循环冷却水塔快速喷雾结冰技术的应用

第53卷第5期2011年10月汽轮机技术TURBINETECHN0L0GYV0LJ53NO5OCT20LL循环冷却水塔快速喷雾结冰技术的应用张煜，张云河，陈松平，宋光雄1华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室，北京102206；2辽宁东方发电有限公司，抚顺113008摘要论述了循环冷却水塔快速喷雾结冰技术的产生背景、基本原理、组成部分及优点，以在辽宁东方发电有限公司1号机组循环冷却水塔上的成功应用为例，与常规悬挂挡风板防冻法进行了对比，论证了其在优化调整循环水温度及循环水塔防寒防冻方面的明显优势，并对该项技术的应用前景进行了展望。关键词循环水防冻；快速喷雾结冰；优化调整循环水温度；经济运行；循环冷却水塔分类号TK267文献标识码A文章编号10015884201105037203APPLICATIONOFCIRCULATINGCOOLINGWATERTOWERRAPIDSPRAYFREEZINGTECHNOLOGYZHANGYU，ZHANGYUNHE，CHENSONGPING，SONGGUANGXIONG1KEYLABORATORYOFCONDITIONMONITORINGANDCONTROLFORPOWERPLANTEQUIPMENTOFMINISTRYOFEDUCATION，NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITY，BEIJING102206，CHINA；2LIAONINGDONGFANGPOWERCOLTD，FUSHUN113008，CHINAABSTRACTTHISPAPERDISCUSSESTHEBACKGROUND，BASICPRINCIPLES，COMPONENTSANDADVANTAGESOFTHECIRCULATINGCOOLINGWATERTOWERSRAPIDFREEZINGTECHNOLOGY，ANDINTRODUCESITSSUCCESSFULAPPLICATIONINTHELIAONINGDONGFANGPOWECOLTDBYCOMPARINGTHISTECHNOLOGYWITHTHETRADITIONALWINDSHIELDAITIFREEZINGMETHOD，ITSTATESTHEADVANTAGESOFI,HISTECHNOLOGYINTHEOPTIMALREGULATIONOFCOOLINGWATERTEMPERATUREANDCIRCULATINGCOOLINGWATERTOWERFREEZINGPREVENTION，ASWELLASITSAPPLICATIONPROSPECTSINTHETUTUREKEYWORDSCIRCULATINGCOOLINGWATERANTIFREEZING；RAPIDSPRAYFREEZING；CIRCULATINGCOOLINGWATERTOWER；OPTIMIZATIONOFREGULATINGCIRCULATINGCOOLINGWATER；ECONOMICALOPERATION0前言辽宁东方发电有限公司于2005年投产两台350MW机组，汽轮机为N350167538538亚临界、一次中间再热、双缸、单轴、双分流、凝汽式汽轮机。每台机组设有冷却面积为4500M的自然通风循环冷却水塔，配备两台50容量的循环水泵。我国北方地区冬季环境温度低，致使循环水过度冷却，造成水塔配水系统、淋水系统等结冰而损坏，同时影响循环水系统的安全运行。大部分机组的循环水塔都采用悬挂挡风板来防止循环水塔及其附属设备结冰，达到保护设备的目的。由于冬季气温昼高夜低，致使机组真空呈现昼低夜高的趋势，与机组负荷变化趋势昼高夜低的方向相反。图1为2号机组采用悬挂挡风板进行防冻全天循环水温度、机组负荷与排汽压力曲线。为确保循环水塔防冻安全，悬挂挡风板数量应满足环境温度最低时循环水塔的安全运行。由于安装挡风板的工作受天气情况、风向风级的影响较大，因此无法达到根据环境温度、循环水温度的变化随时调整的要求。即悬挂的挡风板数量应满足负荷低谷，环境温度最低，机组真空值最高时的安全运行需要。随着环境温度回升，机组负萄室逐逝赴高。扭臼真空值也逐渐降低，致使大部分时段循收稿日期20100928环水温度高于经济温度，造成机组真空低于设计值，不利于机组的经济运行。图1循环水温度、机组负荷与排气压力曲线1快速喷雾结冰技术的基本原理及组成11快速喷雾结冰技术的基本原理快速喷雾结冰技术是一种利用循环冷却水塔自然通风温度的变化，在钢丝网上实现快速喷雾结冰及融化，达到优化调整循环水温度及循环水塔防冻的目的。在环境温度较低时段，为确保循环水塔防冻安全，启动循环水塔蓄水池内作者简介张煜1979，男，助理工程师。在读研究生，主要研究方向汽轮机故障诊断。374汽轮机技术第53卷除上述3个试验工况外，还对实施快速喷雾结冰技术的1号机组循环冷却水塔进行了15H的监测，试验数据见表2。从表2可以看出，气温在一4C一L1之间变化时，L号机组循环水温度最高为1416，最低为1228，温度波动范围为1880C；2号机组循环水温度最高为1373，最低为946C，温度波动范围为4270C。说明采用快速喷雾结冰技术，可以通过改变冰膜孔洞的大小和融化速率，实现自动控制冷却水塔进风口的进风量，实现循环水温度的基本可控。表21号、2号机组循环冷却水塔测试结果汇总表平均值最大值最小值温度波动值111721373095504270L1O9213650946022快速喷雾结冰技术与传统悬挂挡风板防冻方法的经济性比较根据等效焓降理论对其进行热经济性影响计算如下TTLF61式中，T为汽轮机的排汽温度；AT为循环水温升，ATT一T；T为循环水进口温度；6为凝汽器传热端差。假设6，AT不变，则由于T的降低，必导致T的降低，每降低一度则T必降低一度。按照等效焓降的理论，由于排汽的温度降低，一方面可以是排汽压力降低；另一方面使凝结水温度降低。这两个方面导致总做功量变化。一方面，循环水温降低，真空度增大，排汽压力降低。排汽焓值由H降低至H，则KG排汽在汽轮机中多做功OTH一H；另外，凝结水温降低，而8号低压加热器抽汽压力不变，8号低加出口水温不变，该低加进口焓值降低FH一一H，会增加8抽的抽汽量，使得新蒸汽的等效焓降减少为R叼。由于8号加热器为疏水逐级自流，其疏水温度和疏水焓不变，故HAH8一HQ8Q8H8一H8一等】仉【卜商J一等】这样引起新蒸汽等效焓降变化为HH1一HZ，_1一警】H8一H。装置效率的相对变化AH叻百热耗率和标准煤耗率的变化GQ677式中，日为当循环水温度升高时引起的新蒸汽等效焓降变化，KJKG；为通过8号加热器凝结水流量份额；T为8号加热器焓升变化，KJKG；为排汽压力变化后的8号加热器的抽汽效率；OR为汽轮机的排汽量份额；AH为排汽焓的变化，KJKG；Q为热耗率，KJKWH。表31号机组设计工况参数单位KJKG根据设计工况参数见表3，1号机组T平均降低25左右，其装置效率和热耗率变化为卸01，AQ7806KJKWH23快速喷雾结冰技术的优点1采用快速喷雾结冰技术，循环水温度能够随环境温度及机组负荷的变化而变化，因此循环水系统可以实施两台机组3台循环水泵并列运行，甚至可以实施一台机组一台循环水泵运行，提高机组运行的经济性。2由于水塔其防冻操作不受环境因素的影响可随时进行，且其冰膜孔洞的大小及冰膜的厚度人为可控，