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河北華強冷卻塔塔芯的優(yōu)化改造
一、冷卻塔存在的問題
我公司目前所使用的冷卻塔是濕式雙曲線自然通風逆流冷卻塔，冷卻面積750m2。該塔經過多年的運行暴露出結構、填料支撐及配水系統(tǒng)存在諸多不合理之處，極大地降低了冷卻塔的出力，已不能滿足多機組運行要求，并嚴重的影響了汽輪機組在夏季的安全運行。該塔存在的問題主要有：
1．填料支撐系統(tǒng)風阻大
雙曲線自然通風塔是靠塔筒頂部與底部的空氣密度差，使塔底冷空氣獲得上升推動力，從塔的進風口通過高大的雙曲線形塔筒被抽向塔頂，從而在冷卻塔的填料層面形成一定速度的空氣流，與下淋的熱水進行熱交換，達到熱水冷卻的目的。因空氣流動的動力完全來自塔筒的抽力，因此，自然冷卻塔的阻風面積有一定要求。該塔采用容重大的水泥格網(wǎng)填料，填料支撐系統(tǒng)較復雜，風阻過大。實塔測試表明：塔內的空氣流速低于0.5 m/s。
2．槽式配水系統(tǒng)配水不均
該塔采用槽式配水，其缺點是：矩形的硅配水槽體積大，繞流性差，對氣流的阻力大，由于該塔的中央豎井及主水槽、水分槽、配水槽因施工誤差大，其上的出水口各自都不在同一水平面上，存在高低水平的現(xiàn)象，導致低水平位置的配水槽水量大，高水平位置的水量小，甚至呈干涸狀態(tài)。配水系統(tǒng)的傾斜是自然通風塔配水不均勻的另一原因。
3．噴濺裝置淋水不勻
通風塔使用的噴濺裝置為反射式噴嘴。這些噴濺裝置存在著水膜布水中空現(xiàn)象、易堵塞、配水管變形等問題，很難實現(xiàn)淋水的均勻噴灑，再加上該塔配水槽的傾斜，使雙曲線自然通風塔布水不勻，導致冷卻塔配風不均勻，淋水密度大處通風阻力大，淋水密度小處通風阻力小，氣流形成短路。氣水之間不能充分換熱，影響了冷卻塔的冷卻效果。
4．收水器
通風塔使用的收水器為FRP（纖維增強塑料）弧型板式，收水效率很低，其飄滴損失率高達0.1%，并且在運行過程中易變形、老化，對通風及飄滴造成更大的影響。更為重要的是FRP為易燃材料，在安裝施工及日常維護過程中，易發(fā)生安全事故。
二、冷卻塔優(yōu)化改造實施
鑒于雙曲線自然通風塔對阻力的高度敏感，首先應重視對填料的選型，對熱力特性和阻力特性要兩者兼顧，要特別重視填料本身對進塔風的阻力，有些填料雖然在試驗裝置中呈現(xiàn)出較高的熱力特性，但由于其風阻較大，用在對阻力十分敏感的雙曲線自然通風塔內并非最優(yōu)。經驗告訴我們，如果雙曲線自然通風塔內的風速達不到1.0～1. 2m/s，填料的熱力特性再好，也發(fā)揮不出填料的優(yōu)勢，沒有足夠的冷空氣，氣水的熱交換就無法充分進行。
配水不勻是影響雙曲線自然通風冷卻塔冷卻效果的另一個重要因素。配水系統(tǒng)如果設計不合理，必然導致從配水管開始就產生配水不均；再者，反射型噴淋裝置的形式較為落后，存在水膜布水中空等弊端，如果不能使塔內出水口在同一水平面上噴淋，就會加大布水不均及通風阻力。
由于雙曲線自然通風塔的風速完全撒于塔體結構，一旦塔體建成投入運行，就難于改變進入塔體的風速。因此只有從改進涼水塔的結構設計入手，盡可能減少塔內每一構件對進塔風的阻力，才能保證進塔風達到最大風速。
針對該塔的現(xiàn)狀及存在的問題，進行如下優(yōu)化改造。
1.盡可能的減小塔內風阻，將原有水泥格網(wǎng)填料更換為改性PVC薄膜填料。該填料片厚為0.45mm，比網(wǎng)格填料的阻風面積大大減小，其有效通風表面積約150m2/m3，較水泥格網(wǎng)填料大3倍以上，有效通風面積的增大在減小了風阻的同時增大了涼水塔熱交換面積，提高了換熱能力。
2．填料選擇采用薄膜填料后，其容重極大減輕，因此，填料支撐系統(tǒng)的次梁隔一去一減少一半，總風阻面積可減少7.1%。同時將填料的承托改為鋼管，由于鋼管的弧面與填料的接觸面很小，并且鋼管具有良好的繞流性，可進一步降低風阻和配水的通流面積。改造前后見圖。
3．將配水槽兩側配水口全部封死，全部改由槽底配水，確保每一噴頭的進水口處于同一水平面，使其每一噴頭的水壓、出水量相同，徹底解決了由于配水不均帶來的不良影響。改造前后如圖2所示。
4．將現(xiàn)有的反射II型噴頭更換為機力通風塔采用的WNⅡ型蝸牛噴頭。該噴頭噴濺方式為水滴噴濺，比水膜噴濺方式風阻小，噴淋均勻、無中空，可極大提高噴淋均勻效果。并具有良流性、進出口直徑大、無堵塞的特點，非常適用于薄膜填料。
5．收水器改為MWDP70多波收水器，它具有收水率高、風阻適中的特點，既降低飄滴損失，又不增大通風阻力。
6．根據(jù)氣象參數(shù)θ1=32.2℃、τ1＝27. 8℃、p = 99992Pa和工藝參數(shù)τ1=45 ℃、τ2 =34℃，經過熱力、空氣動力計算，求得該塔的工作點參數(shù)為：設計氣水比0.669，進塔空氣量247.69萬m3/h，單塔冷卻水量4522 m3 /h。
三、改造效果
我公司共有750M2雙曲線自然通風冷卻塔2座，改造前，如2001年夏季，兩塔共可處理3000 m3/h循環(huán)冷卻水量，只能滿足發(fā)電量為12MW、帶抽凝的6#機組單獨運行，并且夏季最高循環(huán)冷卻水溫為τ1=49 ℃，τ2=37～38℃，Δt=11～12℃。最多只能滿足兩臺機組運行。改造后，2002年夏季在1#塔已改造、2#塔未改造情況下，兩座冷卻塔循環(huán)水量共為7400m3/h，4#59W機組，5#7.5MW機組，6#12MW機組（三機組均在純凝工況下滿負荷），可全部投入運行，夏季最高水溫為τ1=50 ℃，τ2=39～40℃，Δt=11～12℃。
平均實測風量1#塔為238.29萬m3/h，2#塔（未改造）為207.12萬m3/h；改造后發(fā)電機組年增加發(fā)電量為216萬KW•h，若每度電按0.45元計，則增加產值97.2萬元。另外，機組真空平均提高0.1%。
