国产大型高位收水冷却塔节能效果分析及常见故障分析处理措施.pdf.doc

Technology Forum国产大型高位收水冷却塔节能效果分析及常见故障分析处理措施井立华 贺 莉 裴志铭 丁俊勇神华国华寿光发电有限责任公司，山东 寿光 262714摘要：国内发电机组超大型高位收水冷却塔是一种节能环保型冷却塔，该塔可使循环水泵的静扬程可减少 40%，节省了电厂的运行费用同时 运行中水、气交换热效率大为提高，水滴下落流到水池的噪声减小，达到节能降噪的目的。本文详细介绍国内现有电厂大型高位水塔在运行中常 见的故障治理方法以及国华寿光电厂如何在基建期进行预防的措施，并以此文向后续建设的同类型电厂高位水塔设计施工提供宝贵的经验。关键词：环保；高位冷却塔；节能；设计中图分类号：TU279.7+41 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2016）02-0414-021 引言随着我国经济的发展，电力行业得到了迅速发展的同时也遇到了 一些问题，由于我国水资源缺乏且分布不均，因此内陆大型火力发电 厂需采用带冷却塔的循环水系统进行冷却，而我国目前对大型火力发 电厂配套的超大型冷却塔技术掌握较少。高位收水超大型冷却塔是一 种节能环保型冷却塔，常规塔所需要的循环水泵的扬程较大。采用高 位收水冷却塔后，循环水泵的静扬程可减少 40%，较大地节省了电厂 的运行费用。国华寿光电厂一期工程的建设规模为 21000MW 超超临 界湿冷机组,循环水系统采用二次循环冷却方案，本期工程机组采用 国产超超临界锅炉及汽轮发电机组，同步建设烟气脱硫、脱硝设施。 本期工程主机冷却水系统采用再循环冷却供水系统，一台机组配一座 高位收水自然风冷却塔，为达到节能、降噪、保护地下基础的目的， 采用海水高位收水冷却塔方案。供水系统设计采用直流供水系统，从 小清河取淡海水冷却，冷却后的水排至弥河。2 高位水塔节能效果简介（1）因百万机组循环水量大，在循环冷却水系统中产生的主要费 用是循环水泵的电耗。循环冷却水量越大、扬程越高、水泵所消耗的轴 功率就越大，电耗就越高。通常厂址所在地外部环境条件和机组容量决 定了所需循环冷却水量是一定的，因此，能否降低水泵扬程就成了能否 降低电耗的关键。优化配置的超大型高位收水逆流式自然通风冷却塔静 扬程较高，在填料下悬挂收水装置，抬高了水位增加了势能，从而可以 大幅减少循环水泵静扬程，减少水泵轴功率。针对本工程而言，水泵扬 程初估可以降低约 10m，每台机组电机功率减少 3300kW。（2）目前常规塔是采用冷却水由水塔进风口上部滴落到水塔下部 集水池的收水方式，由于常规塔雨区高度较高，大型常规自然通风冷却 塔的进风口处的水滴噪声均接近 86dB，高位收水塔水滴自由跌落高度 仅为常规自然塔自由跌落高度的 26.5，且其自由跌落区均在塔的筒 壁之内，相当跌落于天然隔声墙，因此噪声有较大降低，通常可降低约 810dB。由此可见高位收水冷却塔具有较明显的节能及降噪效果。（3）对于超大型常规塔冷却塔的配风、配水不均性问题较为突 出，塔外冷风进入塔内区时已被外区填料落下的水滴预热并部分截 留，内区的水、气热交换效率降低，雨区阻力增加等因素都会影响 全塔冷效。而对于高位塔淋水填料宽度较宽，填料高度较高，进风 条件较好，有利于配风、配水均匀性。雨区高度大为减少同时降低 了雨区风阻，冷风进入塔内基本上与淋水填料直接接触，使得水、 气交换热效率大为提高，进风条件好，高位收水装置的优化布置可 使配风效果更加均匀。（4）在相同设计条件下达到同样出塔水温时，高位塔较常规塔 的塔筒尺寸小，由于高位塔取消了落地大面积水池，只架设架空的 集水槽，可防止塔基范围内的循环水下渗浸泡地基，使基础更加安 全可靠，更加有利于结构方面设计。（5）在相同设计条件下达到同样出塔水温时，虽然高位塔工程 初投资较高，但高位塔具有淋水填料体积小、节能、降噪、投资低 等优点。以电厂经济运行期内预测平均电价计，高位塔年费用较常 规塔低约 300 万元/年，因此高位塔的经济性是非常明显的，在未来 电价上涨时，其经济性将更显著。3 高位水塔常见的故障分析及预防办法3.1 水塔集水槽墙面漏水 故障原因分析：集水槽墙面为分步分层灌浆而成，漏水部分多集中在在每层灌浆的接缝处，主要原因是在进行下一层灌浆时，没 有将上一层灌浆料打毛并将松动灌浆料清理干净。处理措施：集水槽注满水找到漏水的地方做好标记，在漏水部 位打灌浆孔同时埋设注浆嘴，根据渗漏部位的具体情况确定灌浆压 力、灌浆量用堵漏注浆泵将水溶性聚氨酯化学灌浆材料灌入裂缝， 当邻孔出现纯浆液时，移至邻孔，在规定的压力下灌浆，直至压不 进为止，随即关闭阀门。两小时后检查渗漏部位有无渗水，无渗水 将灌浆嘴折断。基建期严格把关确保不发生这种问题。3.2 回水管与回水槽接缝处处漏水 故障原因分析：回水管与回水混凝土槽的连接处，重叠部分太短，在实际运行过程中，由于水流的流动和压力会使回水管振动及摆动， 使回水管从回水混凝土槽的连接处脱开，造成循环水的大量泄漏。处理措施：加长回水管与回水混凝土槽的连接处重叠部分的长 度，按照原回水混凝土槽的工艺进行重新灌浆，向回水管方向延长 回水槽 10 米，以保证足够长连接段。冷却塔设计有环形收水槽，基 建期应进一步核实具体的尺寸及安装位置，是否能避免漏水现象发 生，加强现场施工的工艺，提高施工品质。寿光电厂回水管与回水 槽的连接段也存在长度不足的现象，建议工程部联系设计院进一步 核算强度，优化回水管与混凝土回水槽接口的密封质量。3.3 水塔边缘处收水斜板安装不完整造成漏水 故障原因分析：设计考虑不全，在设计是未考虑到水塔边缘为圆形，按图施工时造成了缺失。 预防及改进措施：增加设计将收水斜板补充完整，施工中依靠监理和业主的力量进行严格的质量把关，确保施工质量。过程中进4142016 年 02 期科技论坛行监督管理，发现问题以工作联系单方式通知进行整改。3.4 收水斜板与支撑柱接缝处漏水 故障原因分析：施工工艺不良，支撑柱从收水斜板中穿过，收水斜板与支撑柱接缝处的密封防水工作造成一定的难度，若工艺不 良，接缝处的密封防水施做不合格造成漏水。处理措施及预防办法：严格按照图纸要求的施工工艺进行施做， 加强监管和检查工作。针对“收水斜板与支撑柱接缝处漏水”缺陷， 寿光电厂应举一反三，加强现场施工工艺的监督和检查工作，提高 施工品质，避免因施工不良而造成的缺陷。3.5 环境温度造成水温变化 故障原因分析：夏季极端最高气温、冬季极端最低气温对高位水塔及机组运行的影响，导致机组真空过低，轴向推力增大，末级 叶片水蚀加剧。预防及改进措施：采取循环水泵高低速运行，同时调整冷却塔 旁路门，必要时关闭冷却塔内围配水槽闸板。我公司与设计院沟通 设计循环水泵优化运行方式以及冬季挡风板的悬挂方式等。3.6 防腐层随着运行时间增加脱落 故障原因分析：厂家施工质量较差，特别是海水对设备部件表面腐蚀严重，脱落后容易进入滤网内堵塞。 预防及改进措施：采用高质量防腐材料，并定期检查维护，优选有资质和业绩的厂家，择优选用，出厂前进行验收把关，确保防 腐层不发生脱落。3.7 水塔塔芯 S 型填料及淋水盘运行中脱落 故障原因分析：设备质量较差，安装工艺不过关，造成减小散热面积，堵塞管道，导致循环水流量下降。 预防及改进措施：定期在高位水井处清理，清除脱落的塑料残片，采取高质量填料淋水盘的材料。加强高位收水冷却塔设备附件 到货验收、安装阶段重要节点质量管控。设备到货验收要严把验收 质量关，每件设备都要开箱验收，杜绝缺陷让步事件发生并建立设 备验收、接收台账，所有设备验收工作要做到有据可查。3.8 冷冬季局部填料挂冰下坠后砸坏收水斜板造成漏水 故障原因分析：设备质量较差，安装工艺不过关造成漏水结冰使收水斜板损坏，导致收水效果下降。 预防及改进措施：冬季在凉水塔周围家装防风围板，在施工中依靠监理和业主的力量进行严格的质量把关，确保施工质量，发现 结冰严重时需要组织人员进行除冰工作。3.10 水塔 PVC 收水斜板运行中破裂故障原因分析：水塔 PVC 收水斜板热涨冷缩老化变形后及收水 槽破裂后被腐蚀漏水连接处漏水导致运行中收水斜板发生损坏，造 成循环水的浪费。预防及改进措施：使用质量好的收水斜板，同时各级检修中进 行检查，发现变形损坏的收水斜板及时进行更换。现场全过程跟踪 中重点对高位塔塔芯材料中的核心部件：收水斜板、防溅装置和收 水槽认真检查、验收，严把安装质量关，杜绝兄弟单位出现的缺陷 在我公司重复发生。建立设备技术台账，将其安装、调试各种数据 记录在案，将其常态化、规范化、专业化、优质化。4 结束语目前，随着国家经济形势迅速发展，电力行业突飞猛进，大型 发电机组不断投运，高位冷却塔节能降噪效果显著，推广应用高位 塔技术，符合国家节能环保的政策。高位收水水塔有很好的节能效 果，国家电力公司热工研究所对其进行了测试，其运行冷却能力值 高于常规塔，所配循环水泵比同等级常规冷却塔扬程低约 10m，一 年内预计节省电量约 800 万度，同时高位水塔具有淋水填料体积小、 节能、降噪等优点，以电厂经济运行期内预测平均电价计，高位水 塔年费用较常规塔低约 300 万元/年，因此高位塔的经济性是非常明 显的。本文详细介绍陕西蒲城及万州等电厂高位水塔在运行中常见 的问题治理方法以及寿光电厂如何在基建期进行预防的办法，同时 向后续建设的同类型电厂高位水塔设计施工提供宝贵的经验。本项 目完成后，可以在大型燃煤发电机组等电力工程的新建项目中广泛 推广应用。参考文献1高志广.火电厂 1000MW 机组高位水塔国产化研究报告.2014 年 6 月西北电力设计院.2周宇伟.火电厂 1000MW 检修规程第一版.2014 年神华国华寿光发 电有限责任公司.作者简介：井立华，男（1981- ）汉族，毕业于华北电力大学，热能动力专 业本科学历，工程师职称，主要从事火电厂集控运行工作，主要研 究方向 ：热力系统优化及节能改造工作，现就职神华国华寿光发电 有限责任公司。（上接第 402 页） （3）测量成果评定经过基线解算后平差以及成果精度见表 2.表 2 基线结算及平差成果名称基线精度点位精度最大值51.2134.0最小值1.420.1平均值26.377.052.2.2 水准测量 在测量的过程采用四等水准，具体的网形图为图 2.采用四水准测量的方法，在 GPS 网的周边以及中部联合测了 10 各 GPS 点、2 个三角点。以 FJSJD、KDM、水文局、I34、10 号、22 号、G3、 G17、G47 的水准高程为高程约束点，在测量的过程中采用随机软 件“Pinnacle”进行高程拟合。GPS 网高程拟合的精度见表 3。表 3 GPS 网高程拟合精度起算点数量待求点数量拟合方法内附合精度（mm）外附合精度（mm）最大值：77.8最大值：31.81091曲面拟合最小值：13.5最小值：0平均值：45.65平均值：16.5检查点采用 G15、G36，10 号，25 号。检查的精度如表 4表 4 两种测量方法检测精度点名水准高程GPS 拟合高程差值G17170.418170.705-0.287G40176.147176.182-0.03510 号194.247194.1980.04925 号189.416198.743-9.3273 结语采用 GPS 和水准测量相结合能够对大面积，控制点较多的地区 进行测量，与常规的测量方式相比较，能够节约 2/3 的水准工作量， 在实际的工程中有着非常重要的作用。参考文献1赵多明.GPS 和高精度水准测量技术在水库大坝外部变形监测中 的应用J.甘肃水利水电技术,2012,48(04):39-41.2吴恒友.基于