在此基础上，对汽机效率进行回归分析；并使用一种新的评价指标对其系统做综合评估。分析结果表明--冷却塔性能对于冷端系统的经济性有重要影响。

文中以自然通风逆流湿式冷却塔为研究对象，采用C语言编程实现了冷却塔的一维计算。对影响冷却塔的环境因素（干球温度、湿度等）以及负荷因素（进水温度、热负荷）等进行分析，得到环境各因素对冷却塔效率以及填料性能的影响程度。例如，在文中实例工况下，当湿度从30％变为40％时，效率提高0．6％，当湿度从60％变为70％时，效率提高1．2％；并且由正交试验可知，各变量对效率影响的主次关系。

通过在自行搭建的冷却塔实验台上进行的实验研究，得到填料高度、填料和喷头的距离以及填料种类对冷却塔性能的影响关系，实验结果表明，填料和喷头之间的距离对冷却塔的效率影响最大；并得到三种常见填料（圆形波、双向波、S波）的冷却数和容积散质系数的经验公式。 本文的研究结果对冷端系统的进一步优化运行提供了理论依据，对冷却塔效率的提高也有一定的指导意义。

2.会议论文 刘悦 "阿湃克"体系-解决冷却塔防水、防腐问题的至优方案 2008

介绍了国际上先进的冷却塔整体防腐保护工艺"阿湃克"体系。阐述了体系的优点以及和国内常用的有机防腐体系进行了深入的对比。

3.学位论文 谭兆民 大庆油田热电厂汽轮机真空系统优化管理 2009

当前我国电力市场增容迅速，致使电网竞争日益激烈。这需要电力生产厂家提高机组经济性，降低发电成本，也对火电机组经济效益和机组调峰以及状态检修提出更高的要求。就汽轮机而言，目前绝大多数电厂机组存在着凝汽器真空偏低的问题，而真空度是影响单元机组经济性的一项重要指标，因而研究汽轮机真空问题具有非常重要的工程意义、实用价值以及经济和社会效益。本文从汽轮机真空形成和维持的理论角度出发，结合电厂生产工作实际情况，对汽轮机真空系统的工作特性、影响因素以及曝露出的问题进行研究分析，提出切实有效改进方法，并结合合理优化运行手段对真空系统进行调整，解决了汽轮机真空低的问题。论文分以下几部分：<br>　　

第一章对研究的意义和现状进行了阐述，并总结了全文工作概况。<br>　　

第二章介绍汽轮机真空的形成和影响因素，并分析凝汽器换热性能的影响因素，指出了影响凝汽器换热性能主要原因——冷却管水侧结垢、漏入凝汽器的空气量。介绍了消除冷却管水侧结垢和负压漏点的方法。<br>　　

第三章分析200Mw机组原设计的凝汽器胶球清洗系统存在的问题，并对胶球清洗系统实施改造，消除冷却管水侧结垢问题。查明负压系统漏点的主要部位，分析产生的原因，提出了系统全面的消除漏点的改造措施，对低压缸轴封、汽封等系统实施改造。运用氦质谱查漏仪查漏方法检测，真空严密性试验达到良好水平，负压系统漏点得以消除。<br>　　

第四章介绍冷却塔的工作原理，针对自然通风逆流式冷却塔中影响效率较大的塔芯部件提出设计改进方案，选用新型双向波型填料及TP-Ⅱ型喷溅装置。通过应用情况的试验及热力计算验证，冷却塔冷却性能达到满出力，从而降低了冷却水出水温度，提高了汽轮机真空。<br>　　

第五章设计大庆油田热电厂真空系统运行调整平台，进行多系统优化调整，完善了真空调整手段，提高机组运行真空，对同类电厂真空系统的调整起到借鉴意义。<br>

第六章总结全文，并对今后的工作进行了展望。

4.会议论文 王汉民.宋绍伟.董忠君 虹吸式竖井配水冷却塔运行中不虹吸的原因分析与对策 2008

介绍了虹吸式竖井配水冷却塔的基本原理及设备结构特点。对菏泽电厂#6虹吸式竖井配水冷却塔运行中不虹吸配水的问题进行了仔细的查找与分析，并提出了具体的解决措施，取得了成功．指出了虹吸装置的安装应严格按照设计图纸的尺寸和要求进行施工，竖井与压力水槽管道接口要密封好;在土建施工完毕后，应校核冷却塔各部分尺寸，特别是虹吸竖井、压力水槽、配水管层以及淋水填料层的冷却塔尺寸，才能确保虹吸式竖井配水成功，保证冷却塔在各种运行工况下安全、稳定、经济运行。

5.期刊论文 张小宁 电站循环水冷却塔改造工程 -能源与环境2010(2)

电站循环水冷却塔是利用循环水和空气的接触,通过蒸发作用来散去汽轮机凝汽器循环水热量的一种设备,由于闭式循环水散热效果好坏直接关系到凝汽器的真空,对机组效率有很大影响.通过某电站循环水冷却塔改造实例,对比改造前后运行参数,得出对小型电站循环水冷却塔设备选型的一些结论.

6.学位论文 付昶 电厂冷端设备的经济性研究 1996

该文针对电厂冷端设备的经济性、安全性进行理论研究和分析.主要内容包括:1.凝汽式机组背压变化影响机组功率变化的研究.考虑在热力系统和负荷变化时机组的背压变化引起机组功率变化的确定,是冷端设备经济性研究的基础;2.凝汽器清洁度变化影响凝汽器变工况特性的研究.在凝汽器的变工况特性研究中考虑凝汽器清洁度的变化,提出了通用计算模型;3.冷却塔特性研究.以出塔水温为指标,对影响自然通风冷却塔水温的各因素进行定量计算、分析,并把其结果应用于冷却塔运行中的性能评价;4.对冬季冷却塔运行中的防冻措施进行计算、分析.

7.期刊论文 李建忠.Li Jianzhong 自然通风冷却塔悬吊填料坠落原因分析 -华北电力技术1999(11)

冷却塔是火力发电厂汽轮机循环水系统主要冷却设备,逆流式自然通风冷却塔淋水填料直接影响着冷却效率.为此对造成冷却塔悬挂式填料坠落的各种因素进行了全面分析,对大型冷却塔的运行维护提出了建议.

8.学位论文 石丽娜 300MW火电机组冷端设备性能分析与优化的研究与应用 2009

当前我国面临着严峻的节能减排形势，为实现“十一五”节能减排目标，各行各业都在做着积极的努力。电力行业是国家实施节能减排的重点领域，发电厂的任务尤为艰巨。机组的运行经济性，不仅与主设备有关，而且还与辅助设备的性能和运行状况有关。火电厂的冷端设备包括汽轮机的低压缸、凝汽器、循环水泵、冷却塔等，其参数的优化运行与否对主机的经济性的影响较大。因此必须对火力发电机组冷端设备进行优化分析。在此背景下

电厂 循环 冷却

，论文以西柏坡电厂＃4机组为研究对象，利用能量系统观点得出了循环水泵优化调度方案，并测算了优化调度方案相对于常规调度方式下所能取得的节能效果，为电厂的运行人员提供优化指导。论文主要内容及研究成果如下：

1、结合西柏坡电厂＃4机组凝汽器，提出了一种基于运行数据修正别尔曼传热系数模型并建立管束修正系数与清洁率计算模型的方法。结合算例，分别建立了循环水进水温度、循环水流量和凝汽器蒸汽负荷修正系数的补充修正系数模型；建立了针对该凝汽器传热状况特点管束布置修正系数模型和清洁率计算模型。验证结果表明，凝汽器传热系数计算模型的改进方法有效，清洁率计算结果合理。

2、建立了目标凝汽器特性的变工况计算模型，将公式推导和理论分析相结合，研究了循环水量、进水温度、凝汽器蒸汽负荷、清洁率对凝汽器真空变化的影响规律，进而，建立了各参数偏差的耗差分析模型，扩展了凝汽器耗差分析对凝汽器的运行指导作用。

3、针对自然通风逆流式冷却塔的特点，利用焓差法建立了出塔水温计算模型，采用冷却水温对比法评价了冷却塔的冷却特性。并从冷却塔和凝汽器互相影响的角度分析了影响冷却塔出塔水温的因素，确定了循环水量、凝汽器蒸汽负荷、相对湿度、风速对出塔水温的影响规律。

4、研究了基于真空对功率的修正曲线建立汽轮机微增出力的方法，并以循环水泵耗功、凝汽器特性、汽轮机微增出力特性为基础，建立了循环水优化调度模型，确定了循环水优化调度方案。在此基础上，建立了节电量的计算模型，并给予运行数据，对比测算了优化调度方案与实际运行方案的节电效果。

本文的主要研究成果，均在西柏坡电厂＃4机组的性能监测系统中得到工程应用和验证。

9.会议论文 熊大健.张志文.陶志宏.潘志意.伍懿.赵韵奇 9000m2双曲线自然通风逆流冷却塔的优化改造 2008

针对双曲线自然通风逆流冷却塔虹吸罩经常损坏，无法形成虹吸，造成单台循环水泵运行时只能实现半塔配水;两台循环水泵运行时，虽然水可漫过虹吸罩形成全塔配水，但存在全塔配水不均匀现象，通过对冷却塔配水系统的结构进行优化改造，解决了上述问题，大大提高了机组的经济性。

10.会议论文 张志刚.王热.李忠.邓爱祥.赵秉政.杨凯利.赵敬琦 自然通风冷却塔的节能尝试 2008

介绍了天津大唐国际盘山发电有限责任公司8000m2自然通风冷却水塔在原有除水器上再加装除水器，使水塔风吹损失大幅下降，从而实现水塔节水。通过进行两座水塔连通确保两塔水位平衡，在春、秋二季实现双机三泵两塔运行，降低循环水系统的年运行费用。以上两种水塔节能试验节能效果明显，具有巨大的推广价值。

本文链接：/Periodical_zgxjsxcpjx201014135.aspx授权使用：上海电力学院(wfshdlxy)，授权号：bbd376bd-c316-406d-a18a-9ea800e97079

下载时间：2011年3月16日

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