論汽輪發(fā)電機組的冷端綜合治理

馬長亮

摘 要：隨著節(jié)能減排工作的不斷推進，發(fā)電機組冷端設備治理提效的重要性得備受關注，本文主要分析了改型涼水塔噴頭，論述了在冬季的水塔防凍綜合治理等，取得了較大收益的過程，經濟效益明顯。

關鍵詞：汽輪；發(fā)電機組；冷端綜合治理；大唐三門峽電廠

中圖分類號：TM6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）09-0154-04

大唐三門峽電廠2×600MW機組，整體利用雙曲線設計，采取自然通風，屬于逆流式塔型，冷卻面積：8500m2，設備2006年8月投入使用。如前所述，水塔治理改造因節(jié)能原因被越來越多的提起，節(jié)能新理念當前深入人心，比如，在涼水塔的設計中，新型旋轉型噴頭目前在我國仍然是起步的初期，再如水塔防凍，在我國東北，許多地方都有著堆積卷簾的應用，尤其是在防凍方面，新型應用首要注重的是涼水塔擋風板，在其拆裝中存在很大的安全問題，并且不能適應晝夜溫差和自動調節(jié)循環(huán)水溫的需求，根據我公司區(qū)域的往年中的氣溫變化情況，汽機專業(yè)在水塔提效、防凍治理等方面做了許多有益嘗試，實際應用中也取得了明顯效果，現介紹如下。

1 相關術語

冷卻塔：主要作用是將循環(huán)冷卻水在其中噴淋，使之與空氣直接接觸，通過蒸發(fā)和對流把攜帶的熱量散發(fā)到大氣中去的冷卻裝置，其主要作用是：冷卻循環(huán)水，降低循環(huán)水溫度，從而保證機組運行真空。另外還有輔助作用：根據循環(huán)水濃縮倍率等指標，進行排污，從而控制循環(huán)水水質，防止結垢等問題的出現。

噴頭：噴頭是涼水塔內淋水設施的核心部件，其作用是水流通過噴頭形成“噴灑”效應，經過噴頭后形成的細小水滴在淋水填料內與逆向流動的進風進行換熱，使循環(huán)水降溫。

2 汽輪發(fā)電機組的冷端綜合治理過程

2.1 調研過程

水塔提效方面，如前所述，在發(fā)電廠涼水塔的應用中，對旋轉噴頭的使用在我國尚且處于起步的前期，因此，在改造項目時，是依照“安全第一”的。項目開展的初期，參考了很多關于旋轉噴頭的資料，通過自行設計，并且依靠一家公司，利用3D打印，獲得了產品的模型，然后利用多次模擬，并且不斷地對產品升級改造，最終，改造后的噴頭無論是在淋水還是使用期限上都有了很好的效果，然后，委托專業(yè)廠家，進行批量生產，并且實現了在2014年4月份，對#4機組水塔內的8700個噴頭進行了全面的替換。在實際的運行中，旋轉噴頭最大的好處就是在水流通過噴頭時，利用水流的靜壓，并且根據自己的結構，保證沒有額外的動力旋轉，和普通螺旋噴頭的“飛濺”式散水比起來，旋轉噴頭可以更加細致的把水滴均勻三開，取得真正的“霧化”效果；另外，受介質的“旋轉”的影響，在散水面積上，單個噴頭的效率也大大提升?；谏鲜鰞煞N作用，使得介質在通過填料層的過程中，大大增加了和空氣的接觸，取得了良好的換熱效果，提高了噴頭的換熱效率，從而更快速地降低了水溫。

水塔防凍方面，通過對周邊兄弟單位的調研，總體感覺在水塔防凍方面，按照基建設計，基本不做改進，應用起來難免各有缺憾，在我公司設計中，二期的水塔防凍主要是以擋風板為基礎，面臨的問題主要是不能確定掛拆時間，以及沒有良好的水溫調節(jié)性等，并且在工作中，風險很高，不能同時具備防凍和節(jié)能功能，所以，要開發(fā)出更新的水塔防凍方式。

2.2 分析及論證

（1）當前，在我公司的涼水塔中，淋水系統(tǒng)主要采取的是固定式噴頭，在循環(huán)水通過噴頭之后，向下噴濺，在這個過程中循環(huán)水的很多勢能并不能完全被消耗，因此，造成水流飛濺，影響了噴灑的效果。為了解決上述問題，彌補上述不足，需要改進和升級當前的噴頭，開發(fā)新的噴淋方式，該噴頭在設計中，利用雙葉片和反推盤方式，能最大化的減少在循環(huán)過程中水的勢能，使水滴在空氣有更長的時間，可以更多地熱交換；另外，在水循環(huán)過程中，通過噴頭可以使水滴更細，提高了換熱的效率。涼水塔雙葉片旋轉噴頭結構圖如圖1所示。

涼水塔雙葉片旋轉型淋水噴頭裝置，包括噴頭1，與噴頭1連接固定的保持架2，所述的保持架2的下端與水碟5下部的旋轉軸轉動連接；所述的水碟5的上表面中央設置有主葉片3和位于主葉片3外側的從動葉片4，所述的水碟5下部的旋轉軸連接反推轉盤6；

所述的主葉片2位于水碟5的上表面，相鄰的主葉片之間的夾角為60度；

所述的從動葉片4位于水碟5的上表面邊緣處，且呈環(huán)形分布；從動葉片4的外緣高度高于與水碟5連接的內緣的高度；

所述的水碟5底部的旋轉軸和保持架2的下邊為間隙配合的連接方式，配合表面，設置有四氟+石墨涂層；

所述的水碟5與保持架2之間的連接方式為扣蓋，采用的聰明扣結構。

以前的淋水噴頭為固定式，改進為現在的旋轉形式以后，可以提高噴灑效果，而且提高了換熱效率；無軸承旋轉，利用聰明扣形式設計扣蓋，不僅降低了成本，而且大大提高了設備的使用年限，可拆卸結構，方便零部件之間的拆卸和安裝，實現了自由清理；在主葉片和從動葉片，采取反推轉盤的方式，促使噴頭最大程度地利用水勢能，將風能進行轉換，從而提高的了噴頭的實用性，提高了噴灑效率。

新型噴頭的工作原理：將葉片裝置在出水噴頭下邊的水碟上，能夠充分利用噴頭出口靜壓，對水蝶上的葉片進行沖擊，實現水蝶旋轉，在水蝶的下部，將轉軸和旋轉噴頭組合件間隙組合，在表面利用四氟+石墨涂層，從而降低摩擦。在水流流出噴嘴流后，沖擊小葉片，并且促使水蝶旋轉，通過小葉片，使循環(huán)水成為水滴狀，撒向填料；旋轉噴頭首要特點就是循環(huán)水可以充分利用水流勢能，利用自己的結構，實現無額外動力旋轉，和普通噴頭比起來，它能夠減少水的勢能，均勻的將水滴分散，從而達到“霧化”效果；而且，經過噴頭的水實現了“旋轉”效應，這就使得噴頭的灑水面積大大增加。經過上述的雙面作用，便大大增加了填料層和空氣的接觸面，提高了換熱的效率，和普通噴頭比起來，提高了換熱效率，更有效地夠降低循環(huán)的水溫。

在新型噴頭設計中，利用了雙葉片和反推盤技術：對于噴頭上的雙葉片，無論是在高度還是在旋向上，都通過多次的實驗，利用合理的方式，保障葉片的旋轉效率，在噴頭下邊的反推轉盤，可以更好地助推；基于循環(huán)水質，利用扣蓋式設計，避免了水進入動靜結合部位，解決了水質問題帶來的卡澀。并且，將噴頭托盤設置為聰明扣，不僅防止了堵塞和卡澀，而且也方便拆卸，自由清理；另外，新型噴頭可以實現了噴頭的旋轉，并且對于葉片的各方面也做了優(yōu)化處理，提高了噴灑的效果。

（2）在設計涼水塔的防凍中，有兩條思路，其一為提高水溫，防止結冰現象，另一思路是改造出口，進行攔冰和化冰，最終的設計是梯級攔冰，以及改造循環(huán)水的回水旁路，涼水塔攔冰格珊設計方式以及擋冰情況，分別如圖2、3所示。

梯級攔冰原理：設計為每道篦子之間的欄桿間距梯級減小，不同級別之間，篦子間距依次為300、200和100mm，攔冰篦子通常是在涼水塔出水處，通常面積較大，這樣便減少了冰塊在循泵入口濾網的堵塞，并且來冰量相同的話，在外圍，實現了提前阻攔，可以減少冰塊擁堵，使冬季的涼水塔可以充分大量的化冰。

（3）配合上一梯級的攔冰措施，在循環(huán)水回水旁路的管道上，設置用于二次回水的電動門，可以實現在循環(huán)水溫度低于5℃時，將回水旁路的一次門全部打開，回水二次門部分打開，可以減少上塔水量，機組可以在最佳真空下，充分控制循環(huán)水溫，另外，在一次門的運行中，全開全關的方式可以防止因為閥門節(jié)流而形成的沖刷內漏現象。

2.3 改造的效果評價

（1）對涼水塔的旋轉噴頭進行改造后效果：改造后，在相同的運行狀況下，對比#4機組與#3機組，結果表明，水塔的出水溫度實現了降低，幅度在0.7-0.9℃左右。

（2）旋轉噴頭改造后運行參數對比，詳見表1、表2、表3、表4、表5，以及圖4-圖13。

（3）基于涼水塔的梯級攔冰方式，輔助以回水旁路電動門，在實踐中，在保證機組真空的情況下，可以實現對循環(huán)水溫的控制，并且防止了水塔墜冰對濾網的堵塞，并且調節(jié)手段十分靈活，在拆裝擋風板中，節(jié)省了人力物力，減少了工作的危險，既能實現效果，又能保障。

3 結語

經過對涼水塔系統(tǒng)的不斷探索和改造，既保障了循環(huán)水的低溫度，又防止了水塔的結冰現象，通過實踐觀察可以得出，不僅提高了水塔效率，而且也實現了設備的安全平穩(wěn)運行，這是對冷端設施的一項探索，表明了在涼水塔和其他的冷端設施中，又邁出了更高的一個臺階。