摘 要：在垃圾焚燒發(fā)電廠的設(shè)計、建設(shè)過程中，冷卻塔的選型是較為重要的一個環(huán)節(jié)。這不僅決定了冷卻塔的運行效果能否滿足垃圾焚燒發(fā)電廠工藝生產(chǎn)的需要和建設(shè)的投入，也關(guān)系到日后運行的檢修維護管理、能耗及環(huán)境保護問題。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；冷卻塔；選型

垃圾焚燒發(fā)電廠冷卻系統(tǒng)主要是指汽輪機排汽端凝汽器冷卻系統(tǒng)，將汽輪機已做過功的乏汽冷凝成凝結(jié)水，凝結(jié)水再輸送至鍋爐中繼續(xù)循環(huán)。它是垃圾發(fā)電系統(tǒng)中的重要組成部分，其工作性能的優(yōu)劣直接影響到整個垃圾焚燒發(fā)電廠的熱經(jīng)濟性和運行可靠性。冷卻系統(tǒng)主要有直流冷卻系統(tǒng)和循環(huán)冷卻系統(tǒng)（含開式循環(huán)和閉式循環(huán)）。

在冷卻塔的建設(shè)過程中，冷卻塔的設(shè)計選型是一個重要的環(huán)節(jié)。這不僅決定了冷卻塔的運行冷卻效果能否滿足生產(chǎn)的需要和電廠基本建設(shè)的投入，也關(guān)系到日后運行的檢修維護管理、能耗及環(huán)境保護問題。

垃圾焚燒發(fā)電廠冷卻塔的分類和比較：

按冷卻塔通風(fēng)方式分自然通風(fēng)冷卻塔、混合通風(fēng)冷卻塔、機械通風(fēng)冷卻塔。自然通風(fēng)冷卻塔又稱雙曲線型風(fēng)筒式冷卻塔，它利用塔內(nèi)外的空氣密度差造成的通風(fēng)抽力使空氣流通，其優(yōu)點在于冷卻效果穩(wěn)定，運行費用低，故障較少，便于維護，風(fēng)筒高，飄滴和霧氣對環(huán)境影響小，缺點在于空氣內(nèi)外密度差小，通風(fēng)抽力小，不易用在高溫高濕地區(qū)。由于自然循環(huán)冷卻塔對塔身高度有要求，且全部由混凝土澆筑而成，自然通風(fēng)冷卻塔施工是垃圾焚燒電廠土建施工中難度、風(fēng)險較高的一項作業(yè)。自然循環(huán)冷卻塔施工過程中安全風(fēng)險相比機械通風(fēng)冷卻塔較高，施工危險主要為高空作業(yè)引起的人員傷亡及腳手架搭設(shè)拆除過程中產(chǎn)生的設(shè)備及防護缺陷。相比于自然循環(huán)冷卻塔，機力塔高度低，占地面積明顯減小，且施工量小，施工周期大大縮短，高空作業(yè)及腳手架搭設(shè)過程中的風(fēng)險也極大降低。

機械通風(fēng)冷卻塔又分鼓風(fēng)式和抽風(fēng)式冷卻塔，分別利用鼓風(fēng)機或抽風(fēng)機強制空氣流動，其優(yōu)點是冷卻效率高，冷卻穩(wěn)定，占地面積較小，基建投資少，但運行費用高，其中抽風(fēng)式使塔內(nèi)呈負正壓狀態(tài)，有利于水蒸發(fā)，鼓風(fēng)式情況則相反，鼓風(fēng)式冷卻塔主要用于小型冷卻塔或水對風(fēng)機有侵蝕性的冷卻塔中。

下面以某垃圾焚燒發(fā)電廠實際情況對兩種冷卻塔進行分析：

機組及運行條件：焚燒爐焚燒處理能力為500t/d，具備120%超負荷能力，余熱鍋爐為自然循環(huán)臥式鍋爐。汽輪機發(fā)電機系統(tǒng)采用單軸、單缸單排汽、凝汽式汽輪發(fā)電機組。冷卻塔配置可按自然通風(fēng)冷卻塔和機械通風(fēng)冷卻塔兩種形式配置，自然通風(fēng)冷卻塔配置方式為：2×12MW機組采用自然通風(fēng)冷卻塔的循環(huán)供水系統(tǒng)，母管制運行。根據(jù)冷卻塔選型計算，可配置1座淋水面積為1150m2的鋼筋混凝土雙曲線自然通風(fēng)冷卻塔。兩臺機組配置循環(huán)水泵4臺，其排水工藝流程如下：

污水處理廠中水→廠區(qū)中水深度處理站→工業(yè)冷卻水系統(tǒng)回水→冷卻塔集水池→循環(huán)水回水溝→循環(huán)水泵房→循環(huán)水供水壓力母管→輔機冷卻水系統(tǒng)→循環(huán)水排水壓力母管→自然通風(fēng)冷卻塔→冷卻塔集水池。

機力塔配置為：配3座處理能力2100m3/h的機械通風(fēng)冷卻塔。2臺機組配置循環(huán)水泵4臺，1機2泵，循環(huán)水進排水管各1根，回水溝1條。其供排水工藝流程如下：

污水處理廠中水→中水深度處理→工業(yè)冷卻水系統(tǒng)回水→冷卻塔集水池→循環(huán)水回水溝→循環(huán)水泵房→循環(huán)水供水壓力母管→凝汽器/輔機冷卻水系統(tǒng)→循環(huán)水排水壓力母管→機械通風(fēng)冷卻塔→冷卻塔集水池。

簡要說明：

冷卻效率：機力通風(fēng)塔βXV=12500～13000kg/（m3·h）

自然通風(fēng)塔βXV=3000～3500kg/（m3·h）

由于機力通風(fēng)塔的塔斷面過風(fēng)量比自然通風(fēng)較大，氣水熱交換的推動力大，填料的利用率高，冷卻效率較高。

回流影響：機力通風(fēng)塔出口位置一般靠近地面，回流影響所以較大，使環(huán)境溫度增加從而降低冷卻效果。自然通風(fēng)塔由于出風(fēng)口較高，而影響較小。

對氣象條件的適應(yīng)能力：極力通風(fēng)冷卻塔溫差Δt較大，逼近度要求低（可實現(xiàn)3～5℃），負荷穩(wěn)定。自然通風(fēng)冷卻塔濕球溫度低，相對濕度低，逼近度要求大（一般≥7℃）。自然通風(fēng)冷卻塔的正常工作主要靠塔內(nèi)上下的空氣密度差來完成，當(dāng)外界氣象條件不利于產(chǎn)生這種密度差（如空氣濕度較大）時，塔的熱工性能下降明顯，而機力通風(fēng)塔對氣候的適應(yīng)能力則較強。在淋水下淋過程中，機力通風(fēng)熱交換比較充分，機力通風(fēng)保證了負荷的穩(wěn)定。

設(shè)備占地面積單塔尺寸：機械通風(fēng)冷卻塔13m×13m，3塔占地面積：39m×13m≈507m2。自然通風(fēng)冷卻塔水池零米直徑：41.1m，占地面積：3.14×20.55m×20.55m≈1326m2。自然通風(fēng)冷卻塔要保證一定的氣水比，則塔內(nèi)必須有一定的通風(fēng)面積，而要保證一定的抽力塔體高度也較機力通風(fēng)塔高得多。

動力系統(tǒng)維護保養(yǎng)方面機械通風(fēng)冷卻塔帶有風(fēng)機，所以需要動力系統(tǒng)維護保養(yǎng)。自然通風(fēng)冷卻塔無需動力系統(tǒng)維護保養(yǎng)。運行安全可靠性方面，機械通風(fēng)冷卻塔當(dāng)塔群臺數(shù)≥6時，風(fēng)機設(shè)備事故對系統(tǒng)運行影響不大安全可靠，目前機力通風(fēng)冷卻塔設(shè)備均配置有風(fēng)機運行監(jiān)控系統(tǒng)，確保風(fēng)機安全運轉(zhuǎn)，當(dāng)風(fēng)機需要檢修時，冷卻塔仍可通水工作，由于自然通風(fēng)的作用，仍可保留開風(fēng)機時1/3的冷卻能力，對機組系統(tǒng)出力影響可適當(dāng)減小。

設(shè)備運行噪聲方面，機力塔淋水高度低，淋水噪聲較低，風(fēng)機噪音隨著距離的加大，噪音值衰減的比較快；自然塔淋水高度大，產(chǎn)生的淋水噪聲高且不易得到控制。

飄滴影響方面，由于機力塔塔體較矮，為減少飄滴影響，可選用B0-16-45型高效除水器，可降低飄滴損失至0.003%。

機力通風(fēng)冷卻塔與自然通風(fēng)冷卻塔建設(shè)投資分析比較：

機械通風(fēng)冷卻塔設(shè)備及安裝投資：172.5土建投資167萬元；配電裝置38萬元；降噪投資差值：150萬元；總計：527.5萬元。自然通風(fēng)冷卻塔土建投資：807萬元。由于自然通風(fēng)塔冷卻效率低，占地面積大，結(jié)構(gòu)要求較高，因而材料消耗及土建投資相應(yīng)較高。（機力通風(fēng)塔以砼框架、玻璃鋼維護板、風(fēng)筒的混合結(jié)構(gòu)冷卻塔測算）由于本項目噪聲排放需達到2類標(biāo)準(zhǔn)，故機力塔進出風(fēng)口都需加裝消聲器，降噪造價增加150萬。

機械通風(fēng)冷卻塔施工周期（含設(shè)備安裝周期）2.5個月；自然通風(fēng)冷卻塔施工周期6～8個月；機力通風(fēng)塔基建量小，利于工廠化生產(chǎn)從而縮短了工期。自然通風(fēng)塔由于有高大的風(fēng)筒，基建周期較長。

經(jīng)濟分析方面，機力塔風(fēng)機電耗日電耗：270*24*0.65=4212（元），年電耗：4212*360=151.632（萬元），運行期風(fēng)機總電耗：151.632*25=3790.8（萬元），基準(zhǔn)值機力塔3臺風(fēng)機，每臺功率90KW，壽命期按25年、電費按0.65元、一年按360天運行計算，未考慮設(shè)備運行方式。

循環(huán)水泵增容后超出電耗日電耗：7.5*4*24*0.65=468（元），年電耗：468*360=16.848（萬元），運行期總電耗：16.848*25=421.2（萬元），基準(zhǔn)值機力塔相比自然塔的循泵功率每臺增加7.5kW，總共4臺循泵，壽命期按25年、電費按0.65元、一年按360天運行計算，未考慮設(shè)備運行方式。

機力塔電耗合計：3790.8+421.2=4215.79（萬元）機力塔按季節(jié)、設(shè)備運行工況綜合考慮，實際發(fā)生費用應(yīng)乘相應(yīng)系數(shù)，該地區(qū)冬季、夏季溫差較大，設(shè)備運行系數(shù)按0.65考慮，采用機力塔運行期總售電損失為：4215.79*0.65=2740.2635（萬元）。

作者簡介：張全勝（1979，01-），男，河南省平頂山市，現(xiàn)職稱：技師，學(xué)歷：本科，研究方向：電廠汽輪機。