機力塔消霧裝置影響能效分析

趙巍偉

摘 要：由于我廠城市電廠的屬性，為了避免機力塔飄出的白霧對城市景觀的影響，也為了消除周圍居民對白霧的誤解，需要在機力通風冷卻塔上加裝消霧裝置。但消霧裝置的投入在一定程度上影響了機組的經濟性。為了分析消霧裝置對機組效能的影響，該文先利用理論定性的分析消霧裝置的投入對機組能效影響原因，再采用試驗的方式，對比消霧裝置投退前后對機組能效的影響程度。為我廠今后在環保和經濟之間做好權衡，根據實際需要投退消霧裝置做出了理論基礎。

關鍵詞：消霧裝置；循泵出口壓力；功率；真空；循環水流量

中圖分類號： P484 文獻標志碼：A

1 背景

在冬季以及梅雨季節，機力塔出風口因風機所抽取的冷空氣經過冷卻塔內部和水熱交換后變成了濕熱的飽和空氣，當遇到外部冷空氣時水蒸汽迅速凝結而產生白霧，霧團飄散影響了周邊居民及交通道路的可見度，造成視覺污染，破壞了城市的景觀，特別作為一家城市電廠，我們在做好脫硫脫硝防塵降噪等環保工作的同時，更好地減少機力塔霧汽對城市的影響。因此，機械通風冷卻塔消除霧汽也顯得越來越重要。為此我廠每臺機力塔風機均配備了消霧裝置（我廠循環水系統如圖1所示），但經過正常運行發現消霧裝置的投入在一定程度上影響了機組的經濟性。為了在環保和經濟之間做好權衡，需要對消霧裝置投退前后的能效性進行分析。

2 消霧原理

我廠冷卻塔消霧采用的是加熱型原理，通過在傳統機力通風冷卻塔的基礎上增設消霧節水模塊，該模塊平鋪在機力通風冷卻塔的收水器上方。將循環水部分通入模塊管內，實現循環水給填料出來的飽和濕空氣加熱變為不飽和狀態，循環水降溫，此種方式產生的溫降不存在蒸發損失，相比傳統冷卻塔，具備一定的節水功能，從而實現消霧節水。消霧原理如圖2所示。

如圖2所示，圖中曲線為飽和空氣焓濕圖。常規冷卻塔，點“1”為環境空氣的狀態點，點“2”為機力塔消霧節水模塊不通循環水，填料出口濕空氣的狀態點，點“3”為一部分水經過機力塔消霧節水模塊時，填料出口濕空氣的狀態點。“2-1”線為出填料的飽和濕熱空氣“2”與環境冷空氣“1”混合的變化線，在焓濕圖下方，因此產生水霧。將循環水部分通入消霧節水模塊管內，實現循環水給填料出來的飽和濕空氣加熱變為不飽和狀態，即圖中的曲線“2-3”，此時再排出機力塔的濕空氣的變化曲線“3-1”在飽和空氣焓濕圖的上方，即不容易有羽霧產生，此為消霧的原理。

3 消霧能效分析

經過多次投退消霧裝置試驗，可以確定在一定溫度以上且一定濕度以下（具體數值受循環水溫度和壓力有關），消霧裝置的投入確實具有一定的除霧效果，但同時也對于整個機組的經濟運行產生了影響。為了進一步說明消霧裝置對機組能效的影響，現從理論和試驗2個方面進行具體分析。

3.1 理論分析

在投入消霧裝置后，為了對填料出口的飽和濕熱空氣進行升溫，使其變成不飽和濕空氣，一部分循環水要經過消霧節水模塊，這增加了整個循環水管路的水阻，由于循泵是由工頻電機帶動的，因此在不改變泵本身結構的基礎上，循泵的特性曲線是一定的，在增加循環水管道水阻時，泵的運行工況點如圖3所示。

如圖3所示，曲線“1”是循泵本身的特性曲線，在消霧裝置投入之前，循環水管道的“H-qv”特性如曲線“2”，在投入消霧裝置之后，對于循環水系統整體而言，循環水管道的“H-qv”特性曲線發生了變化，由曲線“2”變為曲線“3”。因此循泵也由工況點A轉移至了工況點B。從循泵的“H-qv”曲線圖可知，由于循泵的工況點發生了變化，因此循環水的流量減少，同時循泵需要的揚程增加了。這也是消霧裝置投退前后，循泵出口壓力升高的原因。由循泵的“P- qv”曲線圖“4”可以看出當循泵的工況點由A轉移至B時，泵的功率增加了，這是泵本體的特性造成的，與是否連接電機變頻器無關。

此外，在機組負荷不變的前提下，由于循環水量減少，影響了汽輪機的排氣冷凝，因此影響了凝汽器真空，使相同參數、相同流量的蒸汽焓降減少，使蒸汽做功降低。同時，由于循環水量減少，使循環水的溫度上升。但是機力塔循環水的冷卻能力不會因為循環水流量降低而提高。因此造成進凝汽器的循環水溫度升高，從而進一步地影響了凝汽器的真空，影響了機組的經濟性。

3.2 試驗分析

由于機組運行期間投入了AGC，運行人員無法正常干預機組的總負荷，無法為試驗提供合適的機組工況。因此選擇在#1機組近期工況中的環境、溫度、電廠負荷，對設備運行狀況比較穩定的數據進行分析。

3.3 試驗工況

試驗工況條件為：環境溫度8 ℃、濕度40 %、大氣壓力1 024 mbar。

消霧電動門A打開，消霧電動門B關閉，消霧電動調門C全開，機力塔進水電動調門開度為30 %。試驗期間各調門開度保持不變。

#1機組AGC投入運行，試驗期間AGC指令不變為224 MW，燃機157.3 MW，汽機66.7 MW。#1機組由一臺循泵提供循環水，期間未增開備用循泵以及機組其他輔機。試驗期間無設備異常狀況以及循環水系統的跑冒滴漏現象。現將投退消霧裝置所影響設備的參數變化進行列表，見表1。

4 結果分析

（1）在投入消霧裝置前后，真空下降了0.350 kPa，根據當前的汽輪機在#1機組滿負荷工況下運行，造成汽輪機減少功率0.4 MW（在增加的燃機功率的同時汽機功率也在增加，因此此數值是個估值），由于機組AGC的投入，機組總負荷一定，因此汽輪機少發的功率需要由燃機來補充。因此在機組總負荷不變的情況下，造成天然氣多消耗85 Nm3/h（估算），由于天然氣熱值的不同，因此天然氣的耗氣量也會有所差別。

（2）在投入消霧裝置后，循泵的出力確實增加了。電流由58.040 A增加到59.387 A（試驗期間6 kV母線電壓未發生波動影響），循泵功率由283.766 kW增加到292.376 kW。功率提高了8.61 kW，造成了廠用電的增加。

（3）近期投退消霧裝置，通過一段時間觀察發現，在低溫或者高濕環境下，消霧裝置的投入對于減少機力塔的霧氣的效果并不明顯。不但起不到很好的消霧作用，而且增加了天然氣的消耗和廠用電量。

5 結論

加熱型機力塔消霧裝置的投入在一定的環境條件下，可以滿足城市電廠的除霧要求，但消霧裝置的投入會造成循泵出力的增加，同時也減少了循環水的流量，降低了凝汽器的凝氣效果，使凝汽器真空受到一定的影響，使汽輪機做功能力下降。同時，由于機力塔消霧的原理使機力塔內循環水的溫度升高，進一步影響了凝汽器的真空，從而造成了汽輪機效率的降低，進而影響了整個機組的經濟性。此外，在低溫或者高濕度環境下，消霧裝置的投入不但對消霧起不到明顯的效果，而且增加了天然氣和廠用電量的消耗。

參考文獻

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