國產大型高位收水冷卻塔節能效果分析及常見故障處理措施探討

丘宇峰

（廣東粵電中山熱電廠有限公司，廣東中山528445）

0 引言

20世紀70年代，法國和比利時的電力公司共同研發出了高位收水裝置，構建了具有節能作用的自然通風冷卻塔。到了80年代，法國首次將這種高位收水冷卻塔用于核電站。從此，因為具有良好的節能效果，高位收水冷卻塔在發電機組方面得到了廣泛應用。20世紀90年代開始，我國也開始自主設計高位收水冷卻塔并投入使用，獲得了很好的節能效果。

1 高位收水冷卻塔特點分析

與傳統冷卻塔比較，高位收水冷卻塔在配水系統、除水器、填料等方面并沒有多大區別。高位收水冷卻塔最大的特點是，不采用塔底集水池，而是采用高位收水裝置和集水槽。收水斜板和收水槽是收水裝置的兩個重要組成部分，為了實現高位收水的效果，高位收水冷卻塔中采用了吊裝技術（圖1）。

圖1 高位收水裝置示意圖

2 高位收水冷卻塔節能效果分析

高位收水冷卻塔具有很好的節能優勢。循環水泵是循環冷卻水系統必不可少的設備，其具有一定的總揚程，主要包括動揚程和靜揚程兩個部分。其中，動揚程為循環冷卻水系統各個部分的阻力之和，而靜揚程則主要是塔內豎井水位與集水池水位之間的差值。從實際情況看，高位收水冷卻塔的動揚程主要取決于系統的部件配置情況，而冷卻塔的類型對其影響不是很大。因此，高位收水冷卻塔與傳統冷卻塔在動揚程方面沒有明顯差異，而靜揚程是兩者最大的區別。對比傳統冷卻塔，高位收水冷卻塔是通過高位收水裝置將冷卻后的水收集起來，此過程減少了雨狀水自由下降的高度（圖2）。因而，在高位收水冷卻塔中，其循環水泵的靜揚程可以得到大幅度降低。所以說，高位收水冷卻塔有著很好的節能優勢，能夠實現良好的節能效果。

圖2 高位收水冷卻塔和傳統冷卻塔集水過程比較

除節能優勢之外，高位收水冷卻塔還有降噪優勢和熱力性能優勢。傳統冷卻塔的冷卻水從高處落下，與集水池中的水發生碰撞，會產生很大的噪聲，是噪聲污染的主要來源。而高位收水冷卻塔可以降低水的自由跌落高度，且水自由跌落被限制在筒壁內，不僅降低了噪聲源的噪聲強度，還起到了天然的隔聲效果。因此，高位收水冷卻塔有著很好的降噪優勢。此外，高位收水冷卻塔中的雨區很短，大大減少了風在雨區的阻力，這令高位收水冷卻塔進風更加均勻，提高了其冷卻效率。

高位收水冷卻塔雖然前期投資比較大，但其具有節能、降噪、填料體積小等優勢，長期看來，其成本比傳統冷卻塔更低。從長遠發展來看，高位收水冷卻塔有著更好的經濟性。

3 高位收水冷卻塔常見故障及處理措施

高位收水冷卻塔工作強度大，其中有些部分容易出現故障，常見故障主要有：

一是水塔集水槽的墻面出現漏水的現象。由于集水槽墻面是通過灌漿獲得，且灌漿是分步和分層進行的。在施工過程中，集水槽墻面的不同漿層之間，有可能會存在一些打毛現象，漿料沒能清理干凈，這就會導致在以后的實際運行中，灌漿的接縫處容易出現漏水的現象。對于此類情況，處理措施主要有：先將集水槽注滿水，確定漏水位置，并做好標記。然后在漏水部位打好灌漿孔，同時將注漿嘴埋設好，根據漏水部位實際情況確定灌漿壓力。前期工作做好后，將水溶性的聚氨酯漿料用注漿泵灌入裂縫中。灌好漿之后，需檢查漏水部位是否存在滲水現象。若沒有滲水，即可完成注漿工作，并確保該部位不再發生漏水。

二是回水管和回水槽的接縫處發生漏水。高位收水冷卻塔回水管和回水槽之間連接的重疊部分較短，在實際工作中，水流產生的壓力很容易導致回水管的來回擺動，使得其與回水槽連接部分發生脫離，造成循環水泄漏。對于此類情況，處理措施主要有：增加回水管和回水槽之間連接的重疊部分，保證連接處有足夠的長度；同時，加強現場施工工藝，確保施工質量；在施工之前，通過核算和強度設計，確保回水管和回水槽之間接口的密封質量。

三是收水斜板和支撐連接處發生漏水。倘若施工工藝設計不好，施工質量就無法保證，如導致支撐柱穿過收水斜板，就會使得收水斜板和支撐連接處的密封工作難度加大，容易導致兩者連接的接縫處發生漏水。處理措施主要有：確定好施工圖紙后，應嚴格按照施工工藝進行施工；確保在施工前、施工中和施工后三個階段做好監管和檢查工作，對于接縫易出現問題的部位應重點進行監督，通過提高施工質量，減少這類缺陷的存在。

四是環境溫度導致冷卻塔塔內水溫變化。在不同季節，外部溫度對高位收水冷卻塔有一定的影響。夏季的高溫和冬季的低溫，會造成機組的真空過高或過低，機組軸向推力增大，末級葉片水蝕加劇等，影響機組安全和經濟運行。對于此類現象，處理措施主要有：循環水泵可設置高、低速運行或采用變頻裝置，有設置冷卻塔旁路門的則需作出相應的開度調整，必要的時候，可以關閉其中的圍配水槽閘板。

五是防腐層脫落。腐蝕問題是很多發電廠設備運行面臨的主要問題，為減少腐蝕，往往會在設備表面涂上防腐層。高位收水冷卻塔有很多防腐層，經過長時間的運行，加上施工質量原因，且水中成分復雜，設備表面腐蝕會較為嚴重，易導致防腐層脫落。處理措施主要有：選擇防腐蝕質量好的材料，并定期對防腐層進行檢查和維護。

4 結語

高位收水冷卻塔在節能、降噪等方面的優勢，使得其在發電行業有著非常廣闊的應用前景。隨著我國經濟發展和人民生活對電力行業要求的不斷提高，大型發電機組的建設和運行越來越多，高位收水冷卻塔可以起到很大的作用，不僅能夠降低發電成本，還能積極響應國家節能環保政策。未來，隨著材料、技術、工藝設計和施工質量的進一步改進，高位收水冷卻塔的效用將得到進一步的發揮。

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