某1000MW某煤电厂冷却塔选型研究

时间：2022-08-22 22:41:30

关键字：节能降噪经济性

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[导读]摘要:自然通风冷却塔是火力发电厂中最常见、最重要的冷却设施,是火电厂耗能大户及高噪声源之一。结合南方气候特点,以河源某1000Mw燃煤机组工程冷却塔选型为例,对常规自然通风冷却塔和高位收水自然通风冷却塔在技术特点、经济性方面进行比选,结果表明:高位收水自然通风冷却塔虽然投资相对较高,但节能、降噪效果优势明显,经济性好,社会效益显著。

引言

河源某电厂项目位于广东省河源市,拟建设251000Mw超超临界二次再热燃煤机组,采用自然通风冷却塔闭式循环供水系统。经过冷端优化及循环水系统优化,按照冷效相当原理,每台机组配1座淋水面积约为14000m2常规冷却塔或1座淋水面积约为13000m2高位收水冷却塔。

1塔型概况

1.1常规塔

在常规逆流式自然通风冷却塔中,热水由管道通过竖井送入塔内热水分配系统,经配水管再通过喷溅装置将水洒到填料上,形成雨状自由跌落入集水池,冷却后的水抽走重新使用,这种型式的冷却塔称为简称"常规塔"。

1.2高位塔

由于常规塔的冷却水经填料自由跌落的高度(即雨区)较大,导致常规塔供水高度较高,故循环水泵扬程较高,功率较大。为有效减小循环水泵的静扬程,从而节约耗电和降噪,在20世纪70年代末由比利时哈蒙公司在常规塔的基础上设计研发出一种能降低冷却塔供水高度的节能型冷却塔,即逆流式自然通风高位收水冷却塔,简称"高位塔"。并于20世纪80年代初期在法国几个1000Mw级内陆核电站投入使用,运行多年以来,取得了很好的节能降噪效果。近几年来,随着国内对高位收水冷却塔展开深入研究和运用,目前国内已有一批1000Mw和600Mw电厂采用高位收水冷却塔,并投入商业运行,节能降噪效果显著。

1.2.1节能

相对常规塔而言,高位收水塔取消了常规塔底部的混凝土集水池及雨区,配有高位收水装置,冷却后的循环水在淋水填料底部经高位收水装置截留汇入集水槽至循环水泵房进水间,再经过循环水泵升压后送至主厂房循环冷却使用。其他的配水系统、淋水装置、除水器与常规塔相似。

冷却塔静扬程可分为两部分,即自由跌落高度与非自由跌落高度。对于冷却效果相当的常规塔与高位塔而言,非自由跌落高度(包括配水层水力高度、喷射配水高度、填料高度)并无区别,因此,它们的静扬程差异就在于自由跌落高度的差异,如图1所示。高位塔节能的关键在于减少了常规塔雨区自由跌落的高度,而自由跌落高度的减少可降低循环水泵的扬程高度,实践证明,采用高位塔循环水泵可减少扬程7~10m,大大节约了循环水泵的电耗。

1.2.2低噪声

对于常规塔而言,由于风速影响以及水池的消能作用,水流自由跌落(即雨区)至集水池所产生的动能被全部损耗,同时产生很大的噪声。冷却塔面积越大,雨区越高,能量损耗越大,产生的噪声越大。据测试,常规塔进风口处噪声已接近82~86dB(A)。高位塔则通过在淋水填料区域下端设置收水斜板和收水槽,将填料下端的水汇集到高位集水槽,高位集水槽再汇集到循环水泵前池。高位集水槽水面到填料底部的高差远小于常规塔雨区的高度,其自由跌落高度仅为常规塔自

由跌落高度的30%左右,且其自由跌落区均在塔的筒壁之内,相当于跌落在天然隔声墙内,相应产生的噪声更小,通常可降低8~10dB(A)。

1.3综合换热性能比较

冷却塔冷却的主要区域是淋水填料区域,雨区的换热仅为全塔换热的一小部分。高位塔的进风口高度一般比常规塔要高,使得塔进风阻力较常规塔减小,以提高塔内风速,提高冷却塔冷却效果。同时,高位塔内进风更均匀,塔内中心区域与外圈进风温度基本一致,改善了冷却塔的冷却效率。根据哈蒙公司提供的相同装机容量机组配置的常规塔和高位塔的冷却性能对比结果显示,高位塔出塔水温可降低0.2~0.4℃。

2常规塔与高位塔综合经济比较

以河源某2×1000Mw燃煤电厂为例,厂址年平均气温为21.4℃,大气压力为1.005kPa,相对湿度73%。本工程采用双背压、双壳体、表面式凝汽器,总冷却面积为60000m2,每台机组总冷却水量约90000t/h。

2.1方案对比

冷却塔进出水温差为9.3℃,出水温度为22.7℃。根据冷效相当原理,对常规塔和高位塔方案进行设计,确定两种方案塔型尺寸。主要参数对比如表1所示。

与常规塔相比,高位塔的循环水泵选型、泵房布置、循环水沟布置等均需满足承压布置的要求,同时补给水系统的要求也较高。

2.2初投资比较

为了更直观地进行比较,将常规塔方案设为基准。常规塔与高位塔初投资比较如表2所示。结果显示,高位塔方案因主要增加了收水装置,初投资较常规塔方案高约4345万元。

2.3综合经济性比较

每台机组配置3台循环水泵,均为双速电机驱动。以河源某工程2×1000Mw机组为例进行年费用(包括年固定费用和年运行费用两部分)计算比较,其中,机组年发电利用小时按4500h计,投资回收率取8%,大修费用取2%,经济使用年限为20年,循环水泵电耗采用不含税上网电价0.33元/kw·h计,对常规塔和高位塔进行综合经济性比较,如表3所示。