开云 开云体育APP开云 开云体育APP开云 开云体育APP某电厂二期工程安装有两台300MW东电集团生产的亚临界、一次中间再热燃煤抽凝式机组,于2007年7月、10月先后建成投产。各配备一座自然通风冷却塔,具有排烟功能。参数如下:塔型为双曲线自然通风逆流式,淋水面积4500m2,喉部标高90m,塔顶标高120m,风筒有效高度112.2m,进风口高度7.8m,进风口平均直径77.892m,淋水面积与岀风口面积之比2.5。冷却塔采用带内外层竖井的1点配水系统,分内外圈配水,配水形式为管式配水,配水管采用PVC管。冷却塔设有5条进水管道、2条DN1800进水管对应冷却塔的内外圈配水;1条DN1200旁路进水管,循环水冬季试运行可经旁路管直接进入水塔水池;2条DN800防冻进水管对应冬季外圈配水时运行;冷却塔外设有循环水系统阀门间,各进水管通过阀门控制。
该公司4号机组自2008年投运以来,随着塔填料、除水器、配水系统老化开裂,喷水装置脱落和损坏,导致出塔水温逐年升高,原计冷却水温为31.06度,实际近几年夏季冷却塔最高出水温度达到36度,严重影响机组运行经济型。
由于该公司水塔冷却介质为城市中水,带有一定腐蚀性,影响冷却塔冷却效率的淋水填料和喷溅装置已大部分老化、损坏、脱落,出塔水温在一定程度上偏离了设计水平,一方面填料碎片容易堵塞在水泵、管道,影响到生产的安全稳定运行。另一方面塔内水流易呈沟流、束流、壁流现象且分布不均,从现场可见有些区域无水,换热性能受到相当程度劣化,严重制约凝汽器真空的提高及机组的经济运行。通过图纸数据等多方面查看,发现#4冷却塔设计冷却幅高为6.66℃,通过现场测量及数据分析均在8℃以上,冷却能力均在95%以下,已偏离设计水平。
淋水填料采用S型斜梯波PVC填料,总高1m,采用等高度布置方式未充分考虑塔内空气流场不平衡的分布特点及烟塔技术对塔内空气流速、流场的影响,实现最优化配置。这带来两方面不利影响,一是内围上升空气风速较低、湿度较大、温度较高,已充分吸湿吸热;相对应的是外围上升空气未充分吸湿吸热,水塔整体换热能力存在提升空间[1,2]。冷却塔现使用的淋水填料热力阻力性能较差。目前所使用的淋水填料为S波,片距为35mm,片距较大,相比小片距GXT-26型(片距26mm)高效淋水填料热力性能及阻力特性较差。冷却数较差、Kaiyun App下载 全站通风阻力较大的原因在于波形不够优化、片距较大、气与水结合面积较小。
冷却塔配水系统存在均匀配水的问题。对于径深4500m2的冷却塔来讲,各区域喷溅装置口径差别较小,采用相对均匀的配水方式,存在与塔内配风场的分布未充分匹配的问题,内外区淋水密度差别较小,内外区内部淋水密度趋近一致,导致塔内从外到内各区域气-水比差异较大,冷却塔效率未能发挥到最大[2],同时发现冷却塔下方落雨区位置出现大面积无水现象,造成冷却面积的进一步减少,冷却效率随之下降。同时还存在喷头堵塞,溢水、配水槽内杂物堆积、通流面积变小,造成配水不均等现象,这些又进一步影响了冷却塔冷却性能的正常发挥。
原使用的反射Ⅲ型喷溅装置水力学特性较差。反射Ⅱ型(与反射Ⅲ型类似)喷溅装置溅水均匀性较差,虽然溅水时水流分成四层散开,但喷头中心区有直径约0.2m的水幕,这种水幕在冷却塔中会阻止冷却塔上升的空气流,影响冷却塔通风和冷却效果。
一般淋水填料对冷却塔冷却效率的影响约为65～70%,其余约10%为喷溅装置、20%为雨区换热(不可控因素),可见淋水填料作为冷却塔气水交换的主要部件对冷却效率有着最重要的影响。现4号水塔采用的淋水填料为传统S波形,片距35mm,片距及下水孔较大,造成水流呈大股水流下落,气水交换不充分。为使气水在更大的延展面积上进行交换,需采用26mm小片距高效淋水填料。
S波型与GXT-26型每立方组装块对应的填料片数(高度500mm)分别为56片、74片,每立方冷却面积分别为145㎡、191.7㎡。可看出单位体积相同情况下,GXT-26型高效淋水填料比传统淋水填料气水结合面积约增加32.2%,每立方的冷却面积比传统填料多46.7㎡,以冷却塔4500㎡面积计算,通过运用小片距新节能淋水填料增容后冷却面积比原塔多增210150平米,换热效果更为显著。
根据塔内空气动力场的分布规律,尽可能实现塔内空气流场和填料分布的耦合优化,充分发挥各部分填料的冷却潜力。在不同半径处填料高度有所差异,或在不同半径处填料片距有所差异。根据塔内空气流场不平衡性的特点,通过风洞试验重新优化填料的非等高布置方式,采用1m、1.25m两个高度,各个高度布置的半径及区域进行重新优化。增大空气流速,提高单位时间内的通风量。
现使用喷溅装置为反射Ⅲ型,溅散半径较小(约1.2m,与喷溅装置间的间距相当),未能实现交叉配水,导致溅水盘下方有中空现象(无水),中空部分的淋水填料未能得以充分利用,相当于减小了整塔额定的散热面积。同时该喷头的溅水均匀性较差,水滴居空换热的时间较短。同时喷溅装置原设计口径组合过于单一,冷却塔塔内存在一个不平衡的空气流场,沿径向从外到内空气流速逐渐降低、含湿量逐渐增加、温度逐渐升高、新风量逐渐减小。外围空气的吸热吸湿能力相对较强,内围空气的吸热吸湿能力相对饱和,因此布置喷溅装置的口径也应与塔内空气流场的特点相适应,拉开差距。
采用水力学特性好且不易堵塞的旋喷型喷溅装置溅散半径更大(1.5～2m),可实现交叉配水,克服溅水盘下方无水现象,充分利用起填料全部的气水结合面积,同时溅水均匀性好,水滴居空换热的时间更长。Kaiyun App下载 全站旋喷型喷溅装置改变传统喷溅装置简单的反射原理,利用重力加速度和离心力结合的理念,在不施加外力的情况下使喷溅盘自动旋转而产生离心力。其特点是:水滴在空中呈抛物线型做自由落体运动,喷洒半径较大,水滴均匀且粒径很细,能充分与空气及淋水填料表面接触。适用要求为喷溅装置到填料层高度充足(≥500mm)的情况,同时克服了反射Ⅲ型掉头、易堵塞、断裂、布水不均等缺点。
优化调整喷溅装置口径,采用非均匀配水方式以匹配塔内空气流场,做到风量大的区域水大、风量小的区域水小,达到塔内各区域气水比趋近一致。配备Φ20、Φ22、Φ24、Φ26四种规格口径的喷头,材质均用ABS工程塑料,共4460个。使淋水密度从外到内连续平滑减小,同时保持内外区总疏水量不变,以保持喷溅装置所需水头压力。
为验证4号水塔改造后的热力性能是否满足改造要求,委托西安热工院有限公司进行了热力性能试验。由表3可看出,改造后水塔内部风速和空气温度分布均匀,数量分配良好,冷却能力超过设计要求。
4号机组通过建立基于冷却塔环境的自然通风逆流湿式冷却塔三维数值模拟技术,根据塔内空气流场分布不同,通过风洞试验做到填料场、配水场、塔内空气动力场的匹配性,采用GTX-26型小片距(26mm)高效淋水填料并进行非等高布置的优化技术、旋喷型喷溅装置及气水比优化技术,取得良好效果,实测冷却能力值为109.0%,超过设计要求,达到了节能改造的目的,可为同类型冷却塔改造提供参考。Kaiyun App下载 全站开云体育 kaiyun.com 官网入口开云体育 kaiyun.com 官网入口开云体育 kaiyun.com 官网入口
