新疆电力行业专业技术监督工作会议论文浅谈冷却塔的节能潜力分析朱高来 张玉杰（华电新疆发电有限公司哈密发电分公司 ）【摘要】 研究冷却塔热力性能与机组经济性的关系，论述了自然通风冷却塔填料特性，散热面积和循环水量对出塔水温的影响，分析导致冷却塔热力性能缺陷的主要原因，揭示冷却塔出口水温对各类机组热经济性的影响值。为火力电厂的节能降耗提供参考研究。【关键词】冷却塔 热力性能 节能诊断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，他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。表1因冷却塔使用问题造成的电能大约损失问题 总损失（GWh/a）热效率低于设计值 0.30填料损坏 0.15结冰 0.05其他 0.88总计 1.381 冷水塔节能潜力分析1.1 循环水1C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1C对机组经济性能影响。 表2 出塔水温升高1C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1C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4C，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（C） 1 塑料斜折波 XZB-33-60L=1600 32.19 塑料斜折波 XZB-33-60L=960 32.812 塑料斜梯波 S=30，L=1500 32.81 塑料斜梯波 S=30，L=1000 33.563 塑料斜梯波 S=21，L=1500 32.43 塑料斜梯波 S=21，L=1000 33.154 塑料折波 S=30，L=1500 33.23 塑料折波 S=30，L=1000 33.655 塑料梯形波 T25-60，L=1500 32.18 塑料梯形波 S25-60，L=1000 33.296 塑料折波 50x20-60,L=1500 32.89 塑料折波 50x20-60,L=1000 33.667 塑料复合波 L=1500 32.09 塑料复合波 L=1000 33.328 塑料折斜波混合 L=(1000+400) 33.089 塑料折梯波混合 L=(1000+200) 33.0910 水断绝格网板 G16x50-50，L=1500 33.29注冷却塔入口温度31.4 C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0.420.70 C；（2）填料形状对水温的影响达1.14 C；（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3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58 C，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 淋水密度潜在的节能效益淋水密度是指单位面积淋水填料所通过的冷却水量，它也是影响冷却塔出力的主要因素之一。由于运行方式不当，维护不及时造成喷嘴堵塞、填料破损及生长藻类，致使换热面积减少、淋水密度增加。附图为淋水面积相对减少1%25%的出塔水温变化情况。影响冷却塔性能的另一个重要参数是循环水流量。增加循环水量有益于凝汽器侧热交换，但是对冷却塔存在最佳循环水量。当出塔空气的相对湿度未达到饱和，增加循环水量，可使出塔空气逐渐趋于饱和。若继续增加循环水量，出塔水温反而很快升高，因为空气吸收热量已达饱和，过量热水放出的热量已无法被空气再吸收。此外多消耗的泵功对汽轮机效率提高甚微。实际上是以循环水泵耗功补偿冷却塔出口水温升。1.6（t2）1.41.21.00.80.60.40.20 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 Fm(%) 附图 淋水面积对出塔水温的影响综上所述，冷却塔存在着巨大的节能潜力，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 冷却塔性能降低的主要原因 冷却塔的热力性能与塔的设计出力是否合理，装置的制造安装，运行维护和检修质量等多种因素有关，必须根据每个塔的具体情况进行具体分析。冷却塔性能降低常见的原因有：（1） 淋水填料破损脱落生长藻类，填料上堆积垃圾或结垢，使得换热面积减小，淋水密度增大，造成出塔水温升高。（2） 配水槽阻塞高程不一，水槽溢流，喷嘴堵塞脱落，溅水碟不对中等引起配水不均。配水系统的作用是将热水均匀地溅散到整个淋水填料上，延长汽水换热的接触时间和接触面积。配水不均降低塔的冷却效果。（3） 通风筒梁柱附近填料安装空隙过大，通风筒有孔洞密封差或不等高，导致抽力不足。此外填料或捕水器上积聚水垢油脂和藻类以及流进填料的水负荷过大也会造成空气流量的减少，汽水热交换强度减弱，冷却塔的性能下降。（4） 循环水排污加药处理不正常使循环水浓缩倍率偏高，使含有碳酸氢钙、碳酸氢镁、硫酸钙的沉淀物凝聚在换热设备的内表面，有时沉积在淋水板上。这些污垢阻塞换热热设备的管道，降低塔的冷却效率。（5） 位于寒冷和严寒地区工作的冷却塔冬季运行方式不当，致使进风口和淋水填料结冰，直接影响塔的热力性能。冬季冷却塔的频繁启停严重影响设备的运行效率，使用寿命，并增加维修费用。由此可知，上述因素均影响冷却塔的经济性，使机组效率降低，特别是夏季高温缺雨季节，冷却塔性能降低迫使机组降负荷以维持其安全运行，从而限制机组出力，降低设备利用率。在冷却塔的运行中，最重要的是监视冷却塔热力性能是否正常，若能调整到最佳工况，无疑是有益机组的经济运行。为了维持冷却塔在最佳状态下工作，一方面应加强监督维护，对引起性能下降的诸多要素逐条加以分析考核，选择在最低的维护费用下冷却塔运行的高性能；另一方面，因为设备长期运行造成性能下降或因热负荷增加而使冷却塔出力不足，就应考虑技术改造已提高其热性能。冷却塔经济运行与汽轮机的高效率循环水泵耗功，保持冷却设备健康状况的维修费用，补充水量和水质处理费用密切相关，实际上所有冷却塔多能被改进以提高效率，他对投资可以迅速地提供高效率的回报。3 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。4 参考文献 1史佐杰 冷却塔运行与实验 北京水利电力出版社2西安热工研究所主编 热工技术手册（汽机部分） 北京 水利电力出版社 3 艾.汉佩 冷却塔 北京 电力工业出版社