ＬｏＷ ＣＡＲＢ０Ｎ Ｗ０ＲＬＤ ２０１３，ｎ 能源・电力 刍议火力发电厂冷却塔节能节水技术 陈湛源（湖南省电力勘测设计院，湖南长沙４１００００） 【摘 要】火力发电厂节能节水技术对于节约资源、提高发电效率具有重要的作用。本文主要介绍了火力发电厂冷却塔的技术背景，分析了冷 却塔节能节水情况，并重点阐述了冷却塔高效雾化技术装置的节能节水效果，希望能让同行有所借鉴。 【关键词】火力发电厂；冷却塔：节能节水技术 【中图分类号】ＴＵ７４ 【文献标识码】Ｂ 【文章编号】２０９５—２０６６（２０１３）２２—０１０５—０２ 刖茜 随着经济社会的不断发展，我国各种资源的储备量越来 越少，因此，对节能技术水平提出了更高的要求。在火电厂的 配承篡兢 发电过程中，如何提高冷却塔的节能节水技术对于提高火电 厂的综合发电水平具有重要的影响。 １火力发电厂冷却塔的技术背景 冷却塔是能源动力及化工等领域的重要传热传质设备 循环水在冷却塔中以传热和蒸发两种方式与空气进行热交 换，传热即直接将循环水的热量传递给空气使其温度升高；而 蒸发是通过循环水向空气中蒸发，使空气湿度增大，称为潜热 垒气入 冷水出口 口 图１湿式冷却塔结构示意图 理论和除湿原理对冷却塔的蒸发损失和冷却效果进行研究发 传递方式。由于空气在冷却塔中的温度升高，且蒸发饱和压力 随其温度增高而增大，而冷却塔出口即为饱和湿空气．因此潜 热占总热量的份额相当大．对火电厂的大型自然循环冷却塔 而言，冬天潜热占５０％左右，而夏天潜热则占７０％以上。这种 换热方式导致了大量的蒸发水量损失 现：在开放的系统内，通过向系统输入能量，即可将水蒸汽从 湿热空气中分离出来。这种方法就是在冷却塔内用冷水作冷 凝剂直接冷凝水蒸汽，水蒸汽遇冷凝结成水．从而将水蒸汽从 湿热空气中分离出来，蒸发损失因此而减少。 ２火力发电厂冷却塔概况 ２．１工作原理 冷却塔是指在塔内将热水喷洒到淋水填料上形成水滴 ３火力发电厂冷却塔节能节水技术 冷却塔节水技术，是在冷却塔内用冷水作冷凝剂．使水蒸 汽冷凝咸水，从而减少冷却塔水蒸发损失，以实现冷却塔节 水、降低蒸发水损耗的目的。在冷却塔风筒入口下方设冷凝喷 或水膜。自上而下地与从下向上流动的具有吸热能力的冷空 射器，将低于湿热空气的冷凝剂均匀地喷淋成雾状细小水滴． 气进行对流传热，并利用水的蒸发扩散作用带走水中热量的 喷淋面积与冷却塔内截面积相同。喷淋密度根据冷却塔的冷 冷却设备。这种冷却设备主要为湿式冷却塔（其结构如图１ 却水量而确定。喷射器喷出的冷凝剂不与冷却过程的热水接 触，只与上升的湿热空气中的水蒸汽密切接触。水蒸汽遇冷凝 结成水，凝结水与冷凝荆一起沿冷却塔内壁落入集水池。 所示）。湿式冷却塔又以抽风式逆流冷却塔型式为主。在设计 冷却塔时，为了减少水量损失，一般设有节水装置一收水器 它是由一排或多排倾斜的板条或弧形叶板组成，布置在整个 塔断面上，作用是阻拦热水与填料碰撞形成散溅的小水滴。 小水滴夹杂在上升的湿热空气中，因突然改变方向，被截留 下来。这种节水装置对湿热空气中的水蒸汽基本不起作用。 冷却塔的设计是根据水的蒸发原理进行的。是以蒸发扩散带 出热量为前提 蒸发损失是为完成水的冷却而必须蒸发的水 量。因此，根据冷却塔理论，为达到一定的冷却效果，应尽可 能增大蒸发量 ３．１冷却塔节能节水的性能 冷凝是与汽化相反的热传递过程。当水蒸汽遏冷凝结时． 首先放出潜热・，水蒸汽冷凝成冰。这时．冷凝水的温度与水蒸 汽的温度相同，冷凝热等于汽化潜热。这时，若使冷凝水的温 度再降低，就需对冷凝水继续冷却。根据热力学理论阐述的可 逆过程和耗散结构分析，要打破热传递平衡态的存在。就需有 外界提供能量。在一个开放的系统中，完成非热平衡状态，除 兮 从外界获取能量和物质得到维持外，系统本身还应具有一定 ｇ 的失稳功能，并且热量传递的多少与过程的具体进行方式有 ２．２蒸发水损耗 冷却塔的工作原理使得大量的水被蒸发。损失相当大 按 关。因此，在冷却塔这个可以人工控制的开放系统中，水的冷 照冷却塔理论设计的蒸发损失率占总循环水量的百分数计 却降温，不必以蒸发水分带出热量为代价，而只要在系统内人 算，３ｄ时间即可将循环量蒸发掉。如每小时冷却水的总循环 量为１０万ｒｉｌ ，蒸发损失率为总循环水量的１．５％．则在３ｄ的 循环冷却过程中，即可把ｌＯ万ｍ 的水蒸发殆尽。根据热力学 工改变热量传递方式，即能量转化方式，就能把热量带出系 统．降低水温 聿Ｉ 帮 １Ｕ 能源・电力 ＬｏＷ ＣＡＲＢｏＮ ＷｏＲＬＤ ２０１３／１１ ３．２冷却塔节能节水原理 根据热量平衡原理．在一个设备内完成两个相反的相变 过程是不可能的。但在一个开放式的冷却塔内完成冷却过程 率高、阻力小、防堵、投资小，运行费用低。 ４．２应用方法 在冷却塔填料的上方。设计架构进行固定，然后再架构上 每１—１．５ｍ五安装一个高效雾化洗尘降温装置，用程序控制的 方法，开启高效雾化洗尘装置，循环使用，达到高效雾化降低 蒸发水损耗．降温效果好．可使蒸发水损失降低６０％左右，冷 却塔温度降低３ ５℃，汽轮机真空提高，降低背压，提高热效率， 和冷凝过程是可行的。冷却塔热量的转化过程可在人工控制 的条件下进行 （１）保证有效的冷凝空间，是完成冷凝过程必备的条件。 根据水冷却原理，在冷却过程中，水蒸汽的蒸发量越大，水的 冷却效果越好。而在冷凝过程，水蒸汽溢出得越少，冷凝效果 节约发电煤耗等效果．是一种先进的高效雾化降低蒸发水损耗 就越好。至此，在冷却塔内要进行两个正好相反的相变过程． 技术，可广泛应用于电力、石油等工矿企业冷却塔节能节水。还需具备相应的条件才能进行热传递。 ４．３经济效益 从实施的试验结果来看．该技术可以从工业用水大户排 空损失的水雾中回收大量的工业用水．回收效率达９０％以上， （２）使其不相互接触。在冷却塔内参与两个相变过程的热 传递介质都是水和空气。显然，在一个开放式的设施里，空气 是不能隔开的．而水可以自由隔离。因此．把冷却过程的热水 节约水资源，降低工业成本。若以５０万ｋＷ发电厂为例，每小 与冷凝过程的冷水分开隔离．使其不接触，只让冷空气与冷却 过程热水进行热传递。当热水把热量传递给空气后．形成饱和 时被空气带走的蒸发雾化水损失约１５００ｔ，全年约１１００万ｔ。 若采用该技术节水装置，按回收率９Ｏ％计算，每年可节约水约 １０００万ｔ，由于回收的是优质循环水，又可减少排污损失，并 的湿热空气。随着抽风的风力上升，冷却过程的热水被降低温 度后降落于集水池。随着风力把热量传向冷水，湿热空气中的 水蒸汽失去热量后被凝结成水。此时．凝结水的温度和湿热空 且．高效雾化节水装置设备费用不会超过全年节水费用，耗电 量很小。所以经济效益很显著 气的温度相同，在理论上蒸发潜热与湿热空气放出的显热即 趋**衡。 ５结束语 为了综合提高火力发电厂的发电水平，减少资源浪费，相 （３）增加降温能量，就是增加所需的通风量，即增加风压 克服冷凝过程产生的通风阻力．增大风量降低湿热空气向冷 凝过程传递的温度。系统经增加能量后，凝结水的温度得到降 关工作人员应该加强对包括冷却塔在内的多项节能节水技术 进行研究．进而提高发电的效率。本文重点阐述的高效雾化技 术装置的节能节水效果非常明显，必将能够在火力发电厂中 得到广泛的运用。 低。而热量在相互转化的相变过程中最终被传递到空气中，由 风力从塔中带出。至此，风力带走的是热量而不是水蒸汽。凝 结水和冷凝剂一起沿冷却塔内壁降落于集水池．最终使水蒸 发的损失减少 参考文献 【１］胡成强．浅谈冷却塔的节水措施［Ｊ１．化工设计，２００１（０６）． ４高效雾化技术装置 近年来，发电单位应用于洗气、降温的喷头很多，但由于 ［２］王伯时，段锐，王晓思．闭式循环冷却塔节水装置［Ｐ］．中国专利： ＣＮ２７４６３４３． 对火电厂循环冷却水浓缩倍率的分析研究 很多喷头雾化效果差，气液接触不彻底，使好多洗气、降温设 【３］王荣，沈炳耘，刘文超．Ｊ】．热能动力工程 ２０１０（０４）． 备形同虚设，作用没有得到极好的发挥。特别到夏季，由于降 ［温设施不好．使原料气温度超标．严重影响了企业的正常生 产。而高效雾化技术由于能够高效喷雾降温，在市场上得到了 广泛的推广和运用。金属套玻璃高效雾化器技术参数如表１ 所示 表１金属套玻璃高效雾化器技术参数 名称型号 名称型号 空气流量 提升量 收稿日期：２０１３一ｌ１—７ 作者简介：陈湛源（１９８１一），男，本科，工程师，ｉ－ｔ－，Ｖ－事热能与 动力工作。 ’ 玻璃高效雾化器ＷＺＦ一１ 可调高效雾化器ＷＺＦ一２ Ｏ．２ＭＰａ／ｅｍ２ ０．２ＭＰａＴｃｍ２ ５～７ ５￣７ ６－７．５ ４—１０ 耐氢氟酸雾化器ＷＺＦ一３ ０．２ＭＰｄｅｎｌ ５—７ ６－８ ４．１高效雾化装置的应用 喷头雾化效果特别好．能够将高效雾化喷头喷出的水流 瞬间雾化。在水雾作用下，细小的水珠和颗粒结合并固定，用 雾状水捕捉颗粒．降低颗粒浓度，遇到水雾，便被固定在水珠 上，并一起降落。从而达到降低蒸发损耗的效果，具有水流雾 化好、控制范围大、降低蒸发水损耗效果好以及安全可靠等特 点。高效雾化装置不仅可应用于降低蒸发水损耗，还可以应用 于气液的高效传质设备，气体的洗尘、降温。最大的特点是：效
