维普资讯 http://www.cqvip.com ５２ 瞧ｊｉＩ舛牧 ２００７年第２期 热电厂循环冷却水系统优化运行与凉水塔防结冰研究 刘学冰 （山东华聚能源股份有限公司，山东济宁２７３５００） 摘要冬季运行时２台机组供热抽汽、凝汽器排汽、真空度、排汽饱和温度、冷凝器冷却负荷等运行工况不变，循环水系统由 ２泵２塔运行，改为１泵１塔运行，循环水量为１２００ ｒｕ３，ｈｏ此时凉水塔底池水温度升高５℃左右，冷凝器进水温度为１２￣Ｃ￣－， 出水温度２２℃左右。 关键词 热电厂循环冷却水系统节电凉水塔 防冰 １循环水系统的运行现状 不大，有的电厂在冬季减少一台循环水泵运行，但循环水量 依然很大，所有凉水塔一直运行。当天气寒冷，气温较低时， 山东华聚能源股份有限公司拥有６座煤泥、煤矸石资源 塔的某些部位结冰严重，影响正常运行。 综合利用电厂，共计ｌ６台抽汽凝汽式汽轮发电机组，承担着 ２循环水系统节能研究 对所在煤矿供暖的任务。 １．１ 自然通风凉水塔 循环水系统节能研究在兴隆庄电厂进行，该厂凉水塔位 华聚能源各电厂均装备了自然通风逆流式双曲线凉水 于兴隆庄煤矿工业风景区内。１＃、２＃塔淋水面积均为 塔，通风筒采用钢筋混凝土浇制，凝汽器出水由管道通过凉 ４０ ，都是双曲线自然通风凉水塔，循环水进出管道采用母 水塔竖井送入热水分配系统。这种配水系统在平面上呈网 管制。１＃、２＃机分别配２台１４ＳＨ一１９Ａ型循环水泵，流量８６０ 状布置，系槽式布水，然后通过喷溅装置，将水洒到填料上； —１２９６ｍ３／ｈ，扬程１６．５—２６ｍ，最初配电机９０ｋＷ，因夏季超负 经填料后成雨状落入集水池，冷却后的水由循环水泵抽走重 荷，改配１１０ｋＷ电机。夏季４泵２塔运行，冬季２泵２塔运行。 新使用。塔简体底部为进风口，用人字柱支承。空气从进风 ２．１冬季运行特点 口进入塔体，穿过填料下的淋水区，与淋水成相反方向流过 （１）循环水系统及凉水塔的冷却能力是按照夏季当地最 填料，通过除水器回收空气中的水滴后，再从塔筒出口排出。 高环境温度下满足凝汽器真空需要进行设计的，因此，在冬 塔外冷空气进入凉水塔后，吸收由热水蒸发和接触散失 季环境温度较低时，凉水塔的冷却能力裕量很大。 的热量，温度增加，湿度变大，密度变小。因此，除水器以上 （２）由于冬季抽汽供热量较大，凝汽器热负荷大幅度降低。 的空气经常是饱和或接近饱和状态。塔外空气温度低、湿度 （３）由于环境温度低，循环水系统热负荷小，凉水塔底部 小、密度大。由于塔内、外空气密度有差异，在进风口内外产 结冰严重。 生压差，致使塔外空气源源不断地流进塔内而无需通风机械 ２．２循环水系统节电研究 提供动力，故称为自然通风。 ２．２．１夏季运行工况 １．２循环水系统的运行及凉水塔结冰情况 ２台６ＭＷ机组夏季纯凝汽工况凝汽量约２８ｔ／ｈ×２，真空 华聚能源各电厂循环水系统运行冬季与其它季节差别 度较低，约为一Ｏ．０８６１￣ａ左右，排汽饱和温度约５４℃，汽化 ２．３罗厂区近期无功电力平衡分析 运行方式下出现的一些变电所６ｋＶ母线电压越上限的情况， 罗厂区３５ｋＶ电网目前的主要元功电源为发电机和并联 有些可以通过变电所内部的电容投切来解决；有些可以通过 电容补偿器，从最大运行方式的潮流计算结果，以及近期无 相应的变压器有载调压解决。而无功优化的目的就是从全 功电力平衡表来分析（表１），罗厂区还存在较大的无功缺额， 电网角度进行无功电压优化控制，实现无功补偿设备投入合 为了保证区内的电压水平，区内有功上网的同时还需要从网 理和无功分层就地平衡与稳定电压，实现主变分接开关调节 上吸收大量的无功。 次数最少和电压合格率最高，实现输电网损耗率最小，进一 步提高电网调度自动化水平。此种方式的无功电压优化控 ３结论 制将代表着我国今后供电网络无功，电压优化控制方式的方 对兖矿电网尤其是罗厂区现有电网结构进行了全面的 向，具有巨大的经济效益和社会效益。 潮流分析（包括有功和无功）及无功，电压优化计算，在某些 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第２期 潜热ｚ３６．ｓｋｙ￣，冷凝器冷却负荷为： ２３６５ｋｊ／ｋｇ×２８ｔ／ｈ×２＝１３２４４０Ｍｉ／ｈ＝３６７８９ｋＷ 未瞧ｊｉ；斜技 ５３ 如前所述，兴隆庄电厂采用了减少循环水量，提高水温 的措施，将上塔水温提高到２２￣Ｃ左右，池水温度提高到１２￣Ｃ 左右，有效地防止了凉水塔结冰。 循环水量：１２００ ｍ］／ｈ×４＝４８００ ｍ］／ｈ 冷凝器进水温度３７￣Ｃ左右，出水温度４４℃左右。 ２．２．２冬季运行工况 冬季运行时２台机组供热抽汽量为５０多ｔ，ｈ，凝汽器排 汽量各１０ ｔ，ｈ左右，真空度约为一０．０９５ＭＰａ，排汽饱和温度约 ３．２．２加大淋水密度 加大凉水塔淋水密度可以增大冷空气进塔阻力，降低冷 空气流量和流速，减少热量损失，提高塔内温度，同时还可以 降低布水不均的情况，从而防止结冰。已经结冰的凉水塔可 ３８￣Ｃ，汽化潜热２ａＸ）０Ｋｊ／￣，冷凝器冷却负荷为： ２ａＯ０ｋｊ／￣×１０ｔ／ｈｘ２＝４８０￣Ｍｊ／ｈ＝１３３３３ｋＷ ２台泵运行时，循环水量：１２００ ｍ］／ｈ×２＝２４００ ｍ］／ｈ 冷凝器进水温度７ 左右，出水温度１２￣Ｃ左右。 可见循环水系统温度总体较低，水量较大，既浪费循环 水泵电耗，又容易造成凉水塔结冰。 ２．２．３冬季优化运行工况 冬季运行时２台机组供热抽汽、凝汽器排汽、真空度、排 汽饱和温度、冷凝器冷却负荷等运行工况不变，循环水系统 由２泵２塔运行，改为１泵１塔运行，循环水量为１２００ ｍ３／ｈ。 此时凉水塔底池水温度升高５￣Ｃ左右，冷凝器进水温度为 １２￣Ｃ左右，出水温度２２ 左右。能够保证循环水系统的冷却 能力，满足机组运行真空的需要。 ２．２．４效益分析 循环水系统冬季优化运行后，节省１台循环水泵的运行 费用，每台循环水泵正常运行平均负荷为１００ ｋＷ左右，每个 采暖季按１２０天，电费按０．５元／ｋＷｈ计算，每年节约电费： １００ ｋＷ×２４ｈ／ｄ×１２０ｄ×０．５元，ｋＷｈ＝１４４０００元 通过循环冷却水系统的热平衡，结合气温变化，在保证 凝汽器真空度、换热端差、防止凉水塔结冰的前提下，可以采 用变频等调速技术，结合凉水塔淋水填料分区运行的防冰技 术。动态、精细调整循环水系统运行方式及流量，将取得更好 的效益。 ３凉水塔防结冰研究 ３．１结冰部位及分析 （１）人字柱进风口。自然通风逆流式凉水塔容易在塔的 简体内壁下缘，严重的连同人字柱一起结成冰帘。 此处结冰的主要原因有：塔的筒体内壁下缘处通常淋不 到热水，只是从填料中溅出的水沿塔筒内壁流到这些部位， 热水量不大，流速较低；大量的冷空气以较高的流速从此处 进入凉水塔，散热能力强。 （２）填料下部及支承梁柱处。在气温很低、布水不均匀、 水量少、水温低等情况下，如不及时采取相应措施，会在填料 下端部位及支承梁柱上结冰。气温低时环境冷却能力增强； 布水不均匀、水量少会使局部冷空气流量大、流速高，散热能 力强；水量少、水温低需冷却的水的热负荷低，很容易结冰。 ３．２防结冰措施 ３．２．１提高上塔水温 在短时间内增开循环水泵，大幅度增加淋水密度，以迅速熔 化和冲脱冰凌。在气温、热负荷、水温、水量不变，稳定运行 的情况下，可采用以下两种方式加大淋水密度。 （１）减少运行塔数。如兴隆庄电厂将２塔运行改为１塔 运行。这种方式适用于母管制循环冷却水系统，冬季运行时 根据散热负荷需要，将多塔运行改为单塔或２塔运行，达到 节电和防冰的目的。 （２）淋水填料分区运行。淋水填料分区运行就是改造凉 水塔配水系统，使进塔热水不再分布到所有的填料，而是只 引入塔外围的填料，形成所谓的干填料和湿填料区。这样做 的目的是增加外围填料的水负荷，形成高密度的环行降水 区，使空气进入凉水塔的流动阻力增大，从而控制进入凉水 塔的冷却空气量，同时凉水塔用以进行质交换的传热面积也 大大减小，从而达到防冰的目的。分区运行也可以采取半边 或部分填料运行的方式。 ３．２．３使用防冰管 在凉水塔简体内壁下缘加装一个环型热水管，管子的下 部均匀地开设许多圆孔，用来喷洒热水，淋水恰好在凉水塔 的进风口位置，喷洒的热水预热了进入凉水塔的空气，相当 于改变了淋水填料运行的大气环境；同时在凉水塔进风口处 形成水帘，增加了空气的流动阻力，了凉水塔的进风量， 直接的效果就是防止凉水塔简体内壁下缘结冰。防冰管热 水负荷需根据气温及系统运行情况进行调节。 ３．２．４控制入塔空气量 （１）设置挡风围裙。采用塑料编织布为凉水塔做围裙， 围在凉水塔人字柱的外侧，上部与凉水塔的简体下缘封闭， 缝小绳固定在人字柱上，下侧可根据气温、池水温度等运行 情况调节围裙高度，以控制进入凉水塔的冷空气量。 此种方式使冷空气入口降低，经过与淋水的逆流预热 后，进入填料提高速度，加快逆流换热，有利于防止填料底部 结冰。同时凉水塔的简体内侧下缘形成气流低速区，有效的 防止了该处结冰。 （２）增大空气流出阻力。将塑料编织布或其他耐水材料 做成环形，在凉水塔内除水器的上部，自凉水塔筒体壁内侧 向塔中心延伸设置，从填料的上部封闭外环填料的空气流。 冷空气进入凉水塔，要穿过环型水帘进行预热后，进入 中部填料，同时增大了空气阻力，减少了空气流量．夕 环填料 有水流落下，却无逆流冷空气，使淋水温度较高，避免结冰。 上述措施根据实际的具体情况，有选择的配合使用，将 取得理想的防冰效果。
