鋼混結(jié)構(gòu)和玻璃鋼結(jié)構(gòu)冷卻塔技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

郝榮榮

摘要：文章以電廠鋼混結(jié)構(gòu)、玻璃鋼結(jié)構(gòu)機(jī)力冷卻塔為研究目標(biāo)，站在項(xiàng)目施工建設(shè)角度從施工周期、維護(hù)保養(yǎng)、建設(shè)投資等多個(gè)方面進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、技術(shù)分析。通過對分析過程及結(jié)構(gòu)的研究可知，玻璃鋼結(jié)構(gòu)無論是在經(jīng)濟(jì)方面還是在技術(shù)應(yīng)用方面都具有一定的優(yōu)勢，在今后實(shí)踐中可以得到的廣泛的推廣并應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機(jī)力冷卻塔；玻璃鋼；鋼混結(jié)構(gòu)；施工周期；維護(hù)保養(yǎng)

在現(xiàn)代化社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展推動(dòng)作用下，電站建設(shè)項(xiàng)目無論是從規(guī)模上還是從數(shù)量上較以往相比明顯擴(kuò)大和增加，在這種背景下，電廠整體造成成本增加，結(jié)構(gòu)安裝復(fù)雜，施工周期延長，鑒于此，對電廠機(jī)力冷卻塔進(jìn)行優(yōu)化成為了當(dāng)務(wù)之急。玻璃鋼結(jié)構(gòu)具有極高的防腐性能，有效的降低了電廠后期的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用，同時(shí)也提升了電站建設(shè)項(xiàng)目的質(zhì)量，為我國電力事業(yè)的進(jìn)步奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。為了進(jìn)一步了解玻璃鋼結(jié)構(gòu)和鋼混結(jié)構(gòu)的各方面差異，文章以2x30MW電廠、2xlOOMW電廠、2×300MW電廠機(jī)力冷卻塔鋼混結(jié)構(gòu)和玻璃鋼結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行對比分析。

1技術(shù)對比分析

經(jīng)過研究分析發(fā)現(xiàn)，在機(jī)組容量不同的情況下，機(jī)力冷卻塔鋼混結(jié)構(gòu)與玻璃鋼結(jié)構(gòu)方案存在這一定的技術(shù)共性，下面將以此為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行研究分析。

1.1熱力效率與占地面積

據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，鋼混結(jié)構(gòu)冷卻塔占地面積大，熱力效率較低。這是因?yàn)槭艿浇Y(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)要求的限制，鋼混結(jié)構(gòu)冷卻塔的梁柱截面比較大，其中梁截面最小值為200mmx500mm，柱子截面最小值為400mmx400mm，其截面占冷卻塔整個(gè)面積的15%左右。另外，梁柱后渦流區(qū)的存在有進(jìn)一步降低了有效面積。從上述數(shù)據(jù)分析可知鋼混結(jié)構(gòu)冷卻塔的效率比較低，在一定的熱力任務(wù)條件下，鋼混結(jié)構(gòu)的占地面積要高出五分之一左右。同鋼混結(jié)構(gòu)冷卻塔相比，玻璃鋼結(jié)構(gòu)所占地面積明顯下降，熱力效率提升顯著。玻璃鋼結(jié)構(gòu)冷卻塔梁柱面積較小，其中梁截面可采用為100mmx40mm，柱子截面可采用75mmX75mm，其占冷卻塔整體面積的5%左右，占地面積小，但是熱力效率較高。

1.2土建要求及施工周期

鋼混結(jié)構(gòu)冷卻塔占地較大，施工周期較長。從施工實(shí)踐方面分析，水池施工、鋼混框架施工和冷卻塔安裝施工周期約為一年，鋼混結(jié)構(gòu)冷卻塔土建工作任務(wù)中，同時(shí)在混凝土施工完成后不可以立即投入到冷卻塔部件安裝工作，必須維護(hù)保養(yǎng)一段時(shí)間后才可進(jìn)行其他的后續(xù)工作，故而混凝土冷卻塔施工時(shí)間較長，另外混凝土冷卻塔土建施工任務(wù)中，受到多方面因素的影響，在施工過程中極易出現(xiàn)尺寸誤差，施工操作失誤導(dǎo)致的施工反復(fù)，這些情況的出現(xiàn)都在無形中延長了施工周期。

而對比鋼混結(jié)構(gòu)冷卻塔，玻璃鋼結(jié)構(gòu)冷卻塔重量明顯降低，施工周期較短，是無鋼混框架。水池施工、鋼混框架施工、和冷卻塔安裝施工周期在120天左右。在進(jìn)行施工過程中，只需做好玻璃鋼塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，土建施工任務(wù)量較少，所需的施工時(shí)間較短。另外一些玻璃塔零件、加工基本都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，尺寸誤差較小，在出廠之前可以進(jìn)行簡單的組裝，這就在一定程度上加快的施工的步伐，操作便捷。

1.3耐腐蝕及維護(hù)保養(yǎng)

鋼混結(jié)構(gòu)冷卻塔的鋼混結(jié)構(gòu)維護(hù)保養(yǎng)需要每隔兩年進(jìn)行一次，在維護(hù)保養(yǎng)工作中，尤為重要的就是防滲作業(yè)。另外鋼混結(jié)構(gòu)容易受到腐蝕，因此必須進(jìn)行一定的防腐處理鋼混結(jié)構(gòu)才具備一定的抗腐蝕性能。另外鋼混結(jié)構(gòu)內(nèi)部的構(gòu)建為非金屬化設(shè)計(jì)，但是必須對其混凝土部分進(jìn)行必須要的維護(hù)和保養(yǎng)。而玻璃鋼拉擠結(jié)構(gòu)冷卻塔具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力。例如酸、鹽、海水、污水、腐蝕性土壤、地下水、化學(xué)流體等對玻璃鋼結(jié)構(gòu)冷卻塔不會(huì)造成破壞性的腐蝕破壞。另外玻璃鋼結(jié)構(gòu)塔梁、柱塔頂平臺等主要的支撐結(jié)構(gòu)的主體是擠拉玻璃鋼桁架，這種結(jié)構(gòu)的使用決定了玻璃鋼結(jié)構(gòu)冷卻塔具有極強(qiáng)的抗腐蝕性，這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用在酸性水或者是海水條件下也不需要進(jìn)行防腐作業(yè)。塔平臺是由熱鍍鋅鋼組成的，因此也具有極強(qiáng)的防腐性能。塔內(nèi)構(gòu)建是非金屬化設(shè)計(jì)，在設(shè)備使用過程中無需進(jìn)行人工維護(hù)或者是保養(yǎng)作業(yè)。

1.4結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

根據(jù)地方實(shí)際地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行鋼混結(jié)構(gòu)冷卻塔設(shè)計(jì)過程中可以結(jié)合抗風(fēng)、抗震要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。玻璃鋼拉擠結(jié)構(gòu)冷卻塔所使用部件之間的鏈接是通過螺栓螺母實(shí)現(xiàn)的，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員同樣可以結(jié)合地方實(shí)際情況進(jìn)行抗風(fēng)抗震設(shè)計(jì)，并利用相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行復(fù)核，同樣可以滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求。

1.5技術(shù)參數(shù)比較

為了更加清晰的了解鋼混結(jié)構(gòu)冷卻塔和玻璃鋼拉擠結(jié)構(gòu)冷卻塔技術(shù)應(yīng)用，下面將以表格的形式呈現(xiàn)出來，詳見表1。

2經(jīng)濟(jì)對比分析

經(jīng)濟(jì)對比分析詳見表2。電站2x30MW電廠玻璃鋼結(jié)構(gòu)冷卻塔投資成本為675萬元，對比鋼混結(jié)構(gòu)冷卻塔投資成本節(jié)省了220萬元；2xlOOMW電廠機(jī)力冷卻塔玻璃鋼結(jié)構(gòu)投資成本為984萬元，對比鋼結(jié)構(gòu)冷卻塔投資成本節(jié)省了338萬元；2x300MW燃煤電站建設(shè)項(xiàng)目投資成本為1150萬元，對比鋼結(jié)構(gòu)投資成本節(jié)省了435萬元。

鋼混結(jié)構(gòu)冷卻塔是混凝土面板，因此需要制定嚴(yán)格的維護(hù)保養(yǎng)制度，定期對混凝土位置進(jìn)行防滲處理；需要對塔內(nèi)鋼構(gòu)件進(jìn)行防腐處理，而傳動(dòng)部件和混凝土也需要間隔一定的時(shí)間進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，維護(hù)保養(yǎng)成本高。而玻璃鋼結(jié)構(gòu)冷卻塔內(nèi)部構(gòu)建使用的是非金屬化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)部件不需要進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)處理，只需要對傳動(dòng)部件進(jìn)行定期的保養(yǎng)即可，維護(hù)保養(yǎng)成本低。

3鋼混結(jié)構(gòu)和玻璃鋼結(jié)構(gòu)冷卻塔注意事項(xiàng)

在實(shí)際的冷卻塔設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)鋼混結(jié)構(gòu)和玻璃鋼結(jié)構(gòu)的技術(shù)特點(diǎn)對冷卻塔的各設(shè)計(jì)要素進(jìn)行關(guān)注，以實(shí)現(xiàn)冷卻塔設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)效益最大化為目標(biāo)。

3.1工藝參數(shù)控制

冷卻塔的空氣濕球溫度和出口水溫的溫差會(huì)對其冷卻能力產(chǎn)生直接的影響，為了確保冷卻塔建設(shè)和使用的經(jīng)濟(jì)性，濕球溫度和出口水溫的差值一般控制在4℃以上。工業(yè)生產(chǎn)中冷卻塔的單臺處理水量不超過3000t/h。出口水溫與濕球的溫差是冷卻塔進(jìn)出口水溫溫差的決定性因素，進(jìn)出口水溫溫差控制在10℃左右。

3.2風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)選擇

風(fēng)機(jī)是冷卻塔中最主要的設(shè)備，因而風(fēng)機(jī)的選擇必須要合理，確保風(fēng)機(jī)對冷卻塔結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性。風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓、風(fēng)量、葉片形狀、靜壓效率及材質(zhì)性能都明顯不同。玻璃鋼材質(zhì)的風(fēng)機(jī)葉片性能出色，可以在生產(chǎn)中加以推廣。冷卻塔使用的風(fēng)機(jī)葉尖的線速度一般不超過60m/s。此外減速箱的選擇也需要滿足冷卻塔安全性能的要求，在冷卻塔的長期運(yùn)行中，風(fēng)機(jī)故障會(huì)直接導(dǎo)致冷卻塔穩(wěn)定性的下降，因而減速箱的安全系數(shù)需要在2.0以上。風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)軸多采用不銹鋼材質(zhì)，在出廠前需要進(jìn)行必要的動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)。配套電機(jī)可根據(jù)冷卻塔工作環(huán)境的差異選擇恰當(dāng)?shù)慕^緣防爆等級。

3.3塔型選擇

目前常見的冷卻塔塔型包括逆流塔和橫流塔兩種，在實(shí)際的設(shè)計(jì)中需要對冷卻塔的風(fēng)機(jī)能耗、進(jìn)水水壓需求、結(jié)構(gòu)建造的難度、占地面積、建設(shè)造價(jià)等進(jìn)行綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，以此為依據(jù)選擇合適的冷卻塔塔型。一般來說逆流塔的綜合性能要優(yōu)于橫流塔。

3.4風(fēng)筒選擇

冷卻塔的風(fēng)筒需要確保熱空氣可以順暢的排入大氣，并回收一定的動(dòng)能，確保冷卻塔建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益。線性設(shè)計(jì)的風(fēng)筒可以滿足冷卻塔的基本需求，在鋼混結(jié)構(gòu)及玻璃鋼結(jié)構(gòu)的冷卻塔中都比較常見。冷卻塔風(fēng)筒的直線段、擴(kuò)張段和收縮短的比例必須要合理，且造型應(yīng)當(dāng)盡可能美觀。風(fēng)筒結(jié)構(gòu)材質(zhì)包括鋼板混凝土和玻璃鋼等，但是以玻璃鋼材質(zhì)的風(fēng)筒較為常見，性能也更好。

3.5布水系統(tǒng)

冷卻塔的布水系統(tǒng)多采用槽式布水、管式布水，其中管式布水對于水壓及水質(zhì)的要求都要高于槽式布水，因而槽式布水相對來說性能更為出色。布水系統(tǒng)的材料多采用PP、FRP、PVC以及ABS等等，這些材質(zhì)的使用效果都要優(yōu)于鋼管結(jié)構(gòu)。除此之外噴嘴結(jié)構(gòu)的選擇也至關(guān)重要，要確保噴出的水滴大小和均勻度可以滿足冷卻效果的需求。

3.6除水器

除水器的材質(zhì)和安裝位置都需要進(jìn)行合理的選擇，木材、PP、PVC以及FRP材質(zhì)的除水器都有所使用，具體選擇何種材質(zhì)的除水器需要根據(jù)冷卻塔的水質(zhì)情況和用戶對抽風(fēng)漂水的損失的期望值。目前冷卻塔的抽風(fēng)漂水損失已經(jīng)可以控制在0.005%以內(nèi)。

4結(jié)論

綜上所述.通過對2x30MW電廠、2xlOOMW電廠、3x300MW電廠機(jī)力冷卻塔鋼混結(jié)構(gòu)和玻璃鋼結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行對比分析可知，玻璃鋼結(jié)構(gòu)冷卻塔占地面積小、施工周期短、抗腐蝕性強(qiáng)、保養(yǎng)維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用低等。在相同冷卻能力條件下，玻璃鋼結(jié)構(gòu)總投資成本比混凝土結(jié)構(gòu)投資成本下降20%-30%。另外涉及到后期運(yùn)行成本、能耗成本、補(bǔ)水加藥、維護(hù)保養(yǎng)等，玻璃鋼結(jié)構(gòu)冷卻塔性價(jià)比更高，鑒于此在今后電廠建設(shè)過程中可以推廣應(yīng)用全玻璃鋼結(jié)構(gòu)冷卻塔。

參考文獻(xiàn)

[1]陳小銀.某燃機(jī)電廠機(jī)械通風(fēng)冷卻塔結(jié)構(gòu)形式選型的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較[J].江西建材，2017，（16）：224+229

[2]張?jiān)?，陳長海，朱錫.鋼/玻璃鋼組合結(jié)構(gòu)對高速彈丸的抗侵徹特性[J].中國艦船研究，2017，12[01）：93-100

[3]賀軍會(huì)，賀少鵬，王軍委，賈虎昌，宋朝輝，賀少龍，李小平.玻璃鋼在燃煤發(fā)電廠煙囪中的應(yīng)用淺析[J].全面腐蝕控制，2012，26（12）：45-50

[4]楊小兵，田樹桐，阮明山，馬申.濕煙囪玻璃鋼內(nèi)筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)研究[J].特種結(jié)構(gòu)，2011， 28（01）：31-34