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1、严寒季节冷却塔防结冰措施徐秀国 （ 山东华聚能源股份有限公司济二矿电厂 ）摘 要 寒冷地区冷却塔冬季运行时结冰现象严重，给安全生产和操作维护都带来许多困难。本文介绍 了通过调整循环冷却水系统运行方式及冷却塔防冰处理达到节能及防冰的效果。关键词 冷却塔 结冰 节能 循环冷却水1 冷却塔运行现状冷却塔结冰是目前国内冷却塔冬季运行中存在的一大难题。 地处寒冷地区， 冷却塔均在 冬季运行中存在严重结冰现象。山东华聚能源股份有限公司济二矿电厂循环水冷却系统装备了自然通风逆流式双曲线 冷却塔，通风筒采用钢筋混凝土浇制， 凝汽器出水由管道通过冷却塔竖井送入热水分配系统。 这种配水系统在平面上呈网状布置， 系
2、槽式布水， 然后通过喷溅装置， 将水洒到填料上；经 填料后成雨状落人集水池， 冷却后的水由循环水泵抽走重新使用。 塔简体底部为进风口， 用 人字柱支承。空气从进风口进入塔体，穿过填料下的淋水区，与淋水成相反方向流过填料， 通过除水器回收空气中的水滴后， 再从塔筒出口排出。 塔外冷空气进入冷却塔后， 吸收由热 水蒸发和接触散失的热量，温度增加，湿度变大，密度变小。因此，除水器以上的空气经常 是饱和或接近饱和状态。 塔外空气温度低、 湿度小、密度大。由于塔内、 外空气密度有差异， 在进风口内外产生压差， 致使塔外空气源源不断地流进塔内而无需通风机械提供动力， 故称 为自然通风。电厂循环水系统运行冬
3、季与其它季节差别不大， 在冬季循环水量依然很大， 所有冷却塔 一直运行。当天气寒冷，气温较低时，塔的某些部位结冰严重，影响正常运行。2 严寒季节循环水运行方式优化循环水系统及冷却塔的冷却能力是按照夏季当地最高环境温度下满足凝汽器真空需要 进行设计的，因此， 在冬季环境温度较低时， 冷却塔的冷却能力裕量很大。 由于冬季抽汽供 热量较大， 凝汽器热负荷大幅度降低。由于环境温度低， 循环水系统热负荷小，冷却塔底部 结冰严重。冬季运行时三台机组供热抽汽、 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 3 泵 2 塔运行，改为 2泵 2 塔运行，循环水量为 600
4、0 m3h。 此时冷却塔底池水温度升高5 C左右，冷凝器进水温度为12 C左右，出水温度 22 C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。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240 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：240kW X 24h/ dx 120d X 0. 5 元/ kWh=345600元3 冷却塔防结冰研究3.1 结冰部位及分析(1) 人字柱进风口。自然通风逆流式冷却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
5、下缘处通常淋不到热水， 只是从填料中溅出的水 沿塔简内壁流到这些部位， 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 冷却塔，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 提高上塔水温如前所述，济二矿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，有效地防止了冷
6、却塔结冰。3.2.2 加大淋水密度加大冷却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。 已经结冰的冷却塔可在短 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。如济二矿电厂将 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冷却塔
7、配水系统，使进塔热水不再 分布到所有的填料， 而是只引人塔外围的填料， 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， 使空气进入冷却塔的流动阻力增大，从而控制进入冷却塔的冷却空气量，同时冷却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。323 使用防冰管在冷却塔筒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，淋水恰好在冷却塔的进风口位置，喷洒的热水预热了进入冷却塔的空气，相当于改变了淋水填料运行的大气环境；同时在冷却塔进风口处形成水帘，增加了空气的流动阻力， 限
8、制了冷却塔的进风量，直接的效果就是防止冷却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。采用塑料编织布为冷却塔做围裙，围在冷却塔人字柱的外侧，上部 与冷却塔的筒 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，以控制进入冷却塔的冷空气量。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。同时冷却塔的筒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，在冷却塔内除水器的
9、 上部，自冷却塔简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。冷空气进入冷却塔，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， 减少了空气流量外环填料有水流落下，却无逆流冷空气，使淋水温度较高，避免结冰。4结束语综上所述，寒冷地区冷却塔通过调整循环冷却水系统运行方式及冷却塔防冰处理达到节 能及防冰的效果是比较明显的，基本解决了北方冬季独有的冷却塔严重结冰的情况，提高了冷却塔自身运行的可靠性，改善了冷却塔运行工况。 同时降低了循环水泵部件的损耗，延长了其使用寿命，使冷却塔运行更加安全平稳。参考文献：2007年第2期 热电厂循环冷却水系统优化运行与冷却塔防结冰研究，刘学冰，山东煤炭科技
