冷卻塔冬季防冰技術應用

楊曉東

摘要：霍州煤電集團煤矸石熱電廠冬季運行中，冷卻塔結冰問題嚴重影響機組安全生產(chǎn)，為了解決這一難題，經(jīng)分析探討，霍州煤電集團煤矸石熱電廠在冬季采取了一系列防冰措施，取得了良好的效果。

關鍵詞：冷卻塔 防冰技術 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

霍州煤電集團煤矸石熱電廠采用冷卻塔循環(huán)水系統(tǒng)，使用一臺自然通風逆流式雙曲線冷卻塔，為兩臺6MW的汽輪機組的循環(huán)水散熱。在冬季，如果運行方式不作調(diào)整，會造成塔內(nèi)填料掛冰，集水池結冰，甚至使塔體將遭受凍害。在氣溫較低的冬季，如何在不影響冷卻塔循環(huán)水系統(tǒng)熱經(jīng)濟性的前提下，降低冷卻塔循環(huán)水系統(tǒng)的出水溫度防止凍害發(fā)生，是系統(tǒng)運維部門亟待解決的問題。我單位通過多年的實踐，總結出幾種有效的冷卻塔防冰措施。

1 設備概述及流程

1.1 設備概述：該廠所使用的冷卻塔采用鋼筋混凝土澆制，塔體為框架結構，作防腐處理。淋水填料采用填料混裝技術，配裝竹柵網(wǎng)格填料0.5m及PVC塑料S波型填料1m。熱水分配系統(tǒng)在平面上呈網(wǎng)狀布置，系槽式布水，有八條主水槽及十二條配水槽。

1.2 工藝流程：凝汽器出水由管道通過冷卻塔豎井送入主水槽及配水槽，繼而在填料上用噴濺裝置灑水，水經(jīng)填料后成雨狀落入集水池，冷卻后用循環(huán)水泵抽走循環(huán)使用。用人字柱在塔體底部支設進風口用于通風。進入塔體的空氣從填料下的淋水區(qū)穿過，繼而與淋水方向相反從填料上流過，空氣中的水滴經(jīng)集水器回收后通過塔筒出口排出。

2 冷卻塔結冰的現(xiàn)狀及危害

2.1 冷卻塔結冰的現(xiàn)狀：循環(huán)水系統(tǒng)在寒冷的冬季，

由于外界溫度較低，在冷卻塔人字柱上結冰嚴重，使整個人字柱形成冰簾，進風口基本封閉，進入塔體的風量大大減少，嚴重影響了塔體的冷卻功能。最冷時填料還會結冰，其作用大打折扣，繼而破壞塔體的冷卻功能。為確保冷卻塔的冷卻效果，檢修過程中必須鑿開冷卻塔人字柱上的冰，勢必會破壞人字柱和填料的功能和作用，并造成資源浪費。

2.2 冷卻塔結冰的危害性：首先影響塔的冷卻效果：進風口結冰后，進風量大大減少，冷卻效果大打折扣。填料處結冰后，填料作用無法正常發(fā)揮，塔體冷卻效果同樣會大打折扣。另一方面，結構的荷載會加重。系統(tǒng)結冰后，塔體結構需要承載冰的荷重，若前期設計在這一方面存在缺陷，則結構很可能因為過載而遭到破壞。填料部分結冰后，冰的荷重會導致填料塌落，減少塔體的服務年限。另外，經(jīng)數(shù)次凍融的混凝土其服務年限也會大打折扣，如果結構本身開裂，結構所遭受的破壞程度會更深。

3 冷卻塔結冰部位及原因分析

3.1 人字柱進風口：自然通風逆流式冷卻塔的內(nèi)壁下緣和人字柱極易結冰。因為塔體內(nèi)壁下緣幾乎淋不到熱水，僅僅從填料中濺出的少量的水沿塔體內(nèi)壁緩慢地流到下緣；而冷空氣卻是從下緣部位快速流過，熱量散失極快。

3.2 填料下部及支承梁柱：如果氣溫很低，布水不均勻，水溫低且水量少，不設防冰措施的話會導致填料下端和支承梁柱結冰。在低溫環(huán)境中冷卻速率快；如果水量小、布水不均勻，就會造成局部冷空氣大量而快速地流過，熱量散失嚴重；水文低、水量少需冷卻的水的熱負荷低，也會造成結構物結冰。

4 冷卻塔防結冰措施研究

4.1 提高上塔水溫：采用減少循環(huán)水量，提高水溫的措施，將上塔水溫提高到22℃左右，池水溫度提高到12℃左右，有效地防止了冷卻塔結冰。

4.2 加大淋水密度：加大涼水塔淋水密度可以增大冷空氣進塔阻力，降低冷空氣流量和流速，減少熱量損失，提高塔內(nèi)溫度，同時還可以降低布水不均的情況，從而防止結冰。

4.3 使用防冰環(huán)：將環(huán)型玻璃管熱水管裝設在冷卻塔筒體內(nèi)壁下緣，管子下部均勻開設多個用以噴灑熱水的圓孔（孔徑3mm），淋水正好在涼水塔進風口處，噴灑的熱水能夠?qū)α魅霙鏊目諝馄鸬筋A熱作用，使得淋水填料運行的空氣環(huán)境有所改善，同時也相當于在涼水塔進風口處布設了一道水簾，能夠在一定程度上阻礙空氣流動，使得進風量得以控制，從而有效解決涼水塔筒體內(nèi)壁下緣結冰的問題。

4.4 控制入塔空氣量：首先設置擋風圍裙。將用彩條編織布制作的圍裙圍在塔體人字柱外側(cè)，上部與塔的筒體下緣封閉，固定于人字柱上，下側(cè)可根據(jù)氣溫、池水溫度等對圍裙高度進行調(diào)整來調(diào)節(jié)冷空氣量；其次增加空氣流出阻力。將彩條編織布制成環(huán)形，在塔內(nèi)集水器上部，自涼水塔筒體壁內(nèi)側(cè)向塔中心延伸設置，從填料的上部封閉外環(huán)填料的空氣流?？刂七M入涼水塔的冷空氣量，使其通過環(huán)型水簾預熱后進入中部填料，增加空氣阻力，外環(huán)填料有水流落下，卻無逆流冷空氣，使淋水溫度較高，防止結冰。

4.5 及時調(diào)整防冰系統(tǒng)的運行方式：應用上述防冰措施，結合冬季氣溫、機組的熱負荷以及冷卻塔掛冰現(xiàn)象，對冷卻塔防凍系統(tǒng)的運行方式進行優(yōu)化調(diào)整，水量分配是控制重點，通過控制水量來確保池水和填料的水溫始終高于“結冰點”，并使循環(huán)水系統(tǒng)在最佳的經(jīng)濟工況下運行。

5 結束語

通過冷卻塔防結冰問題的研究、探索與應用，掌握了在運行中防止冷卻塔結冰的方法。上述防冰措施既經(jīng)濟又具有較高的可行性，便于應用于生產(chǎn)實踐，并且能夠取得預期的防冰效果。將上述措施結合冷卻塔的實際運行情況進行科學利用，必將起到有效防止冷卻塔冬季結冰的作用。

參考文獻：

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