高位收水机械通风冷却塔在电厂的应用
高位收水机械通风冷却塔在电厂的应用
随着能源行业的发展，火力发电厂对冷却塔的技术要求越来越高。本文提出了一种新型高位收水机械通风冷却塔在火力发电厂，特别是城市型燃机电厂的应用场景。通过对比分析，发现高位收水装置可以在机械通风冷却塔上具有更好的应用前景，特别是在用地紧张的城市型燃机电厂，采用背靠背布置的大型高位收水机械通风冷却塔可提高发电机组循环冷却水系统的整体运行经济性，减少系统能耗，节能减排，并同时兼顾循环冷却系统的初期投资和厂内降噪效果。
1. 引言
为了提升全厂热效率，降低厂用电率，节省用地，减少降噪设施投资，本文提出了一种新型冷却塔在火力发电厂，特别是城市型燃机电厂的应用场景。结合工程背景和应用的实际情况，对机械通风冷却塔的选型进行介绍，着重通过对常规单面进风机械通风冷却塔和单面进风高位收水机械通风冷却塔在结构、布置上的详细说明，针对这两种类型机械通风冷却塔在能耗、噪音控制、环境影响、经济等方面进行对比，采用动态经济分析的年总费用最小法，说明在保证具有同等冷却效果的前提下两种类型机械通风冷却塔的优劣性。
2. 冷却塔类型及结构对比
2.1 常规机械通风冷却塔
图 1 常规机械通风冷却塔内部结构图
图 2 常规塔塔群平面布置图
2.2 高位收水机械通风冷却塔
图 3 高位收水机械通风冷却塔内部结构图
图 4 高位收水冷却塔塔群平面布置图
图 5 高位收水机械通风冷却塔侧视图
3. 冷却塔性能参数对比
表 1 冷却塔冷却性能要求
序号 | 设计工况 | 干球温度/℃ | 相对湿度/% | 大气压/hPa | 单塔冷却水/（m3·h−1） | 冷幅/℃ | 出塔水温/℃ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 性能保证工况 | 28.4 | 82 | 1 004.2 | 5 850 | 6.90 | ≤31.0 |
2 | 年平均工况 | 22.4 | 78 | 1 012.0 | 5 850 | 6.90 | ≤27.4 |
3 | 夏季10%气象条件 | 25.8 | 95 | 1 002.1 | 5 850 | 6.90 | ≤31.0 |
4 | 冬季工况 | 13.9 | 73 | 1 019.8 | 5 850 | 8.33 | ≤22.0 |
4. 工艺设计参数对比
表 2 两种塔型的工艺设计初步参数
参数 | 项目 | 常规塔 | 高位收水塔 | 备注 |
|---|---|---|---|---|
性能参数 | 单台冷却水量/(q·m−3·h−1) | 5 850 | 5 850 | — |
水温降/°C | 6.9 | 6.9 | — | |
出塔水温/°C | 31 | 31 | 性能保证工况 | |
26 | 26 | 年平均气象条件 | ||
风机直径/m | 10.4 | 10.4 | — | |
配用电机功率/kW | 250 | 250 | 高位收水塔总的通风阻力与常规塔相比整体相当或略有降低，暂按相当考虑。 | |
塔型参数 | 单塔平面尺寸/m | 20.5×21.5 | 20.5×21.5 | — |
进风口高度/m | 8.8 | 8.8 | — | |
配水管高度/m | 12.1 | 15.2 | 由于布置高位收水装置，高位收水塔需总体抬高。两个方案冷却塔出风口均设置混凝土隔声墙。 | |
风机平台高度/m | 17.6 | 21.8 | ||
塔总高度/m | 25.6 | 29.8 | ||
单塔本体占地面积/m2 | 441 | 441 | 不含进风消音器 | |
冷却塔区域总占地面积/m2 | 12 184 | 9 225 | 含冷却塔、进风消音器、水池、循环水泵房 |
5. 经济性对比分析
表 3 两种塔型方案经济对比
序号 | 项目 | 常规塔 | 高位收水塔 | 备注 |
|---|---|---|---|---|
1 | 初期投资（万元） | 0 | 1 240.0 | — |
1.1 | 高位收水装置造价 | 0 | 1 920.0 | 高位收水塔增加收水装置 |
1.2 | 冷却塔土建造价 | 0 | 920.0 | 高位收水塔需整体加高约4 m，因新增集水槽需加大梁柱。仅取消地下集水池。 |
1.3 | 循环水泵造价 | 0 | −200.0 | 高位收水塔配套的循环水泵扬程降低，电机及变频器功率降低。 |
1.4 | 其他辅助设备造价 | 0 | −40.0 | 循环水前池取消了平板滤网及电动葫芦，以及循泵房取消了排水泵。 |
1.5 | 循环水管造价 | 0 | −330.0 | 高位收水塔配套的循环水管比常规塔配置的短约340 m。 |
1.6 | 循泵房土建造价 | 0 | −350.0 | 高位收水塔配套的循环水前池和循泵房土方开挖工程量大幅减少，但需增加循环水前池地上布置以及循泵房地上部分加高的工程量。 |
1.7 | 降噪造价 | 0 | −680.0 | 高位收水塔配套的进风口消音器工程量减少。 |
2 | 年运行总费用（万元） | −281.6 | — | |
2.1 | 循环水泵功耗电费 | 0 | −361.6 | 按成本电价0.496元/(kW·h)计，年利用小时数3 300 h。 |
2.2 | 冷却塔检修维护费用 | 0 | 80.0 | 高位收水塔检修维护工作量较大，按高位收水塔的比常规塔高5万/年考虑。 |
3 | 年费用值（万元） | 0 | −93.1 | 按DL/T 5339-2018《火力发电厂水工设计规范》规定投资回收率取10%，大修费率取3.5%，年固定分摊费率15.2%。 |
6. 结论
对比结果表明：高位收水装置可在机械通风冷却塔上具有更好的应用前景。高位收水装置可以消除大部分淋水噪声，大幅降低循环水泵扬程；通过配备变频循环水泵，满足发电机组不同工况的冷却水量需求，降低厂用电率，节能效果明显；适合大型背靠背布置塔型，节省用地。所提出的新型冷却塔在火力发电厂的应用是可行的，特别是在用地紧张的城市型燃机电厂，采用背靠背布置的大型高位收水机械通风冷却塔可提高发电机组循环冷却水系统的整体运行经济性，减少系统能耗，节能减排，并同时兼顾循环冷却系统的初期投资和厂内降噪效果。随着国家大力发展和投资大型燃气-蒸汽联合循环发电机组，大型高位收水机械通风冷却塔应用前景广阔。
参考文献
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本文原文来自能源中国