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1、冷却塔防冰冻措施设计探讨 [摘 要] 结合近年来工程实践,介绍了在冷却塔中应用成熟的和最新在工程中应用且行之有效的各种防冰冻措施及其设计要点,指出了冷却塔运行操作中应注意的问题。 [关键词] 冷却塔 防冰冻 措施 设计 在采用二次循环供水系统的火力发电厂中,冷却塔是应用最广泛的冷却方式之一,而在寒冷地区,冷却塔冬季结冰现象是影响电厂经济运行,危及冷却塔运行安全,困扰运行操作人员的普遍又严重的问题。本文结合工程实践,介绍目前常用的冷却塔防冰冻的几种措施及其设计要点,并提出冷却塔运行操作中应注意的问题。
2、 1 冷却塔结冰的部位及原因 冷却塔冬季运行过程中,最容易也是最主要的结冰部位是进风口处、风筒支柱上、淋水填料和填料的支撑梁、柱上。究其原因,主要是以下几方面: (1)淋水填料外围水量过小,沿筒壁下流的水在筒壁下缘或挡水檐边缘、或流到塔筒支柱上遇冷空气结冰。 (2)冬季循环水量过小,或由于冷却塔分区配水,水量分配不当,部分填料处水量过小,造成填料底部和填料支撑架、柱上结冰。 (3)分区配水的冷却塔,冬季关闭内区配水,外区喷水溅到内区填料上引起结冰。 (4)填料底高于配水槽底,配水槽下没有填料,成
3、为冷空气通道,冬季水槽两侧填料上的水溅到水槽外侧壁,沿外侧壁下流,在水槽底和A形架上结冰,当水槽下设有隔风板时,水流到隔风板上,遇冷空气结冰。 此外,由于冬季检修等原因,冷却塔停止运行,水池中的水为死水,且无热水放入引起水池冻结;机械通风冷却塔中冬季一些格停运,运行格的水汽飘落在停运的风机叶片上,积聚而结冰。 2 防止冷却塔结冰的措施及设计要点 2.1 采用分区配水方式,冬季关闭中央区域一般冷却塔夏季和冬季循环水量不同,冬季只有夏季的50%~70%,其配水系统一般采用分区配水方式,即内、外区配水;春、夏
4、、秋季全塔配水运行,冬季关闭中央淋水区域,仅外区配水运行,使外区配水有足够的淋水密度,以达到防冰冻的目的。 根据运行经验,内区淋水面积为全塔淋水面积的40%左右,且内、外区分区边界距筒壁的距离不宜小于8.0m,淋水密度从内向外逐渐增大,一般平均淋水密度外区比内区大约10%较为合适。在寒冷及严寒地区外区淋水密度控制在8.0~12m3/(h·m²),这样,不仅能有效防止冷却塔填料下和支撑梁、柱上结冰,而且冷却效果好。 为实现内、外区配水,可采用套筒式竖井配水系统或虹吸式竖井配水系统。前者是在塔外设阀门井小间,在
5、进水管上设切换用的阀门,即通过启、闭进水管上的阀门来实现;后者是通过开启循环水泵的台数,改变竖井中水位,自动供给或切断内区配水。 这种防冻措施运行控制较为简单,是冷却塔防冰冻的主要方式之一,特别是一机一塔单元制供水系统的电厂应用最为广泛。 2.2 设置弧行配水管 这是采用内、外区配水方式的冷却塔为增大外区淋水填料水量的一种方法,即将主水槽末端的配水管以弧形管沿塔周边延伸,延伸到每1/4圆周的中部,将管端封死,二者不相接,弧形配水管和其它配水管一样配置喷嘴。这样,喷嘴基本上布满了塔周边空隙,防止冷空气短路
6、,填料上有一定的淋水量,就不易结冰。 考虑到管道安装距离的要求,弧形配水管中心距塔筒内壁一般为0.40m左右,管中心标高、喷嘴间距与塔内配水管相同。 2.3 设置挡水板 2.3.1 内、外区填料分界处设置挡水板 当冷却塔采用内、外区配水方式时,在冬季,内区关闭的填料区与外区运行的填料区的分界处设置塑料或玻璃钢挡水板,将其隔开,以防止外区喷水溅到内区填料上引起结冰。挡水板上端固定在配水管构架梁下,下端伸至支撑淋水填料的铸铁蓖子顶面。 2.3.2 环牛腿上设置挡水板 根据淋水构架梁、柱的布置需要
7、,往往在冷却塔进风口内侧上缘设环牛腿,为避免水流沿环牛腿往下流,在进风口及人字柱上结冰,在塔内侧沿环牛腿下部设置玻璃钢挡水板(或予埋角钢起挡水板的作用)见图1。 挡水板高0.15~0.20m,上端固定在环牛腿上,下缘最好做成锯齿状,以使水流尽快回到贮水池内。 2.3.3 淋水填料与塔筒壁之间设置挡水板 工程实践中,为了施工简单、方便,某些电厂的冷却塔在进风口内侧不设环牛腿,此时,水流沿筒壁下流,在进风口和人字柱上结冰的可能性更大。为此,在筒壁周围沿淋水填料外侧设置玻璃钢挡水板(见图2)。
8、 挡水板上端高于喷嘴位置,固定在筒壁予埋角钢上;下端不高于填料底,固定在支架上,当冷却塔同时设置防冻喷水管时,可固定在喷水管的支架上。 2.3.4 主水槽下设置挡水板 冬季冷却塔运行时,外圈部分主水槽下(该段一般是单层水槽)结冰现象较为严重,为解决这一问题,在该段主水槽下两侧安装挡水板(见图3)。设置挡水板后,同时可起到将主水槽下冷空气气流导流到填
