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[摘要]：论述我国北方电厂自然通风冷却塔结冰的特性，在冬季结冰后对散热面积和循环水量的影响，分析导致冷却塔热力性能下降的主要原因，揭示冷却塔结冰对发电机组热经济性的影响；重在说明电厂通过对冷却塔结冰的有效技术改造，是提高冷却塔的热力性能、降低发电机组煤耗的途径之一。
[关键词]：冷却塔结冰 挂并率 技术改造
中图分类号：TU279.7+41 文献标识码：TU 文章编号：1009-914X（2012）32- 0404-01
一、引言
随着经济意识的增强，节能降耗已越来越引起各企业的高度重视。发电厂作为一个产能企业其热力系统及设备的节能已经给电厂运行和经营带来明显的经济效益。但是，长期以来发电厂对循环水系统中冷却塔缺乏足够的重视。由于缺乏对冷却塔节能潜力的认识，忽略对冷却塔的有效检修维护与监控，导致冷却塔冷却能力降低，出塔水温升高，降低发电机组热效率。以下对自然通风冷却塔的节能潜力和热力性能影响因素进行分析，对发电厂优化运行和节能工作提供有效的参考。
二、研究基本情况
2008年12月，某煤矿电厂凉水塔挂冰情况随着天气的逐渐变冷，挂冰程度变得越来越严重，最厚的地方约迅速增大到8000mm左右，每平方米填料支架的承重载荷仅为2吨左右，巨冰的重量完全压在水泥横梁上，随时会有段梁和塌方的危险，挂冰薄的地方厚度也有200mm，四周均有不同程度的挂冰，并且随着低气温的持续或者再次下降，会在凉水塔的周围迅速形成冰幕。挂冰现象的存在已经严重影响了电厂冬季水循环的正常运行，阻碍了凉水塔的进风，降低了换热效果。同时，由于挂冰现象的加剧，将导致凉水塔填料的固定托架损坏、塌落等隐患。面对高度50米，淋水面积1000多平方米，进风口高度距地面近5米的庞然大物，采取以往的人工抗着铁杆打冰的方法已经无济于事了。
三、关键问题解决情况
3.1凉水塔结冰的原因分析
1）客观原因（天气状况）。2008年12月中旬以来，凉水塔开始挂冰，随着天气的逐渐变冷，挂冰程度日益严重。最厚的地方约为8000mm；最薄的地方有200mm。四周均有不同程度的挂冰，在气候最冷的时候挂冰率会迅速达到90%以上。属于不可抗拒因素。
2）建筑本身问题。凉水塔砼壁与水蒸气接触形成水膜，砼壁将水膜的热量散失而导致水膜结冰，水蒸气的连续结冰使得砼壁冰层加厚而损坏砼体强度；凉水塔填料的固定托架的为A型玻璃钢PVC混合耐腐材料，按设计要求其承重能力为20Kg/cm2，如果承重较大的冰重，会导致托架损坏、塌落。
3）生产、安全、经济效益。凉水塔四周挂冰，严重影响了凉水塔的进风，大大降低了换热效果。加大了运行人员的劳动强度，工作时又存在的较大的安全隐患。
4）凉水塔的设计结构问题，使配风不均匀，且受侧风影响严重，并且由于逆流和对流的结合使得越往里风温越高风量越小。属于双曲线凉水塔设计和构造本身的缺陷，难以从构造上改进和调整。
5）必须降低凉水塔的挂冰率。采取有效的措施，防止凉水塔冬季结冰厚度偏高；杜绝巨冰的形成；减少人员的劳动强度；提高安全稳定系数和经济效益。
3.2问题的现状调查
1）2008年12月中旬以来，凉水塔开始挂冰，随着天气的逐渐变冷，挂冰程度日益严重。最厚的地方约为8000mm；最薄的地方有200mm。四周均有不同程度的挂冰，在气候最冷的时候挂冰率会迅速达到90%以上。
2）凉水塔填料的固定托架的为A型玻璃钢PVC混合耐腐材料，按设计要求其承重能力为20Kg/cm2，如果承重较大的冰重，会导致托架损坏、塌落。每平方米填料支架承重可达2吨左右的冰重。
3）凉水塔最外侧几圈的配水管进水量较小，而且水到达配水槽外侧时的压力低，经配水槽管分配到最外层填料的循环水量也较小。在冬季外界气温较低的情况下，从凉水塔最外层流出来的水由于流速小，流量低，再加上外侧水首先接触到大量强冷空气，造成迅速挂冰并且形成冰幕的现象。
4）通过拆除两道配水槽的盖板，发现喷水管为D50×4.5的PVC管，从内向外进水量逐渐降低，内侧水位可达到管口的2/3左右，最外侧只能达到管口的1/5左右，水量分配不均匀。
5）该厂的3#凉水塔填料自2006年12月份投入使用，期间未能进行大的检修，因冬季结冰原因造成的部分填料和内壁防腐材料及内壁水泥的局部脱落现象比较严重。
3.3结冰问题的解决方案
1）双曲凉水塔的设计水蒸汽为膜状凝结，在砼壁和承重混凝土横梁及次梁上形成水膜后易结冰；喷水管进水压力不一致；压力不一致导致水的流速小，流量低，再加上外侧水首先接触到冷空气，造成了结冰现象。
2）填料结垢现象严重，部分填料损坏；填料损坏较多，达不到效果。
3）循环水泵出口压力达不到设计值；一般在0.15MPa，正常值应为0.18MPa。
4）运行人员未及时清理配水槽积垢；积垢造成了管路的堵塞。
5）领导重视程度不够；主观人为因素多。
6）环境温度较低；属于不可抗拒因素。
3.4其他问题解决
1）控制进风量，从而达到控制风速和换热量的目的。在凉水塔的砼壁底外缘和水池外边缘打射钢钉，在人形柱之间拉设8#铁丝结成网状，挂覆篷布调节风量。
2）调配水量。根据实际的冷却效果和冬季风形成的侧风强冷的情况，采用沙袋和堵板及调节泵出入口阀门等方式，合理的利用资源，尽可能跳到最佳效果，在消除巨冰的同时保证机组的最佳真空。
3）根据传热学的基本原理，在部分易结冰易掛冰的部位喷涂沥水效果较好的环氧封闭底漆和环氧树脂漆。从而把该地区的膜状凝结大部转化为珠状凝结，使其换热效果提高近20倍，又因涂层的油性不易被水附着，使水滴在砼壁和承重横梁上的停留时间极短，即放出大量的汽化潜热后就在重力作用下迅速剥离砼面。
4）领导转变观念给予了大力支持和现场指导。2011年4月，借电厂4#锅炉的大修空间，集中安排了4#机组凉水塔的检修；对3#凉水塔喉部以下水蒸汽集中环绕区域的所有接触表面进行了环氧树脂的喷涂和防腐，总面积近4000㎡；对部分收水器进行了更换和清理，修复了填料托架；对配水槽和喷头等进行了细化处理。检修完毕，投入运行后效果非常明显，凉水塔水温差比检修前提高3度，凝汽器的端差下降了2.5度，提高了1个真空度。
四、取得效果
4.1配水管进水压力达到一致
根据对策实施情况，活动后的配水管压力达到了一致；系统管路杜绝了“跑、冒、滴、漏”现象。改造后的破冰管出水效果较好，出水量变大了，大部分的孔洞喷出的水能够形成散雾状，与冷空气进行了较好的换热效果。
4.2填料结垢现象消除
通过实施对策，效果明显，凉水塔的挂冰率大大降低了，通过现场查看，凉水塔仅北侧、东南、西南等5个托架有轻微的挂冰现象，冰厚也只有200～300mm，其他位置基本上未出现挂冰现象，填料结垢现象也消除了。
4.3循环水泵出口压力已达到设计值
通过实施对策，设备更加稳定运行，各项参数均在可控范围，基本达到了设计参数。同时系统管路的“跑、冒、滴、漏”现象大大减少了。
4.4促进运行人员及时清理配水槽积垢
通过小组活动，使运行人员的责任心大大增强了；每班都按照制定的制度进行清理，致使配水槽积垢大大减少了。
五、结束语
通过加设涂层，改进了原有的砼壁换热方式，避免了砼壁挂冰。凉水塔的挂冰率从2008年的90%下降到15%，已经超过了目标值30%，彻底降低了挂冰率，提高了电厂的运行经济效益。此项技术的不断推广和完善，大大改善了小火电，保证水塔安全的同时有很好的调整了机组的最佳效益。随着时间的推移和技术的进一步发展定会收到更大社会效益。
参考文献：
[1] 刘金刚.双曲线自然冷却塔塔芯的优化改造[J].设备管理与维修，2003，（9）
[关键词]：冷却塔结冰 挂并率 技术改造
中图分类号：TU279.7+41 文献标识码：TU 文章编号：1009-914X（2012）32- 0404-01
一、引言
随着经济意识的增强，节能降耗已越来越引起各企业的高度重视。发电厂作为一个产能企业其热力系统及设备的节能已经给电厂运行和经营带来明显的经济效益。但是，长期以来发电厂对循环水系统中冷却塔缺乏足够的重视。由于缺乏对冷却塔节能潜力的认识，忽略对冷却塔的有效检修维护与监控，导致冷却塔冷却能力降低，出塔水温升高，降低发电机组热效率。以下对自然通风冷却塔的节能潜力和热力性能影响因素进行分析，对发电厂优化运行和节能工作提供有效的参考。
二、研究基本情况
2008年12月，某煤矿电厂凉水塔挂冰情况随着天气的逐渐变冷，挂冰程度变得越来越严重，最厚的地方约迅速增大到8000mm左右，每平方米填料支架的承重载荷仅为2吨左右，巨冰的重量完全压在水泥横梁上，随时会有段梁和塌方的危险，挂冰薄的地方厚度也有200mm，四周均有不同程度的挂冰，并且随着低气温的持续或者再次下降，会在凉水塔的周围迅速形成冰幕。挂冰现象的存在已经严重影响了电厂冬季水循环的正常运行，阻碍了凉水塔的进风，降低了换热效果。同时，由于挂冰现象的加剧，将导致凉水塔填料的固定托架损坏、塌落等隐患。面对高度50米，淋水面积1000多平方米，进风口高度距地面近5米的庞然大物，采取以往的人工抗着铁杆打冰的方法已经无济于事了。
三、关键问题解决情况
3.1凉水塔结冰的原因分析
1）客观原因（天气状况）。2008年12月中旬以来，凉水塔开始挂冰，随着天气的逐渐变冷，挂冰程度日益严重。最厚的地方约为8000mm；最薄的地方有200mm。四周均有不同程度的挂冰，在气候最冷的时候挂冰率会迅速达到90%以上。属于不可抗拒因素。
2）建筑本身问题。凉水塔砼壁与水蒸气接触形成水膜，砼壁将水膜的热量散失而导致水膜结冰，水蒸气的连续结冰使得砼壁冰层加厚而损坏砼体强度；凉水塔填料的固定托架的为A型玻璃钢PVC混合耐腐材料，按设计要求其承重能力为20Kg/cm2，如果承重较大的冰重，会导致托架损坏、塌落。
3）生产、安全、经济效益。凉水塔四周挂冰，严重影响了凉水塔的进风，大大降低了换热效果。加大了运行人员的劳动强度，工作时又存在的较大的安全隐患。
4）凉水塔的设计结构问题，使配风不均匀，且受侧风影响严重，并且由于逆流和对流的结合使得越往里风温越高风量越小。属于双曲线凉水塔设计和构造本身的缺陷，难以从构造上改进和调整。
5）必须降低凉水塔的挂冰率。采取有效的措施，防止凉水塔冬季结冰厚度偏高；杜绝巨冰的形成；减少人员的劳动强度；提高安全稳定系数和经济效益。
3.2问题的现状调查
1）2008年12月中旬以来，凉水塔开始挂冰，随着天气的逐渐变冷，挂冰程度日益严重。最厚的地方约为8000mm；最薄的地方有200mm。四周均有不同程度的挂冰，在气候最冷的时候挂冰率会迅速达到90%以上。
2）凉水塔填料的固定托架的为A型玻璃钢PVC混合耐腐材料，按设计要求其承重能力为20Kg/cm2，如果承重较大的冰重，会导致托架损坏、塌落。每平方米填料支架承重可达2吨左右的冰重。
3）凉水塔最外侧几圈的配水管进水量较小，而且水到达配水槽外侧时的压力低，经配水槽管分配到最外层填料的循环水量也较小。在冬季外界气温较低的情况下，从凉水塔最外层流出来的水由于流速小，流量低，再加上外侧水首先接触到大量强冷空气，造成迅速挂冰并且形成冰幕的现象。
4）通过拆除两道配水槽的盖板，发现喷水管为D50×4.5的PVC管，从内向外进水量逐渐降低，内侧水位可达到管口的2/3左右，最外侧只能达到管口的1/5左右，水量分配不均匀。
5）该厂的3#凉水塔填料自2006年12月份投入使用，期间未能进行大的检修，因冬季结冰原因造成的部分填料和内壁防腐材料及内壁水泥的局部脱落现象比较严重。
3.3结冰问题的解决方案
1）双曲凉水塔的设计水蒸汽为膜状凝结，在砼壁和承重混凝土横梁及次梁上形成水膜后易结冰；喷水管进水压力不一致；压力不一致导致水的流速小，流量低，再加上外侧水首先接触到冷空气，造成了结冰现象。
2）填料结垢现象严重，部分填料损坏；填料损坏较多，达不到效果。
3）循环水泵出口压力达不到设计值；一般在0.15MPa，正常值应为0.18MPa。
4）运行人员未及时清理配水槽积垢；积垢造成了管路的堵塞。
5）领导重视程度不够；主观人为因素多。
6）环境温度较低；属于不可抗拒因素。
3.4其他问题解决
1）控制进风量，从而达到控制风速和换热量的目的。在凉水塔的砼壁底外缘和水池外边缘打射钢钉，在人形柱之间拉设8#铁丝结成网状，挂覆篷布调节风量。
2）调配水量。根据实际的冷却效果和冬季风形成的侧风强冷的情况，采用沙袋和堵板及调节泵出入口阀门等方式，合理的利用资源，尽可能跳到最佳效果，在消除巨冰的同时保证机组的最佳真空。
3）根据传热学的基本原理，在部分易结冰易掛冰的部位喷涂沥水效果较好的环氧封闭底漆和环氧树脂漆。从而把该地区的膜状凝结大部转化为珠状凝结，使其换热效果提高近20倍，又因涂层的油性不易被水附着，使水滴在砼壁和承重横梁上的停留时间极短，即放出大量的汽化潜热后就在重力作用下迅速剥离砼面。
4）领导转变观念给予了大力支持和现场指导。2011年4月，借电厂4#锅炉的大修空间，集中安排了4#机组凉水塔的检修；对3#凉水塔喉部以下水蒸汽集中环绕区域的所有接触表面进行了环氧树脂的喷涂和防腐，总面积近4000㎡；对部分收水器进行了更换和清理，修复了填料托架；对配水槽和喷头等进行了细化处理。检修完毕，投入运行后效果非常明显，凉水塔水温差比检修前提高3度，凝汽器的端差下降了2.5度，提高了1个真空度。
四、取得效果
4.1配水管进水压力达到一致
根据对策实施情况，活动后的配水管压力达到了一致；系统管路杜绝了“跑、冒、滴、漏”现象。改造后的破冰管出水效果较好，出水量变大了，大部分的孔洞喷出的水能够形成散雾状，与冷空气进行了较好的换热效果。
4.2填料结垢现象消除
通过实施对策，效果明显，凉水塔的挂冰率大大降低了，通过现场查看，凉水塔仅北侧、东南、西南等5个托架有轻微的挂冰现象，冰厚也只有200～300mm，其他位置基本上未出现挂冰现象，填料结垢现象也消除了。
4.3循环水泵出口压力已达到设计值
通过实施对策，设备更加稳定运行，各项参数均在可控范围，基本达到了设计参数。同时系统管路的“跑、冒、滴、漏”现象大大减少了。
4.4促进运行人员及时清理配水槽积垢
通过小组活动，使运行人员的责任心大大增强了；每班都按照制定的制度进行清理，致使配水槽积垢大大减少了。
五、结束语
通过加设涂层，改进了原有的砼壁换热方式，避免了砼壁挂冰。凉水塔的挂冰率从2008年的90%下降到15%，已经超过了目标值30%，彻底降低了挂冰率，提高了电厂的运行经济效益。此项技术的不断推广和完善，大大改善了小火电，保证水塔安全的同时有很好的调整了机组的最佳效益。随着时间的推移和技术的进一步发展定会收到更大社会效益。
参考文献：
[1] 刘金刚.双曲线自然冷却塔塔芯的优化改造[J].设备管理与维修，2003，（9）