馬長(zhǎng)亮

摘 要：隨著節(jié)能減排工作的不斷推進(jìn)，發(fā)電機(jī)組冷端設(shè)備治理提效的重要性得備受關(guān)注，本文主要分析了改型涼水塔噴頭，論述了在冬季的水塔防凍綜合治理等，取得了較大收益的過(guò)程，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

關(guān)鍵詞：汽輪；發(fā)電機(jī)組；冷端綜合治理；大唐三門(mén)峽電廠

中圖分類(lèi)號(hào)：TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）09-0154-04

大唐三門(mén)峽電廠2×600MW機(jī)組，整體利用雙曲線設(shè)計(jì)，采取自然通風(fēng)，屬于逆流式塔型，冷卻面積：8500m2，設(shè)備2006年8月投入使用。如前所述，水塔治理改造因節(jié)能原因被越來(lái)越多的提起，節(jié)能新理念當(dāng)前深入人心，比如，在涼水塔的設(shè)計(jì)中，新型旋轉(zhuǎn)型噴頭目前在我國(guó)仍然是起步的初期，再如水塔防凍，在我國(guó)東北，許多地方都有著堆積卷簾的應(yīng)用，尤其是在防凍方面，新型應(yīng)用首要注重的是涼水塔擋風(fēng)板，在其拆裝中存在很大的安全問(wèn)題，并且不能適應(yīng)晝夜溫差和自動(dòng)調(diào)節(jié)循環(huán)水溫的需求，根據(jù)我公司區(qū)域的往年中的氣溫變化情況，汽機(jī)專(zhuān)業(yè)在水塔提效、防凍治理等方面做了許多有益嘗試，實(shí)際應(yīng)用中也取得了明顯效果，現(xiàn)介紹如下。

1 相關(guān)術(shù)語(yǔ)

冷卻塔：主要作用是將循環(huán)冷卻水在其中噴淋，使之與空氣直接接觸，通過(guò)蒸發(fā)和對(duì)流把攜帶的熱量散發(fā)到大氣中去的冷卻裝置，其主要作用是：冷卻循環(huán)水，降低循環(huán)水溫度，從而保證機(jī)組運(yùn)行真空。另外還有輔助作用：根據(jù)循環(huán)水濃縮倍率等指標(biāo)，進(jìn)行排污，從而控制循環(huán)水水質(zhì)，防止結(jié)垢等問(wèn)題的出現(xiàn)。

噴頭：噴頭是涼水塔內(nèi)淋水設(shè)施的核心部件，其作用是水流通過(guò)噴頭形成“噴灑”效應(yīng)，經(jīng)過(guò)噴頭后形成的細(xì)小水滴在淋水填料內(nèi)與逆向流動(dòng)的進(jìn)風(fēng)進(jìn)行換熱，使循環(huán)水降溫。

2 汽輪發(fā)電機(jī)組的冷端綜合治理過(guò)程

2.1 調(diào)研過(guò)程

水塔提效方面，如前所述，在發(fā)電廠涼水塔的應(yīng)用中，對(duì)旋轉(zhuǎn)噴頭的使用在我國(guó)尚且處于起步的前期，因此，在改造項(xiàng)目時(shí)，是依照“安全第一”的。項(xiàng)目開(kāi)展的初期，參考了很多關(guān)于旋轉(zhuǎn)噴頭的資料，通過(guò)自行設(shè)計(jì)，并且依靠一家公司，利用3D打印，獲得了產(chǎn)品的模型，然后利用多次模擬，并且不斷地對(duì)產(chǎn)品升級(jí)改造，最終，改造后的噴頭無(wú)論是在淋水還是使用期限上都有了很好的效果，然后，委托專(zhuān)業(yè)廠家，進(jìn)行批量生產(chǎn)，并且實(shí)現(xiàn)了在2014年4月份，對(duì)#4機(jī)組水塔內(nèi)的8700個(gè)噴頭進(jìn)行了全面的替換。在實(shí)際的運(yùn)行中，旋轉(zhuǎn)噴頭最大的好處就是在水流通過(guò)噴頭時(shí)，利用水流的靜壓，并且根據(jù)自己的結(jié)構(gòu)，保證沒(méi)有額外的動(dòng)力旋轉(zhuǎn)，和普通螺旋噴頭的“飛濺”式散水比起來(lái)，旋轉(zhuǎn)噴頭可以更加細(xì)致的把水滴均勻三開(kāi)，取得真正的“霧化”效果；另外，受介質(zhì)的“旋轉(zhuǎn)”的影響，在散水面積上，單個(gè)噴頭的效率也大大提升。基于上述兩種作用，使得介質(zhì)在通過(guò)填料層的過(guò)程中，大大增加了和空氣的接觸，取得了良好的換熱效果，提高了噴頭的換熱效率，從而更快速地降低了水溫。

水塔防凍方面，通過(guò)對(duì)周邊兄弟單位的調(diào)研，總體感覺(jué)在水塔防凍方面，按照基建設(shè)計(jì)，基本不做改進(jìn)，應(yīng)用起來(lái)難免各有缺憾，在我公司設(shè)計(jì)中，二期的水塔防凍主要是以擋風(fēng)板為基礎(chǔ)，面臨的問(wèn)題主要是不能確定掛拆時(shí)間，以及沒(méi)有良好的水溫調(diào)節(jié)性等，并且在工作中，風(fēng)險(xiǎn)很高，不能同時(shí)具備防凍和節(jié)能功能，所以，要開(kāi)發(fā)出更新的水塔防凍方式。

2.2 分析及論證

（1）當(dāng)前，在我公司的涼水塔中，淋水系統(tǒng)主要采取的是固定式噴頭，在循環(huán)水通過(guò)噴頭之后，向下噴濺，在這個(gè)過(guò)程中循環(huán)水的很多勢(shì)能并不能完全被消耗，因此，造成水流飛濺，影響了噴灑的效果。為了解決上述問(wèn)題，彌補(bǔ)上述不足，需要改進(jìn)和升級(jí)當(dāng)前的噴頭，開(kāi)發(fā)新的噴淋方式，該噴頭在設(shè)計(jì)中，利用雙葉片和反推盤(pán)方式，能最大化的減少在循環(huán)過(guò)程中水的勢(shì)能，使水滴在空氣有更長(zhǎng)的時(shí)間，可以更多地?zé)峤粨Q；另外，在水循環(huán)過(guò)程中，通過(guò)噴頭可以使水滴更細(xì)，提高了換熱的效率。涼水塔雙葉片旋轉(zhuǎn)噴頭結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

涼水塔雙葉片旋轉(zhuǎn)型淋水噴頭裝置，包括噴頭1，與噴頭1連接固定的保持架2，所述的保持架2的下端與水碟5下部的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述的水碟5的上表面中央設(shè)置有主葉片3和位于主葉片3外側(cè)的從動(dòng)葉片4，所述的水碟5下部的旋轉(zhuǎn)軸連接反推轉(zhuǎn)盤(pán)6；

所述的主葉片2位于水碟5的上表面，相鄰的主葉片之間的夾角為60度；

所述的從動(dòng)葉片4位于水碟5的上表面邊緣處，且呈環(huán)形分布；從動(dòng)葉片4的外緣高度高于與水碟5連接的內(nèi)緣的高度；

所述的水碟5底部的旋轉(zhuǎn)軸和保持架2的下邊為間隙配合的連接方式，配合表面，設(shè)置有四氟+石墨涂層；

所述的水碟5與保持架2之間的連接方式為扣蓋，采用的聰明扣結(jié)構(gòu)。

以前的淋水噴頭為固定式，改進(jìn)為現(xiàn)在的旋轉(zhuǎn)形式以后，可以提高噴灑效果，而且提高了換熱效率；無(wú)軸承旋轉(zhuǎn)，利用聰明扣形式設(shè)計(jì)扣蓋，不僅降低了成本，而且大大提高了設(shè)備的使用年限，可拆卸結(jié)構(gòu)，方便零部件之間的拆卸和安裝，實(shí)現(xiàn)了自由清理；在主葉片和從動(dòng)葉片，采取反推轉(zhuǎn)盤(pán)的方式，促使噴頭最大程度地利用水勢(shì)能，將風(fēng)能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而提高的了噴頭的實(shí)用性，提高了噴灑效率。

新型噴頭的工作原理：將葉片裝置在出水噴頭下邊的水碟上，能夠充分利用噴頭出口靜壓，對(duì)水蝶上的葉片進(jìn)行沖擊，實(shí)現(xiàn)水蝶旋轉(zhuǎn)，在水蝶的下部，將轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)噴頭組合件間隙組合，在表面利用四氟+石墨涂層，從而降低摩擦。在水流流出噴嘴流后，沖擊小葉片，并且促使水蝶旋轉(zhuǎn)，通過(guò)小葉片，使循環(huán)水成為水滴狀，撒向填料；旋轉(zhuǎn)噴頭首要特點(diǎn)就是循環(huán)水可以充分利用水流勢(shì)能，利用自己的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)無(wú)額外動(dòng)力旋轉(zhuǎn)，和普通噴頭比起來(lái)，它能夠減少水的勢(shì)能，均勻的將水滴分散，從而達(dá)到“霧化”效果；而且，經(jīng)過(guò)噴頭的水實(shí)現(xiàn)了“旋轉(zhuǎn)”效應(yīng)，這就使得噴頭的灑水面積大大增加。經(jīng)過(guò)上述的雙面作用，便大大增加了填料層和空氣的接觸面，提高了換熱的效率，和普通噴頭比起來(lái)，提高了換熱效率，更有效地夠降低循環(huán)的水溫。

在新型噴頭設(shè)計(jì)中，利用了雙葉片和反推盤(pán)技術(shù)：對(duì)于噴頭上的雙葉片，無(wú)論是在高度還是在旋向上，都通過(guò)多次的實(shí)驗(yàn)，利用合理的方式，保障葉片的旋轉(zhuǎn)效率，在噴頭下邊的反推轉(zhuǎn)盤(pán)，可以更好地助推；基于循環(huán)水質(zhì)，利用扣蓋式設(shè)計(jì)，避免了水進(jìn)入動(dòng)靜結(jié)合部位，解決了水質(zhì)問(wèn)題帶來(lái)的卡澀。并且，將噴頭托盤(pán)設(shè)置為聰明扣，不僅防止了堵塞和卡澀，而且也方便拆卸，自由清理；另外，新型噴頭可以實(shí)現(xiàn)了噴頭的旋轉(zhuǎn)，并且對(duì)于葉片的各方面也做了優(yōu)化處理，提高了噴灑的效果。

（2）在設(shè)計(jì)涼水塔的防凍中，有兩條思路，其一為提高水溫，防止結(jié)冰現(xiàn)象，另一思路是改造出口，進(jìn)行攔冰和化冰，最終的設(shè)計(jì)是梯級(jí)攔冰，以及改造循環(huán)水的回水旁路，涼水塔攔冰格珊設(shè)計(jì)方式以及擋冰情況，分別如圖2、3所示。

梯級(jí)攔冰原理：設(shè)計(jì)為每道篦子之間的欄桿間距梯級(jí)減小，不同級(jí)別之間，篦子間距依次為300、200和100mm，攔冰篦子通常是在涼水塔出水處，通常面積較大，這樣便減少了冰塊在循泵入口濾網(wǎng)的堵塞，并且來(lái)冰量相同的話(huà)，在外圍，實(shí)現(xiàn)了提前阻攔，可以減少冰塊擁堵，使冬季的涼水塔可以充分大量的化冰。

（3）配合上一梯級(jí)的攔冰措施，在循環(huán)水回水旁路的管道上，設(shè)置用于二次回水的電動(dòng)門(mén)，可以實(shí)現(xiàn)在循環(huán)水溫度低于5℃時(shí)，將回水旁路的一次門(mén)全部打開(kāi)，回水二次門(mén)部分打開(kāi)，可以減少上塔水量，機(jī)組可以在最佳真空下，充分控制循環(huán)水溫，另外，在一次門(mén)的運(yùn)行中，全開(kāi)全關(guān)的方式可以防止因?yàn)殚y門(mén)節(jié)流而形成的沖刷內(nèi)漏現(xiàn)象。

2.3 改造的效果評(píng)價(jià)

（1）對(duì)涼水塔的旋轉(zhuǎn)噴頭進(jìn)行改造后效果：改造后，在相同的運(yùn)行狀況下，對(duì)比#4機(jī)組與#3機(jī)組，結(jié)果表明，水塔的出水溫度實(shí)現(xiàn)了降低，幅度在0.7-0.9℃左右。

（2）旋轉(zhuǎn)噴頭改造后運(yùn)行參數(shù)對(duì)比，詳見(jiàn)表1、表2、表3、表4、表5，以及圖4-圖13。

（3）基于涼水塔的梯級(jí)攔冰方式，輔助以回水旁路電動(dòng)門(mén)，在實(shí)踐中，在保證機(jī)組真空的情況下，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)循環(huán)水溫的控制，并且防止了水塔墜冰對(duì)濾網(wǎng)的堵塞，并且調(diào)節(jié)手段十分靈活，在拆裝擋風(fēng)板中，節(jié)省了人力物力，減少了工作的危險(xiǎn)，既能實(shí)現(xiàn)效果，又能保障。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)對(duì)涼水塔系統(tǒng)的不斷探索和改造，既保障了循環(huán)水的低溫度，又防止了水塔的結(jié)冰現(xiàn)象，通過(guò)實(shí)踐觀察可以得出，不僅提高了水塔效率，而且也實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的安全平穩(wěn)運(yùn)行，這是對(duì)冷端設(shè)施的一項(xiàng)探索，表明了在涼水塔和其他的冷端設(shè)施中，又邁出了更高的一個(gè)臺(tái)階。